专利名称：一种带横向内筋件旋压用芯模的制作方法
技术领域：
本发明属于旋压成形加工领域，具体是一种带横向内筋件旋压用芯模及前移脱模方法。
背景技术：
经过几十年的发展，旋压技术在薄壁、形状复杂、轻量化整体构件的近净成形中发挥着越来越重要的作用。大型复杂曲母线薄壁构件是航空航天和兵器工业中普遍采用的一类零件，如航空发动机罩、整体火箭发动机构件、压气机锥体、人造卫星和导弹的鼻锥、兵器工业中的药型罩等。航空航天等高技术产业的发展，要求在不影响外表气动性的前提下，提高这类零件的强度和刚度，从而优化飞机、火箭和导弹等的整体性能。为此，需要在这些零件内部设计环形加强筋。但是，这种带横向内筋的大型复杂曲母线薄壁结构给构件的成形、 芯模的结构设计和工件的脱模带来了极大的挑战。西北工业大学在公开号为CN101497099的专利申请中，公开了一种带横向内筋构件旋压成形芯模；西北工业大学在申请号为201010535565. 1的专利申请中公开了一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模。该芯模由芯模头、夹板和芯模尾三部分组成。其中的夹板为带定位凸台的中空旋转体，芯模尾则为三级阶梯轴状。利用上述发明创造提出的芯模，可以解决带横向内筋锥形旋压件和复杂曲母线薄壁构件的脱模问题。但是， 由于带横向内筋大型复杂曲母线薄壁旋压件的内筋位于形状接近筒形的工件口部，如果采用与CN101497099和201010535565. 1相似的芯模结构，则在进行工件的脱模时，需要将芯模头和夹板整体取下，然后再将主动夹块和被动夹块一块块取出，最后再将芯模头取出，这样才能实现工件的顺利脱模。由于大型复杂薄壁壳体旋压的芯模头部和夹板的形状尺寸较大、质量较重，因此，进一步增加了脱模过程的难度。而且，由于工件壁厚非常薄，在采用上述旋压芯模及其脱模方法进行工件脱模的过程中难免会划伤工件内壁或者导致工件变形。 另外，每旋压成形一个工件，便要进行一次如此繁复的脱模工作，而在旋压成形下一工件之前，又要再一次进行模具的组合安装与调试工作，故而延长了生产周期，降低了生产效率， 增加了生产成本，加大了工人的劳动强度，而且，反复的卸模和安装、调试模具对工件的成形质量和成形精度也有影响。因此，迫切需要对带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件的旋压成形芯模结构进行改进，并提出一种无需将芯模头与夹板等整体取下就可方便实现工件脱模的方法。
发明内容为了保证带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件能够顺利旋压成形和脱模，并达到缩短生产周期、提高生产效率、降低生产成本、减小劳动强度、提高工件成形质量和成形精度的目的，本发明提出了一种带横向内筋件旋压用芯模。本发明包括芯模头、夹板和芯模尾，并且芯模头和夹板的外形为与成形工件内形相配合的曲母线形，并且芯模头和夹板的中心孔的轴线重合；夹板一端的端面与芯模头一端的安装面贴合；芯模头和夹板的外圆周表面之间光滑连接；芯模尾装入固连在一起的芯模头和夹板的中心孔内，并使夹板另一端的端面与芯模尾外圆周表面台阶形成的端面贴合。芯模头的外形为与成形工件内表面相同的曲母线形，其轴向长度为工件非筋部的轴向长度与夹板轴向长度之差。夹板的外形为与成形工件内表面相同的曲母线形，使得所述的夹板与芯模头上的安装面贴合端的外径小于夹板与芯模尾贴合端的外径；夹板的大端面的外径与工件内表面的最大直径相同，夹板小端面的直径须略小于芯模凹槽的直径。所述的夹板是由主动夹块、第一被动夹块、第二被动夹块和第三被动夹块组成的中空圆形构件，其内径与芯模尾的第二级轴的直径相同；主动夹块的外形为梯形，并且所述的主动夹块的上底和下底的表面均为弧形；主动夹块下底弧形的弦长须略大于主动夹块上底弧形的的弦长；主动夹块上底的弧形边所对应的圆心角为20 50度。第三被动夹块的外形为扇形，其圆心角为120度；第一被动夹块和第二被动夹块是对称的两个夹块，是将夹板去除主动夹块和第三被动夹块后的剩余部分一分为二而成。芯模尾的第一级轴形成芯模尾的定位轴，用于和芯模头的内孔配合；芯模尾的第二级轴的外径与夹板)的内径相同，用于和夹板的内孔配合；芯模尾的第三级轴的长度与芯模凹槽的轴向长度和工件轴向加工余量之和相同，该芯模尾的第三级轴的直径与工件内表面的最大直径相同；在芯模尾的第二级轴与第三级轴之间的台阶形成的端面外缘处有一凹台阶，该台阶的轴向长度与工件筋部的轴向长度相同，该台阶的高度与工件筋部的筋部高度的最小值相同；通过公式(1)确定芯模尾的第一级轴和第二级轴的半径的差值ΔΓ，通过公式( 确定夹板退出工件筋部所需的最小内移量Armin，保证组成夹板的四个夹块能够沿芯模周向、径向和轴向移动并取出
权利要求1.一种带横向内筋件旋压用芯模，包括芯模头(3)、夹板(4)和芯模尾(5)，其特征在于，a.芯模头(3)和夹板的外形为与成形工件内形相配合的曲母线形，并且芯模头 (3)和夹板(4)的中心孔的轴线重合；夹板(4) 一端的端面与芯模头(3) —端的安装面(7) 贴合；芯模头(3)和夹板(4)的外圆周表面之间光滑连接；芯模尾(5)装入固连在一起的芯模头(3)和夹板的中心孔内，并使夹板(4)另一端的端面与芯模尾(5)外圆周表面台阶形成的端面贴合；b.芯模头(3)的外形为与成形工件内表面相同的曲母线形，其轴向长度为工件非筋部 (2)的轴向长度与夹板(4)轴向长度之差；c.夹板的外形为与成形工件内表面相同的曲母线形，使得所述的夹板(4)与芯模头(3)上的安装面(7)贴合端的外径小于夹板(4)与芯模尾(5)贴合端的外径；夹板(4) 的大端面的外径与工件内表面的最大直径相同，夹板(4)小端面的直径须略小于芯模凹槽 (6)的直径；d.所述的夹板(4)是由主动夹块(8)、第一被动夹块(9)、第二被动夹块(10)和第三被动夹块(11)组成的中空圆形构件；主动夹块(8)的外形为梯形，并且所述的主动夹块(8) 的上底和下底的表面均为弧形；主动夹块(8)下底弧形的弦长须略大于主动夹块(8)上底弧形的的弦长；主动夹块(8)上底的弧形边所对应的圆心角为20 50度；e.第三被动夹块(11)的外形为扇形，其圆心角为120度；第一被动夹块(9)和第二被动夹块(10)是对称的两个夹块，是将夹板⑷去除主动夹块⑶和第三被动夹块(11)后的剩余部分一分为二而成；f.芯模尾(5)的第一级轴(12)形成芯模尾(5)的定位轴，用于和芯模头(3)的内孔配合；芯模尾(5)的第二级轴(13)的外径与夹板⑷的内径相同，用于和夹板⑷的内孔配合；芯模尾( 的第三级轴(14)的长度与芯模凹槽(6)的轴向长度和工件轴向加工余量之和相同，该芯模尾(5)的第三级轴(14)的直径与工件内表面的最大直径相同；在芯模尾 (5)的第二级轴(1 与第三级轴(14)之间的台阶形成的端面外缘处有一凹台阶，该台阶的轴向长度与工件筋部(1)的轴向长度相同，该台阶的高度与工件筋部(1)的筋部高度的最小值相同；通过公式(1)确定芯模尾(5)的第一级轴(1 和第二级轴(1 的半径的差值 Ar,通过公式( 确定夹板(4)退出工件筋部(1)所需的最小内移量Armin，保证组成夹板的四个夹块能够沿芯模周向、径向和轴向移动并取出；Ar= Armin+(5 ~ 15)mm (1)Armin = (R2 -O2 -2R2(R2 -Ocos(arcsin(i 2 sin(^/3)/(/ 2- )-π/3)(2)在式(1)、(2)中，ΔΓ为芯模尾(5)的第一级轴(12)和第二级轴(13)的半径差值， Armin为夹板(4)退出工件筋部⑴所需的最小内移量，&为夹板⑷大端面的外半径，t 为该处工件的内筋高度。
2.如权利要求1所述一种带横向内筋件旋压用芯模，其特征在于，芯模头(3)—端的孔径与芯模尾( 的第一级轴(1 的直径相同，该端端面为夹板(4)的安装面(7)；夹板(4) 通过固定安装在所述的安装面(7)的外侧，并且夹板(4)外圆的弧形面与芯模头(3)的曲母线形表面光滑连接；芯模头(3)的另一端端面上有用于吊装芯模的通孔。
3.如权利要求1所述一种带横向内筋件旋压用芯模，其特征在于，夹板的内径与芯模尾(5)的第二级轴(13)的直径相同；夹板⑷小端面的直径略小于芯模凹槽(6)的直径；为了保证芯模头C3)和夹板(4)沿轴向运动时的可靠性，在组成夹板(4)的各夹块上分别开有将夹板(4)和芯模头(3)固连的螺纹通孔。
专利摘要一种带横向内筋件旋压用芯模。芯模的芯模头和夹板的外形为与成形工件内形相配合的曲母线形。夹板一端的端面与芯模头一端的安装面贴合。芯模头的外形为与成形工件内表面相同的曲母线形，其轴向长度为工件非筋部的轴向长度与夹板轴向长度之差。第三被动夹块的外形为扇形；第一被动夹块和第二被动夹块是对称的两个夹块，是将夹板去除主动夹块和第三被动夹块后的剩余部分一分为二而成。由于本实用新型采用了横纵组合的分瓣技术，并通过阶梯轴预留卸模空间，从而方便地实现了带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压工件的脱模，并提高了工件成形质量和成形精度，具有生产周期短、生产效率高、生产成本低和工人劳动强度小的特点。
文档编号B21D37/10GK202129355SQ20112019253
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者李甜, 杨合, 江志强, 詹梅, 陈飞 申请人:西北工业大学