CN113369330B

CN113369330B - 一种筒形构件挤压成形工艺

Info

Publication number: CN113369330B
Application number: CN202110652513.0A
Authority: CN
Inventors: 黄树海; 刘星; 陈强; 肖寒; 林军; 夏祥生; 吴洋; 王艳彬; 柴舒心
Original assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry; Beijing Xinfeng Aerospace Equipment Co Ltd
Current assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry; Beijing Xinfeng Aerospace Equipment Co Ltd
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: CN113369330A

Abstract

本发明提供了一种筒形构件挤压成形工艺，步骤包括：将坯料置于模具的型腔内；合模后，先预压坯料，然后对预变形后的坯料进行加热，接着继续挤压坯料，直到坯料流入模具的开放内型中；控制上模的凸模二静止，下压上模的芯模，使中间区域的坯料继续流向模具的开放内型一中；控制上模的芯模静止，下压上模的凸模二，使环部区域的坯料继续流向模具的开放内型二中；重复实施步骤3和步骤4一次或多次，直到将开放内型充满，结束后拆模。采用本发明的方案，能够提高铝合金筒形构件的性能，能够大幅提高筒形构件的成型效率和组织性能，对于带多个凸台的铝合金筒形壳体，能够将单个工件的成型时间控制在二十秒以内。

Description

一种筒形构件挤压成形工艺

技术领域

本发明涉及筒形构件制造工艺，具体涉及一种筒形构件挤压成形工艺。

背景技术

文献CN103567248A公开了一种内外异形表面带筋筒挤压成型模具，包括上模板、芯轴、分体凹模、预应力圈、分体凸模机构、下模板、顶出机构、退模机构，芯轴上端固于上模板下方，下端为倒锥形头部，预应力圈置于下垫板上方，中部形成直壁空腔，顶杆机构包括顶杆、顶块，顶杆活动置于下模板的顶杆通孔中，顶块置于直壁空腔底部，分体凹模整体活动置于直壁空腔内。

采用前述模具或者其它常规模具对铝合金筒形构件挤压成形，涉及到坯料加热、在多个模具中挤压成形、后处理等工序，存在成型工序复杂，所得铝合金筒形构件性能有待进一步提升。此外，采用传统的挤压工艺对铝合金筒形构件挤压成形，还存在成型效率低、组织性能差的技术问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种筒形构件挤压成形工艺，至少能够提升挤压成形所得铝合金筒形构件的性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种筒形构件挤压成形工艺，其特征在于，步骤包括：

步骤1，将坯料置于模具的型腔内；

步骤2，合模后，先预压坯料，然后对预变形后的坯料进行加热，接着继续挤压坯料，直到坯料流入模具的开放内型中；

步骤3，控制上模的凸模二静止，下压上模的芯模，使中间区域的坯料继续流向模具的开放内型一中；

步骤4，控制上模的芯模静止，下压上模的凸模二，使环部区域的坯料继续流向模具的开放内型二中；

步骤5，重复实施步骤3和步骤4一次或多次，直到将开放内型充满，结束后拆模。

为进一步提升筒形构件的性能，采用电流辅助加热***对坯料进行加热，电流辅助加热的平均电流密度为5～25A/mm²，占空比为50%，脉冲频率为200～2000Hz。

为提高筒形构件的成型效率，所述模具包括上模、下模和芯模，上模的凸模二连接芯模，凸模二与下模的型腔相匹配，在外力的作用下，芯模与凸模二既能够作为整体同步上下移动，又能够单独在竖直方向相对移动；当凸模二静止不动时，芯模能够上下移动；当芯模静止不动时，凸模二能够上下移动；

其中，上模包括：从上至下依次对中叠放的上模板、上垫板和凸模固定板，采用紧固件将上模板、上垫板和凸模固定板连接为一体，并通过圆柱销一对其进行定位；凸模一的上端面与凸模固定板紧贴，凸模一的下端面与凸模二的上端面紧贴，凸模一与凸模二通过螺纹连接，凸模一设置在凸模套一的内腔中，凸模套一设置在凸模固定板的内腔中；凸模套二的内表面与凸模二的外表面呈间隙配合，凸模套二设置在卸料板的内腔中，并通紧固件将凸模套二和卸料板连接，卸料板两侧的沉孔中设置有卸料螺钉，卸料螺钉穿过设置在下模圈内腔中的压缩弹簧，卸料螺钉与下垫板螺纹连接；上模中的导套与下模中的导柱同轴布置，芯模上端连接推杆，芯模贯通设置在上模板、上垫板、凸模一和凸模二上；

其中，下模包括：从上至下依次对中叠放的下模圈、下垫板和下模板，采用紧固件将下模圈、下垫板和下模板连接为一体，通过圆柱销二对其进行定位，凹模一设置在凹模二上方，预应力圈与凹模一、凹模二的外圆过盈配合；凹模二设置在下垫板上方，预应力圈设置在下模圈的内腔中；顶杆头的内角设有气孔槽，并与顶杆螺纹连接；顶杆头配合在凹模二的内腔中，并与下垫板的锥面配合；下模的型腔底部设置有开放内型，位于开放内型的侧方设置有凹部，开放内型与所述凹部均适配于工件的凸台轮廓；

所述模具还包括电加热***，电加热***用于对型腔内的坯料进行加热；电加热***包括电源和电线，电线分别连接凸模一、凹模二，以实现凸模一和凹模二形成加热回路；推杆、上垫板、凸模套一、凸模套二、下模圈、下垫板均具有电绝缘性能。

为进一步提升筒形构件的性能，芯模轴线与开放内型在竖直方向的中心线重合；当凸模二伸入下模的型腔后，凸模套二外壁与型腔内壁紧密贴合。

作为本发明的优选方案，步骤2中，首先，上模以10mm/s的速度整体向下运动；芯模、凸模二与坯料接触，并以2mm/s的速度向下运动，迫使坯料发生预变形；然后接通电源，在凸模一和凹模二之间形成加热回路，并对坯料进行加热；接着，上模继续以10mm/s的速度向下运动，使坯料发生变形，坯料金属逐渐流向开放内型中。

作为本发明的更优选方案，步骤3中，芯模以2mm/s的速度下移。

作为本发明的更优选方案，步骤4中，凸模二以2mm/s的速度向下运动。

作为本发明的更优选方案，所述筒形构件为铝合金构件，其底面有多个凸起部，其中一个凸起部位于筒形构件的底面中部，其余凸起部靠近筒形构件的底面边沿；所述筒形构件的外径为186mm、内径为156mm、高为114mm。

有益效果：采用本发明的方案，能够提高铝合金筒形构件的性能，以7A04铝合金为例，所得7A04铝合金筒形构件的晶粒约为30μm，织构强度低，抗拉强度高于580Mpa；采用本发明的方案，能够大幅提高筒形构件的成型效率和性能，对于带多个凸台的铝合金筒形壳体，能够将单个工件的成型时间控制在二十秒以内。

附图说明

图1是实施例中模具示意图；

图2是实施例中模具使用过程中的示意图；

图3是实施例中制得的带六个凸台的筒形壳体主向剖面示意图；

图4是图3中A-A向视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例

先对本发明所用到的模具进行说明，如图1和图2所示，该模具主要由上模和下模组成。其中，上模包括：上模板17、上垫板18、凸模固定板19从上至下依次对中叠放，并通过均布的内六角螺钉16将三者连接，通过圆柱销一22将三者定位；凸模一21的上端面与凸模固定板19紧贴，凸模一21的下端面与凸模二27的上端面紧贴，凸模一21与凸模二27通过螺纹连接，凸模一21放置在凸模套一20的内腔中，凸模套一20放置在凸模固定板19的内腔中；推杆25与芯模26螺纹连接后，贯通放置在上模板17、上垫板18、凸模一21和凸模二27的内腔中；芯模26的端部弧面与凸模二27的端部弧面圆心相同；凸模套二12的内表面与凸模二27的外表面间隙配合，凸模套二12放置在卸料板13的内腔中，并通过螺钉14将凸模套二12和卸料板13连接，卸料板13两侧的沉孔中放置有卸料螺钉10，卸料螺钉10穿过放置在下模圈24内腔中的压缩弹簧11，卸料螺钉10与下垫板5螺纹连接；上模中的导套15与下模中的导柱23安装位置同轴。其中，下模包括：下模圈24、下垫板5、下模板4从上至下依次对中叠放，并通过均布的内六角螺钉3将三者连接，通过圆柱销一6将三者定位；凹模一9放置在凹模二7上面，预应力圈8与凹模一9和凹模二7的外圆过盈配合；凹模二7放置在下垫板5的上面，预应力圈8放置在下模圈24的内腔中；顶杆头1的内角设计有气孔槽，并与顶杆2采用螺纹连接；顶杆头1放置在凹模二7的内腔中，并与下垫板5锥面配合。

本实施例中，下模的型腔30底部设置有开放内型31，位于开放内型31的侧方设置有凹部32，开放内型31与凹部32均适配于工件的凸台轮廓。芯模26轴线与开放内型31在竖直方向的中心线重合。当凸模二27伸入下模的型腔30后，凸模套二12外壁与型腔30内壁紧密贴合。

该模具还包括电加热***，电加热***用于对型腔30内的坯料进行加热。电加热***包括电源29和电线28，电线28分别连接凸模一21、凹模二7，以实现凸模一21和凹模二7形成加热回路，当达到设定的加热温度后断开电源，停止加热；当温度低于设定的加热温度时，接通电源，开始加热；推杆25、上垫板18、凸模套一20、凸模套二12、下模圈24、下垫板5均具有电绝缘性能。

采用本实施例中的模具对7A04铝合金筒形构件挤压成形，其工艺步骤包括：

步骤1，安装好模具，将坯料置于模具的型腔30内；

步骤2，合模后，首先，预压坯料，上模以10mm/s的速度整体向下运动，芯模26、凸模二27与坯料接触，并以2mm/s的速度向下运动位移3mm，迫使坯料发生预变形；然后接通电源29，设置加热温度为450±10℃，电流辅助加热的平均电流密度为15A/mm²，占空比为50%，脉冲频率为200～2000Hz，对预变形后的坯料进行加热；接着继续挤压坯料，上模继续以10mm/s的速度向下运动位移30mm，使坯料发生变形，直到坯料流入模具的开放内型一31中；

步骤3，控制上模的凸模二27静止，芯模26向以2mm/s的速度下运动6mm，使中间区域的坯料继续流向模具的开放内型一31中；

步骤4，控制上模的芯模26静止，凸模二27以2mm/s的速度向下运动6mm，使环部区域的坯料继续流向模具的开放内型二32中；

步骤5，重复实施步骤3和步骤4一次，最终引导坯料将模具的开放内型一31充填饱满，完成工件33的成形，结束后拆模。

针对单个工件33，前述步骤2至步骤5所需时间在20秒以内，所制得的7A04铝合金筒形构件如图3和图4所示，其外形结构复杂，底面有六个凸起台阶，包括一个凸台34和五个凸台35，凸台34位于筒形构件的底面中部，五个凸台35环绕凸台34布置并靠近筒形构件的底面边沿，该筒形构件的外径为186mm、内径为156mm、高为114mm。

对本实施例中所得7A04铝合金筒形构件进行性能检测，其晶粒约为30μm，织构强度低，强韧性好，抗拉强度高于580Mpa，而采用传统的挤压成型工艺所得相同规格构件的晶粒约为60μm、抗拉强度低于540Mpa。

Claims

1.一种筒形构件挤压成形工艺，其特征在于，步骤包括：

步骤1，将坯料置于模具的型腔内；

步骤2，合模后，先预压坯料，然后对预变形后的坯料进行加热，接着继续挤压坯料，直到坯料流入模具的开放内型一（31）中；

步骤3，控制上模的凸模二（27）静止，下压上模的芯模（26），使中间区域的坯料继续流向模具的开放内型一（31）中；

步骤4，控制上模的芯模（26）静止，下压上模的凸模二（27），使环部区域的坯料继续流向模具的凹部（32）中；

步骤5，重复实施步骤3和步骤4一次或多次，直到将开放内型一（31）充满，结束后拆模；

所述模具包括上模、下模和芯模（26），上模的凸模二（27）连接芯模（26），凸模二（27）与下模的型腔（30）相匹配，在外力的作用下，芯模（26）与凸模二（27）既能够作为整体同步上下移动，又能够单独在竖直方向相对移动；当凸模二（27）静止不动时，芯模（26）能够上下移动；当芯模（26）静止不动时，凸模二（27）能够上下移动；下模的型腔（30）底部设置有开放内型一（31），位于开放内型一（31）的侧方设置有凹部（32），开放内型一（31）与所述凹部（32）均适配于工件的凸台轮廓。

2.根据权利要求1所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：采用电流辅助加热***对坯料进行加热，电流辅助加热的平均电流密度为5～25A/mm²，占空比为50%，脉冲频率为200～2000Hz。

3.根据权利要求1或2所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：

其中，上模包括：从上至下依次对中叠放的上模板（17）、上垫板（18）和凸模固定板（19），采用紧固件将上模板（17）、上垫板（18）和凸模固定板（19）连接为一体，并通过圆柱销一（22）对其进行定位；凸模一（21）的上端面与凸模固定板（19）紧贴，凸模一（21）的下端面与凸模二（27）的上端面紧贴，凸模一（21）与凸模二（27）通过螺纹连接，凸模一（21）设置在凸模套一（20）的内腔中，凸模套一（20）设置在凸模固定板（19）的内腔中；凸模套二（12）的内表面与凸模二（27）的外表面呈间隙配合，凸模套二（12）设置在卸料板（13）的内腔中，并通紧固件将凸模套二（12）和卸料板（13）连接，卸料板（13）两侧的沉孔中设置有卸料螺钉（10），卸料螺钉（10）穿过设置在下模圈（24）内腔中的压缩弹簧（11），卸料螺钉（10）与下垫板（5）螺纹连接；上模中的导套（15）与下模中的导柱（23）同轴布置，芯模（26）上端连接推杆（25），芯模（26）贯通设置在上模板（17）、上垫板（18）、凸模一（21）和凸模二（27）上；

其中，下模包括：从上至下依次对中叠放的下模圈（24）、下垫板（5）和下模板（4），采用紧固件将下模圈（24）、下垫板（5）和下模板（4）连接为一体，通过圆柱销二（6）对其进行定位，凹模一（9）设置在凹模二（7）上方，预应力圈（8）与凹模一（9）、凹模二（7）的外圆过盈配合；凹模二（7）设置在下垫板（5）上方，预应力圈（8）设置在下模圈（24）的内腔中；顶杆头（1）的内角设有气孔槽，并与顶杆（2）螺纹连接；顶杆头（1）配合在凹模二（7）的内腔中，并与下垫板（5）的锥面配合；所述模具还包括电加热***，电加热***用于对型腔（30）内的坯料进行加热；电加热***包括电源（29）和电线（28），电线（28）分别连接凸模一（21）、凹模二（7），以实现凸模一（21）和凹模二（7）形成加热回路；推杆（25）、上垫板（18）、凸模套一（20）、凸模套二（12）、下模圈（24）、下垫板（5）均具有电绝缘性能。

4.根据权利要求3所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：芯模（26）轴线与开放内型一（31）在竖直方向的中心线重合；当凸模二（27）伸入下模的型腔（30）后，凸模套二（12）外壁与型腔（30）内壁紧密贴合。

5.根据权利要求4所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：步骤2中，首先，上模以10mm/s的速度整体向下运动；芯模（26）、凸模二（27）与坯料接触，并以2mm/s的速度向下运动，迫使坯料发生预变形；然后接通电源（29），在凸模一（21）和凹模二（7）之间形成加热回路，并对坯料进行加热；接着，上模继续以10mm/s的速度向下运动，使坯料发生变形，坯料金属逐渐流向开放内型一（31）中。

6.根据权利要求5所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：步骤3中，芯模（26）以2mm/s的速度下移。

7.根据权利要求6所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：步骤4中，凸模二（27）以2mm/s的速度向下运动。

8.根据权利要求7所述的筒形构件挤压成形工艺，其特征在于：所述筒形构件为铝合金构件，其底面有多个凸起部，其中一个凸起部位于筒形构件的底面中部，其余凸起部靠近筒形构件的底面边沿；所述筒形构件的外径为186mm、内径为156mm、高为114mm。