一种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法
【专利摘要】本发明公开一种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，具体如下：(1)、锯切下料、镦粗预成形，将毛坯放入镦粗凹模中使用镦粗凸模冲头进行镦粗，形成镦粗坯件；(2)、一次挤压半球形底部直壁筒，将预成形凸模冲头替换镦粗凸模冲头，对镦粗坯件进行半球形底部直壁筒挤压，形成预形成件，(3)、二次扩口、整形、挤压锥筒，将终成形凸模冲头替换预成形凸模冲头，将镦粗凹模更换成终成形凹模，预形成件置于终成形凹模模腔中时处于悬空状态，终成形凸模冲头的第一段杆身的头部直接作用于预形成件的中心内腔的半球形底部，当挤压最后完成时，终成形凸模冲头的第三段杆身才与预形成件的中心内腔的端口接触利用其锥面完成扩口、整形、挤压锥筒。
【专利说明】ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属挤压成形技木，特别涉及ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示的大型长锥喇叭筒件90，其尺寸为(j5 600*1400mm，属于大型零件，除外部成锥形之外，其内腔亦呈双锥形。如图2~图5所示，传统挤压方法，将毛坯件991镦粗形成镦粗件992，再使用凸模30沿着镦粗件992的筒壁挤压，材料会向凸模30运动相反方向流动，凸模30向下挤压越深，筒壁面积向上长大，沿筒壁方向摩擦力増大，而且随着筒壁面积长大，这些新生面积与凸模30、凹模40表面之间无润滑剂，摩擦系数増大，大约在0.5-1之间，也是摩擦力増大的一个因素；另外，随着面积长大，凸模30受到材料变形抗力在垂直向上方向分力増大，结果容易带来凸模的强度不够而产生折断现象，其次，对于小600*1400的锥筒，直接挤压压カ达到6000吨，因此需要采用新的特殊模具结构和新的特殊方法解决小600*1400的锥筒在1000吨挤压机上挤压成。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种挤压省力，可使用小吨位压力机、小闭合高度挤压机成形大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
[0005]ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，锯切下料一-镦粗预成形一-一次挤压半球形底部直壁筒一二次扩ロ、整形、挤压锥筒，具体如下:
[0006](I)、锯切下料---镦粗预成形，采用等温挤压镁台金或铝合金，毛坯加热温度350° -400°，将镦粗凹模加热温度420°，镦粗凹模的模腔与长锥喇叭筒件的上半部外形一致，将毛坯放入镦粗凹模中使用镦粗凸模冲头进行镦粗，形成镦粗坯件；
[0007](2)、一次挤压半球形底部直壁筒，接上述第(I)步将预成形凸模冲头替换镦粗凸模冲头，对镦粗坯件进行半球形底部直壁筒挤压，采用半球形底部挤压，相应预成形凸模冲头的头部设计成半球形，预成形凸模冲头杆身受反作用力小，而且镦粗坯件上端部沿凹模的模腔向上自由塑性流动，形成典型反挤压，挤压完成后，镦粗坯件被挤压形成预形成件，预形成件整体呈杯形，预形成件的杯体下部的外锥壁与镦粗凹模的模腔相应一致，杯体的中心内腔的侧面呈直壁，底部呈半球形；
[0008](3)、二次扩ロ、整形、挤压锥筒，接上述第(2)步将终成形凸模冲头替换预成形凸模冲头，终成形凸模冲头的杆身形状与长锥喇叭筒`件的内腔相一致，井分成三段，第一段杆身的头部呈半球形，杆身部分呈锥形，第二段杆身为直柱，第三段杆身亦成锥形，终成形凸模冲头的第一段杆身和第二段杆身直径小于预成形凸模冲头的杆身，将镦粗凹模更换成终成形凹模，终成形凹模模腔与长锥喇叭筒件的外形一致，由于镦粗凹模的模腔与长锥喇叭筒件的上半部外形一致，预形成件的杯体下部外锥壁下部大小与镦粗凹模的模腔相应ー致，所以预形成件置于终成形凹模模腔中时处于悬空状态，第一段杆身的头部直接作用于预形成件的中心内腔的半球形底部，将预形成件顶入终成形凹模模腔下方，此处预形成件的底部发生拉伸变形，另外，第二段杆身也不与预形成件的中心内腔直接接触，当挤压最后完成时，第三段杆身才与预形成件的中心内腔的端ロ接触利用其锥面完成扩ロ、整形、挤压锥筒。
[0009]所述的ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，主要挤压设备涉及ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形组合模具，包括通用的上模板和下模板、凸模、凹模、卸料机构；所述的凸模以可拆卸更换方式固定在上模板上，凸模包括三件凸模冲头，分别是镦粗凸模冲头、预成形凸模冲头、终成形凸模冲头，具体步骤进ー步为:
[0010](I)、锯切下料-镦粗预成形，采用等温挤压镁合金或铝合金，毛坯加热温度350° -400°，将上模板与镦粗凸模冲头固定、第一段凹模与下模板固定组合成镦粗模具，镦粗模具加热温度420°，润滑剂选用油基石墨，每道次エ艺參数相同，将毛坯在镦粗模具的第一段凹模的模腔中进行镦粗预成形，形成镦粗坯件；
[0011](2)、一次挤压半球形底部直壁筒，接上述步骤(I)所述的镦粗模具，将预成形凸模冲头替换镦粗凸模冲头固定在上模板上、将卸料机构固定在第一段凹模上方形成预成形模具，对带球形底部的杯形件进行半球形底部直壁筒挤压，带球形底部的杯形件上端部沿预成形模具的第一段凹模的模腔向上自由塑性流动，形成典型反挤，挤压完成后，带球形底部的杯形件被形成预形成件，预形成件的中心内腔底部呈半球形侧面呈直壁，预成形凸模冲头随挤压机上行，卸料机构将套置在预成形凸模冲头上的预形成件卸下，预形成件仍落入第一段凹模的模腔中；
[0012](3)、二次扩ロ、整形、挤压锥筒，接上述步骤(2)所述的预成形模具，将终成形凸模冲头替换预成形凸模冲头固定在上模板上、将第二段凹模垫在第一段凹模与下模板之间形成终成形模具，终成形凸模冲头包括第一段杆身、第二段杆和第三段杆身，第一段杆身和第二段杆身直径小于预成形凸模冲头的杆身，第一段杆身的头部直接作用于预形成件的中心内腔的半球形底部，将预形成件顶入下方第二段凹模的空模腔中，此处预形成件的底部发生拉伸变形，另外，第二段杆身也不与预形成件的中心内腔直接接触，所以第二段杆身不受阻力，当挤压最后完成时，第三段杆身才与预形成件的中心内腔的端ロ接触利用其锥面完成扩ロ、整形、挤压锥筒，最后终成形凸模冲头随挤压机上行，卸料机构将套置在终成形凸模冲头上的长锥喇叭筒件卸下，长锥喇叭筒件仍落入第一段凹模的模腔和第二段凹模的模腔中。
[0013]所述的步骤(I)镦粗模具和步骤(2)所述的预成形模具的第一段凹模与下模板之间设有顶件机构，顶件机构由仿形垫板、顶板、顶杆组成，仿形垫板置于下模板中部，仿形垫板的上端形成与长锥喇叭筒件的顶部窝相适应的凸台，仿形垫板中部形成顶杆通孔，下模板的中部设有与顶杆通孔同轴的通孔，顶杆置于顶杆通孔与下模板的通孔中，顶板的下端面设有与仿形垫板的凸台相适应的凹腔，顶板通过凹腔与凸台的配合套置在仿形垫板上，顶板的同边套置有垫板，当需要将所述的预成形模具组合成所述的步骤(3)的终成形模具时，将顶板与垫板同时取下，换上第二段凹模垫在第一段凹模与下模板之间，最后上述的步骤(3)再増加一歩，将卸料结构从第一段凹模拆除，顶杆上升将长锥喇叭筒件从第一段凹模的模腔和第二段凹模的模腔中顶出。[0014]本发明方法在传统锥形件挤压エ艺中增加一道杯形件的挤压成形，形成两道次挤压方法，使终成形挤压初始状态呈杯形件的预形成件在终成形凹模的模腔中时处于悬空状态的悬空状态，省力、终成形凸模不易折断，只需要小闭合高度、小吨位挤压机就可以挤压成形长锥喇叭筒件，突破了对于Im以上长度、直径(6600以上的长锥喇叭筒件采用传统挤压中使用大吨位、大闭合高度挤压机的限制，解决在普通挤压成型技术中成形长锥喇叭筒件エ艺中遇到的难成形、消耗能源大的大吨位挤压机使用、模具闭合高度较大的问题，提供ー种可在批量生产条件下，使用小吨位压力机、小闭合高度模具成形大喇叭筒件的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进ー步详细说明。
[0016]图1是现有的大型长锥喇叭筒件；
[0017]图2是现有的大型长锥喇叭筒件镦粗初始状态图；
[0018]图3是现有的大型长锥喇叭筒件镦粗终了状态图；
[0019]图4是现有的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压初始状态图；
[0020]图5是现有的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压终了状态图；
[0021]图6 是本发明的大型长锥喇叭筒件镦粗初始状态图；
[0022]图7是本发明的大型长锥喇叭筒件镦粗终了状态图；；
[0023]图8是本发明的大型长锥喇叭筒件带球形底部杯形件挤压状态图；
[0024]图9是本发明的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压初始状态图；
[0025]图10是本发明的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压过程状态图ー；
[0026]图11是本发明的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压过程状态图二 ；
[0027]图12是本发明的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压过程状态图三；
[0028]图13是本发明的大型长锥喇叭筒件锥筒挤压终了状态图；
[0029]图14是本发明的大型长锥喇叭筒件的带球形底部杯形件剖视图；
[0030]图15是本发明的大型长锥喇叭筒件剖视图；
[0031]图16是本发明的挤压成形组合模具在墩粗时的装配示意图；
[0032]图17是本发明的挤压成形组合模具在预成形时的装配图；
[0033]图18是本发明的挤压成形组合模具在终成形时的装配示意图；
[0034]图19是本发明的挤压成形组合模具的第二段凹模示意图；
[0035]图20是本发明的挤压成形组合模具的第一段凹模示意图；
[0036]图21是图20中B向剖视图；
[0037]图22是图20中C向剖视图；
[0038]图23是御料栓主视图；
[0039]图24是御料板主视图；
[0040]图25是本发明的挤压成形组合模具的预成形冲头示意图；
[0041]图26是本发明的挤压成形组合模具的终成形冲头示意图；
[0042]图27是本发明的挤压成形组合模具的仿形垫板示意图。
【具体实施方式】[0043]下面结合附图和实例对本发明进ー步说明。
[0044]ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，锯切下料一镦粗预成形一一次挤压半球形底部直壁筒一二次扩ロ、整形、挤压锥筒，具体如下:
[0045](I)、锯切下料一镦粗预成形，如图6、图7所示，采用等温挤压镁合金或铝合金，毛坯99加热温度350° -400°，将镦粗凹模401加热温度420°，放入镦粗凹模401中使用镦粗凸模冲头31进行镦粗，镦粗凹模401的模腔402与长锥喇叭筒件9 (如图14所示)的上半部外形一致，形成镦粗坯件995 (如图7所示)；
[0046](2)、一次挤压半球形底部直壁筒，如图8所示，接上述第(I)步将预成形凸模冲头32替换镦粗凸模冲头31，对镦粗坯件995进行半球形底部直壁筒挤压，采用半球形底部挤压，相应预成形凸模冲头32的头部321设计成半球形，強度高不易折断，采用直筒壁挤压，相比现在锥形壁挤压接触面积小，预成形凸模冲头32杆身受反作用力小，而且镦粗坯件995上端部沿凹模401的模腔402向上自由塑性流动，形成典型反挤压，所需的挤压机吨位小，挤压完成后，镦粗坯件995被挤压形成预形成件97，预形成件97整体呈杯形(如图14所示)，预形成件97的杯体下部的外锥壁971与镦粗凹模401的模腔402相应一致，杯体的中心内腔96的侧面95呈直壁，底部94呈半球形；
[0047](3)、二次扩ロ、整形、挤压锥筒，如图9、图10所示，将终成形凸模冲头33替换预成形凸模冲头32，如图9、图13、图14所示，终成形凸模冲头33的杆身形状与长锥喇叭筒件9的内腔91相一致，井分成三段，第一段杆身332的头部331呈半球形，杆身部分呈锥形，第ニ段杆身333为直柱，第三段杆身334亦成锥形，终成形凸模冲头33的第一段杆身332和第ニ段杆身333直径小于预成形凸模冲头32的杆身，将镦粗凹模401更换成终成形凹模409，终成形凹模409模腔408与长锥喇叭筒件9 (如图1所示)的外形一致，由于镦粗凹模401的模腔402与长锥喇叭筒件9 (如图1所示)的上半部外形一致，预形成件97的杯体下部外锥壁971下部大小与镦粗凹模401的模腔402相应一致，所以预形成件97置于终成形凹模409模腔408中时处于悬空状态(如图9所示)，第一段杆身332的头部331 (如图9所示)直接作用于预形成件97的中心内腔96的半球形底部94，将预形成件97顶入终成形凹模409模腔408下方，此处预形成件97的底部94发生拉伸变形，区别于现有的挤压变形，第一段杆身332的头部331所受反作用力小，另外，第二段杆身333也不与预形成件97的中心内腔96直接接触，所以第二段杆身333不受阻力，当挤压最后完成时，第三段杆身334才与预形成件97的中心内腔96的端ロ接触利用其锥面完成扩ロ、整形、挤压锥筒。
[0048]本发明在传统锥形件挤压エ艺中增加一道杯形件挤压成形，使终成形挤压初始状态呈杯形件的预形成件97在终成形凹模409的模腔408中时处于悬空状态的悬空状态(如图9所示)，预形成件97在终成形凸模冲头33下行过程中直接与的半球形底部94接触，外锥壁971受到终成形凹模409的锥壁向上支撑カ和摩擦力的作用，预形成件97的外锥壁971不变形，位置也不变；随着终成形凸模冲头33继续下行，终成形凸模冲头33的球形头部331向下顶刺预形成件97的半球形底94部形成凹坑93 (如图10所示)，随着终成形凸模冲头33继续下行，继续顶刺底部94，底部94变薄、外凸(如图11所示)；随着终成形凸模冲头33再继续下行，终成形凸模冲头33的第三段杆身334和第一段杆身332的锥面与预形成件97打靠，预形成件97的部分侧壁锥面法线方向镦粗变形从而完成扩ロ、整形(如图12所示)，直到最后挤压完成形成长锥喇叭筒件9 (如图15所示)。[0049]本发明终成挤压过程中可分为两个阶段，如图10、图11、图12、图13所示，第一阶段，预形成件97的材料流向终成形凹模409的模腔408锥ロ，下端尺寸越来越小，材料径向和切向受模腔408的压力作用，但是轴向是受终成形凸模冲头33的拉力作用，预形成件97的下端材料形成尖尖的锥形，内外形不发生通透，预形成件97的底部94达到尖锥实心形状(如图11、图12所示)，第二阶段，终成形凸模冲头33继续下行，终成形凸模冲头33的第三段杆身334与预形成件97的侧壁95打靠，侧壁95的上端扩ロ，锥面形成，应カ状态是径向压应カ，切向拉应カ，轴向压应カ，这样从第一阶段预形成件97的锥形件底部实体成形到第二阶段侧壁95成形，锥形件底部成形第一阶段抻拉成形的应カ状态是ー拉两压以及第二阶段扩ロ成形的应カ状态是两压ー拉状态，从原理上说，避免了成形过程中平均挤压カ很大的三向压应カ状态，再利用侧壁摩擦カ和预形成件97的悬空支撑形式改变了变形过程的应カ状态，材料变形抗カ很小，只是达到材料塑变强度，降低了挤压压力；另外在终成形整个终成形凸模冲头33下行过程中，终成形凸模冲头33、终成形凹模409与杯形的预形成件97之间的空隙较大，能够储留大量润滑剤，使得终成形终成形凸模冲头33下行开始到结尾，新増加的变形面积始终都有足够的润滑剂润滑，摩擦系数始終在0.05-0.2之间，摩擦系数比传统挤压的摩擦系数小的多，这也是悬空杯形的预形成件97在挤压过程中能够降低挤压力、使终成形凸模冲头33的受カ状态改善的另ー个主要因素，第三，不必担心在撑拉底部过程中，预形成件97的杯体会拉断，预形成件97的杯体受カ是轴向压应力，这个轴向压应カ是底部94材料转移后，随着终成形凸模冲头33、终成形凹模409间隙减小这部分材料受法向镦粗变形，沿终成形凸模冲头33、终成形凹模409间隙向上下两个方向流动，对杯体上端已有杯体部份形成挤压应力，而挤压应カ是抵抗开裂的力，因此这种方法对于锥形、喇叭形挤压件变形是安全、可靠的。
[0050]本发明的这种成形方法不仅可以应用于非通孔锥形件，也可应用于头部带通孔的锥形件，从而解决了锥形件应カ大、模具強度要求高、凸模易折断的技术难题。
[0051]根据以上的挤压成形原理而提供一种大型长锥喇叭筒件的挤压成形组合模具1，如图16、图17、图18所不,包括通用上模板2、凸模3、凹模4、下模板5、卸料机构6 ;大型长锥喇叭筒件的挤压成形组合模具I用于挤压成形长锥喇叭筒件9。
[0052]所述的凸模3以可拆卸更换方式固定在上模板2上，如使用螺钉22和销钉23将凸模3固定在上模板2上，凸模3包括三件凸模冲头，分别是镦粗凸模冲头31、预成形凸模冲头32、终成形凸模冲头33。
[0053]如图16所示，所述的镦粗凸模冲头31的杆身粗短呈直柱状，头部311为平面，尾部通过螺钉22和销钉23以可拆卸更换方式固定在上模板2上。
[0054]如图17、图25所示，所述的预成形凸模冲头32的杆身粗短呈直柱状，头部321为半球形，尾部通过螺钉22和销钉23以可拆卸更换方式固定在上模板2上；中部322呈空心,采用空心结构使预成形凸模冲头32的材料淬透性好，增加韧性。
[0055]如图18、图26、图1、图15所示，所述的终成形凸模冲头33的杆身形状与长锥喇叭筒件9的内腔91相一致，井分成三段，第一段杆身332的头部331，杆身呈锥形，第二段杆身333为直柱，第三段杆身334亦成锥形，其中第一段杆身332与中轴的夹角a小于第三段杆身334与中轴的夹角1，第一段杆身332主要用于长锥喇叭筒件9的内腔91的底部挤压变形，第三段杆身334主要用于长锥喇叭筒件9的内腔91的ロ部扩ロ挤压变形，第二段杆身333接在第一段杆身332与第三段杆身334之间主要起过渡延长作用，如果长锥喇叭筒件9长度较短亦可取消第二段杆身333的直柱设计，直接让第一段杆身332与第三段杆身334连接，如果长锥喇叭筒件9长度越长，第二段杆身333会相应加长；终成形凸模冲头33的尾部通过螺钉22和销钉23以可拆卸更换方式固定在上模板2上。另外，终成形凸模冲头33的第一段杆身332和第二段杆身333直径小于预成形凸模冲头32的杆身，终成形凸模冲头33的杆身亦呈空心，采用空心结构使终成形凸模冲头33的材料淬透性好，增加韧性。
[0056]如图16、图17、图18、图19、图20所示，凹模4进行横向分模，包括第一段凹模41、第二段凹模42,第一段凹模41活动固定下模板5上,如图16、图17所不，第一段凹模41通过螺栓81固定下模板5上，第二段凹模42以可以拆卸方式固定在第一段凹模41与下模板5之间，如图18所示，第二段凹模42通过更换螺杆长度比螺栓81长一些螺栓82固定在第一段凹模41与下模板5之间，当然，第一段凹模41亦可直接通过螺栓82固定下模板5上，而不必需更换螺栓，这视工作情况而定。
[0057]如图15、图16、图17、图18、图19、图20所示，所述的第一段凹模41的模腔43与挤压成形长锥喇叭筒件9的上部开口段锥面92相一致，第一段凹模41的模腔43主要用于对毛坯的镦粗和预形成件97的中心内腔96的挤压成形、和长锥喇叭筒件9的上部开口段锥面92和内腔91的扩口成形；所述的第二段凹模42的模腔44与挤压成形长锥喇叭筒件9的下部锥面93相一致，第二段凹模42的模腔44主要用于长锥喇叭筒件9的下部锥面93和长锥喇叭筒件9的内腔91的底部拉伸挤压成形。
[0058]如图18、图19、图20所不,第一段凹模41的下表面设有止口 45,与第二段凹模42的上端46配合，起定位作用，保证第一段凹模41的模腔43和第二段凹模42的模腔44的同心度。
[0059]如图16、图17、图18、图20、图21?图24所示，第一段凹模41的上端的周边设有T型槽47，卸料机构6包括拉杆61、卸料板62，拉杆61两头做成T型杆的形状，卸料板62中部设有供预成形凸模冲头32和终成形凸模冲头33均能穿过的通孔64，卸料板62的周边开有位置与T型槽47相对应的槽63，拉杆61 —头卡置在槽63中，拉杆61 —头卡置在T型槽47中，卸料机构6以可拆卸方式卡置在第一段凹模41的上端的周边，是一种便于灵活装卸的大型卸料机构。
[0060]如图16、图17、图18、图27所示，顶件机构7由仿形垫板71、顶板72、顶杆73组成，仿形垫板71置于下模板5中部，仿形垫板71的上端形成与长锥喇叭筒件9的顶部窝94(如图15所示)相适应的凸台74，仿形垫板71中部形成顶杆通孔75，下模板5的中部设有与顶杆通孔75同轴的通孔51，顶杆73置于顶杆通孔75与通孔51中，当然，仿形垫板71可与下模板5 —体成形，只要需要开设一个顶杆穿套孔即可，顶板72的下端面设有与仿形垫板71的凸台74相适应的凹腔75，顶板72通过凹腔75与凸台74的配合套置在仿形垫板71上，顶板72的周边套置有垫板52，当然，顶板72与垫板52可以一体成形，顶板72与垫板52 —起以可拆卸方式置于第一段凹模41与下模板5之间。
[0061]本套挤压成形组合模具I的结构优点:
[0062]1、在同一套模具上采用共用零件和可拆卸零件通过组合的方式实现长锥喇叭筒件9的镦粗、预成形、终成形工艺，如图16所示，镦粗凸模冲头31固定于上模板2上，第一段凹模41固定于下模板5上，挤压成形组合模具I变成镦粗模具可用于毛坯的镦粗；如图17所示，将预成形凸模冲头32替换镦粗凸模冲头31固定在上模板2上，卸料机构6的拉杆61 一端卡置在槽63中，拉杆61 —端卡置在第一段凹模41的T型槽47中,将卸料板6固定在第一段凹模41上方，形成预成形模具，预成形凸模冲头32穿过卸料板6通孔64用于预成形件97的中心内腔96挤压成形，当预成形凸模冲头32从中心内腔96中退出时，卸料板62将预成形件97从预成形凸模冲头32刮下，预成形件97仍落入第一段凹模41的模腔43中；如图18所示，将终成形凸模冲头33替换预成形凸模冲头32固定在上模板2上，将顶板72与垫板52同时取下，换上第二段凹模42，卸料机构6仍固定在第一段凹模41上，形成终成形模具，终成形凸模冲头33穿过卸料板6通孔64用于长锥喇叭筒件9的挤压成形。
[0063]2、通过将凹模横向分模结构，如图18所示，分为第一段凹模41和第二段凹模42两部分，第一段凹模41成为通用凹模，节省了模具材料和加工成本；凹模4结构也可以分三段，居甚至也可以根据长锥喇叭筒件长度分成更多段，这样把长锥喇叭筒件从大端到小端一段一段逐次成形，解决了压力机吨位不够的问题，也解决了凸模长径比太大，凸模失稳、偏移、折断的问题，可以作为长型零件难挤压的方法和结构。
[0064]3、可以灵活推拉拉杆的卸料板结构6，如图17和图18，拉杆61可以在第T型槽47内推拉滑动，当需要卸料装置时，拉杆61插入第T型槽47内，预成形凸模冲头32或终成形凸模冲头33由压机带动上行，卸料板62将预成形件97从预成形凸模冲头32刮下或将长锥喇叭筒件9从终成形凸模冲头33上刮下，如图16所示，在毛坯镦粗时，不需要将卸料板结构6固定在第一段凹模41上，将卸料板62取下，这样避免了传统卸料板由螺钉固定在上模板装卸不方便的缺点。
[0065]4、顶杆机构7，如图16、图17、图18所示，虽然仿形垫板71、顶杆73组成通用顶杆机构，但是只在最后一道零件中，起顶出长锥喇叭筒件9的作用，另外仿形垫板71既起到挤压成形长锥喇叭筒件9的顶部窝94的作用又起到对顶杆73导向作用。
[0066]应用上述挤压成形组合模具I用于挤压成形长锥喇叭筒件9的方法是:锯切下料一镦粗预成形一一次挤压半球形底部直壁筒一二次扩口、整形、挤压锥筒，具体如下:
[0067]1、锯切下料-镦粗预成形，选用设备1000吨挤压机，采用等温挤压镁合金或铝合金，如图16所示，毛坯加热温度350° -400°将挤压成形组合模具I组合成镦粗模具加热温度420°，润滑剂选用油基石墨，每道次工艺参数相同，将毛坯98在第一段凹模41的模腔43中进行镦粗预成形，形成镦粗坯件98 ；
[0068]2、一次挤压半球形底部直壁筒，如图17与图16所示内容相比，挤压成形组合模具I上增加了卸料机构6，将预成形凸模冲头32替换镦粗凸模冲头31固定在上模板2上，其余所有零件不变，这里采用借用模具零件，节省了模具费用，将挤压成形组合模具I组合成预成形模具，对镦粗坯件98进行半球形底部直壁筒挤压，采用半球形底部挤压，相应预成形凸模冲头32的头部321设计成半球形，强度高不易折断，采用直筒壁挤压，相比现在锥形壁挤压接触面积小，预成形凸模冲头32杆身受反作用力小，而且镦粗坯件98上端部沿第一段凹模41的模腔43向上自由塑性流动，形成典型反挤压，所需的挤压机吨位小，挤压完成后，镦粗坯件98被形成预形成件97，预形成件97整体呈杯形(如图14所示)，预形成件97的杯体下部的外锥壁971与镦粗凹模401的模腔402相应一致，杯体的中心内腔96的侧面95呈直壁，底部94呈半球形，预成形凸模冲头32随挤压机上行，卸料机构6将套置在预成形凸模冲头32上的预形成件97卸下，预形成件97仍落入第一段凹模41的模腔43中；
[0069]3、二次扩口、整形、挤压锥筒，如图18所示，接上述第2步所述的预成形模具，将终成形凸模冲头33替换预成形凸模冲头32固定在上模板2上，将顶板72与垫板52同时取下，将第二段凹模42垫置在第一段凹模41与下模板51之间，卸料机构6仍固定在第一段凹模41上，形成终成形模具，由于终成形凸模冲头33的第一段杆身332和第二段杆身333直径小于预成形凸模冲头32的杆身，第一段杆身332的头部331 (如图26所示)直接作用于预形成件97的中心内腔96的半球形底部，将预形成件97顶入下方第二段凹模42的空模腔44中，此处预形成件97的底部发生拉伸变形，区别于现有的挤压变形，第一段杆身332的头部331所受反作用力小，另外，第二段杆身333也不与预形成件97的中心内腔96直接接触，所以第二段杆身333不受阻力，当挤压最后完成时，第三段杆身334才与预形成件97的中心内腔96的端口接触利用其锥面完成扩口、整形、挤压锥筒，最后终成形凸模冲头33随挤压机上行，卸料机构6将套置在终成形凸模冲头33上的长锥喇叭筒件9卸下，长锥喇叭筒件9仍落入第一段凹模41的模腔43和第二段凹模42的模腔44中，将卸料板结构6从第一段凹模41拆除，顶杆73上升将长锥喇叭筒件9从第一段凹模41的模腔43和第二段凹模42的模腔44中顶出。
[0070]本发明通凹模横向分段式结构的实现两道次挤压成形方法，实现了挤压省力，采用小闭合高度(2600mm)、小吨位(1000吨)挤压机就能够实现对长锥喇叭筒件的挤压，突破了对于Im以上长度、直径Φ600以上的长锥喇叭筒件9采用传统挤压中使用大吨位(6000吨)、大闭合高度(4800mm)挤压机的限制，解决在普通挤压成型技术中成形长锥喇叭筒件工艺中遇到的难成形、消耗能源大的大吨位挤压机使用、模具闭合高度较大(4500mm)的问题，提供一种可在批量生产条件下，使用小吨位压力机、小闭合高度模具成形大喇叭件的模具结构和方法。
【权利要求】
1.ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，其特征在于:锯切下料---镦粗预成形---一次挤压半球形底部直壁筒---二次扩ロ、整形、挤压锥筒，具体如下: (1)、锯切下料---镦粗预成形，采用等温挤压镁合金或铝合金，毛坯加热温度350° -400°，将镦粗凹模加热温度420°，镦粗凹模的模腔与长锥喇叭筒件的上半部外形一致，将毛坯放入镦粗凹模中使用镦粗凸模冲头进行镦粗，形成镦粗坯件； (2)、一次挤压半球形底部直壁筒，接上述第(I)步将预成形凸模冲头替换镦粗凸模冲头，对镦粗坯件进行半球形底部直壁筒挤压，采用半球形底部挤压，相应预成形凸模冲头的头部设计成半球形，预成形凸模冲头杆身受反作用力小，而且镦粗坯件上端部沿凹模的模腔向上自由塑性流动，形成典型反挤压，挤压完成后，镦粗坯件被挤压形成预形成件，预形成件整体呈杯形，预形成件的杯体下部的外锥壁与镦粗凹模的模腔相应一致，杯体的中心内腔的侧面呈直壁，底部呈半球形； (3)、二次扩ロ、整形、挤压锥筒，接上述第(2)步将终成形凸模冲头替换预成形凸模冲头，终成形凸模冲头的杆身形状与长锥喇叭筒件的内腔相一致，井分成三段，第一段杆身的头部呈半球形，杆身部分呈锥形，第二段杆身为直柱，第三段杆身亦成锥形，终成形凸模冲头的第一段杆身和第二段杆身直径小于预成形凸模冲头的杆身，将镦粗凹模更换成终成形凹模，终成形凹模模腔与长锥喇叭筒件的外形一致，由于镦粗凹模的模腔与长锥喇叭筒件的上半部外形一致，预形成件的杯体下部外锥壁下部大小与镦粗凹模的模腔相应一致，所以预形成件置于终成形凹模模腔中时处于悬空状态，第一段杆身的头部直接作用于预形成件的中心内腔的半球形底部，将预形成件顶入终成形凹模模腔下方，此处预形成件的底部发生拉伸变形，另外，第二段杆身也不与预形成件的中心内腔直接接触，当挤压最后完成时，第三段杆身才与预形成件的中心内腔的端ロ接触利用其锥面完成扩ロ、整形、挤压锥筒。
2.如权利要求1所述的ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，其特征在于:主要挤压设备涉及ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形组合模具，包括通用的上模板和下模板、凸模、凹模、卸料机构；所述的凸模以可拆卸更换方式固定在上模板上，凸模包括三件凸模冲头，分别是镦粗凸模冲头、预成形凸模冲头、终成形凸模冲头，具体步骤进ー步为: (1)、锯切下料-镦粗预成形，采用等温挤压镁合金或铝合金，毛坯加热温度350° -400°，将上模板与镦粗凸模冲头固定、第一段凹模与下模板固定组合成镦粗模具，镦粗模具加热温度420°，润滑剂选用油基石墨，每道次エ艺參数相同，将毛坯在镦粗模具的第一段凹模的模腔中进行镦粗预成形，形成镦粗坯件； (2)、一次挤压半球形底部直壁筒，接上述步骤(1)所述的镦粗模具，将预成形凸模冲头替换镦粗凸模冲头固定在上模板上、将卸料机构固定在第一段凹模上方形成预成形摸具，对带球形底部的杯形件进行半球形底部直壁筒挤压，带球形底部的杯形件上端部沿预成形模具的第一段凹模的模腔向上自由塑性流动，形成典型反挤，挤压完成后，带球形底部的杯形件被形成预形成件，预形成件的中心内腔底部呈半球形侧面呈直壁，预成形凸模冲头随挤压机上行，卸料机构将套置在预成形凸模冲头上的预形成件卸下，预形成件仍落入第一段凹模的模腔中； (3)、二次扩ロ、整形、挤压锥筒，接上述步骤(2)所述的预成形模具，将终成形凸模冲头替换预成形凸模冲头固定在上模板上、将第二段凹模垫在第一段凹模与下模板之间形成终成形模具，终成形凸模冲头包括第一段杆身、第二段杆和第三段杆身，第一段杆身和第二段杆身直径小于预成形凸模冲头的杆身，第一段杆身的头部直接作用于预形成件的中心内腔的半球形底部，将预形成件顶入下方第二段凹模的空模腔中，此处预形成件的底部发生拉伸变形，另外，第二段杆身也不与预形成件的中心内腔直接接触，所以第二段杆身不受阻力，当挤压最后完成时，第三段杆身才与预形成件的中心内腔的端ロ接触利用其锥面完成扩ロ、整形、挤压锥筒，最后终成形凸模冲头随挤压机上行，卸料机构将套置在终成形凸模冲头上的长锥喇叭筒件卸下，长锥喇叭筒件仍落入第一段凹模的模腔和第二段凹模的模腔中。
3.如权利要求2所述的ー种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法，其特征在于:所述的步骤(1)镦粗模具和步骤(2)所述的预成形模具的第一段凹模与下模板之间设有顶件机构，顶件机构由仿形垫板、顶板、顶杆组成，仿形垫板置于下模板中部，仿形垫板的上端形成与长锥喇叭筒件的顶部窝相适应的凸台，仿形垫板中部形成顶杆通孔，下模板的中部设有与顶杆通孔同轴的通孔，顶杆置于顶杆通孔与下模板的通孔中，顶板的下端面设有与仿形垫板的凸台相适应的凹腔，顶板通过凹腔与凸台的配合套置在仿形垫板上，顶板的同边套置有垫板，当需要将所述的预成形模具组合成所述的步骤(3)的终成形模具时，将顶板与垫板同时取下，换上第二段凹模垫在第一段凹模与下模板之间，最后上述的步骤(3)再增加一歩，将卸料结构从第一段凹模拆除，顶杆上升将长锥喇叭筒件从第一段凹模的模腔和第二段凹模的模腔中顶出。
【文档编号】B21C23/04GK103567763SQ201310548402
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】张治民, 李国俊, 李旭斌, 王强, 于建民, 贾杨, 谢志平, 路光 申请人:中北大学