一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具，主要针对铝基复合材料、镁合金以及镁、钛/铝层状复合材料等低塑性难变形材料管材的旋压成形，属于难变形材料加工成形技术领域。
【背景技术】
[0002]铝基复合材料、镁合金以及镁、钛/铝层状复合材料等低塑性难变形材料具有轻质、高比刚度、高比强度等优异性能，其管材在航空航天、飞行器、潜艇、交通运输及先进武器系统等领域高性能化、轻量化方面具有良好的应用前景。管材强力旋压(强旋)具有灵活、省料、能成形大径厚比管材等优势，是加工高精度、高性能大直径管材的有效方法。强旋是一个多因素耦合下的复杂成形过程，局部加载引起材料非均匀变形，对材料的可加工性要求高。但铝基复合材料等低塑性难变形材料的塑性和韧性较低，其可加工性差，室温难以旋压成形，一般需要热旋压成形，传统的热旋压，主要采用乙炔火焰加热，火焰直接加热的管坯外表面与芯模接触内表面的温差较大，管坯在厚度方向受热非常不均匀，导致旋压过程中不均匀变形程度显著增大，非常复杂的非均匀变形，显著降低材料的成形能力，低塑性难变形材料旋压时极易开裂，导致旋压失败，低塑性难变形材料管材的旋压成形相当困难。
【发明内容】
[0003]为了克服铝基复合材料、镁合金以及镁、钛/铝层状复合材料等低塑性难变形材料旋压温度不均匀，解决低塑性难变形材料旋压成形难题，本实用新型提出了一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具，采用本实用新型旋压成形模具，管坯受热均匀，降低了材料变形的不均匀性，提高了低塑性难变形材料的旋压成形能力，保证了旋压顺利进行，提高了产品质量和成材率。
[0004]本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具，主要包括模芯、卸料盘、齿盘、加热体、轴承、连接轴、尾顶杆和尾顶压环等；所述的模芯为空心芯模，所述的齿盘连接在模芯尾部，所述的卸料盘连接在旋压机的卸料器上，所述的连接轴安装于模芯头部的空心内，所述的连接轴通过轴承与模芯连接，所述的连接轴与尾顶杆之间采用移动滑块方式连接，所述的尾顶压环通过轴承与尾顶杆连接，所述的尾顶压环通过导向角与模芯的带导向角的圆形凹槽对正定位，所述的加热体为多根电加热管，固定安装在连接轴的通孔内。
[0006]所述的模芯与齿盘之间采用圆柱销连接，所述的模芯与轴承、连接轴与轴承之间采用键连接。
[0007]所述的连接轴上设置有通孔、环形引线槽和引线槽，多根电加热管插入通孔后通过螺栓固定在连接轴上；电加热管的引线通过环形引线槽和引线槽引出，引线与电源连接。
[0008]所述的连接轴上还设置有方形凹槽，所述的尾顶杆的前端为方形，尾顶杆前端插入方形凹槽内以移动滑块方式连接。当模芯转动时，轴承的外圈同模芯一起转动，而连接轴及轴承的内圈不能发生转动。
[0009]所述的模具还包含绝热垫，所述的绝热垫一个安装在连接轴没有电加热管引线的一端，另一个通过螺栓固定在模芯尾部的凸台上。所述的绝热垫材料为陶瓷纤维。
[0010]所述的模具还设置压盖，所述的压盖通过固定螺栓安装在模芯头部。
[0011]所述的尾顶压环焊接到轴承的外圈上，所述的尾顶杆通过固定螺栓连接到轴承的内圈上。
[0012]所述的尾顶压环上设置导向角，所述的模芯上设置带导向角的圆形凹槽，所述的导向角与带导向角的圆形凹槽对正定位。旋压模芯转动时，通过圆形凹槽带动尾顶压环和轴承的外圈随模芯一起转动，轴承的内圈和尾顶杆不发生转动，保证了引线不发生转动。实现对模芯的加热。
[0013]所述的模芯的材料为3Cr2W8V或GH13等热作模具钢。
[0014]本实用新型的低塑性难变形材料管材旋压成形模具的加热体为多根电加热管，其安装在连接轴的通孔上，连接轴上开有环形引线槽和引线槽，电加热管的引线通过环形引线槽和引线槽引出。轴承与模芯和连接轴之间采用键连接，连接轴与尾顶杆之间采用滑块移动方式连接；尾顶压环通过导向角与模芯的圆形凹槽对正定位，尾顶压环通过轴承与尾顶杆连接。尾顶压环通过圆形凹槽随模芯一起转动，连接轴、尾顶杆和引线不发生转动。
[0015]本实用新型的模具主要针对铝基复合材料、镁合金以及镁、钛/铝层状复合材料等低塑性难变形材料管材的旋压成形。
[0016]本实用新型的优点和效果为:采用加热体对旋压模芯加热，减小了旋压管坯内外表面的温度差，改善了旋压管坯温度的均匀性，减缓了旋压过程中的不均匀变形，提高了材料的成形能力，抑制或减小旋压开裂，显著提高了铝基复合材料等低塑性难变形材料的可旋性；解决了铝基复合材料等低塑性难变形材料的旋压成形问题，提高了成材率和生产效率。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型模具的结构示意图。
[0018]图2为模芯、轴承、连接轴和电加热管装配后左视图。
[0019]主要附图标记:
[0020]1 卸料盘2 齿盘
[0021]3 模芯4 轴承一
[0022]5 键6 连接轴
[0023]7 压盖8 引线槽
[0024]9 尾顶压环10 轴承二
[0025]11 尾顶杆12 引线
[0026]13 尾座14 绝热垫
[0027]15 螺栓16 电加热管(加热体)
[0028]17 凸台18 圆柱销
[0029]19 通孔20 环形引线槽
[0030]21 方形凹槽22 带导向角的圆形凹槽
【具体实施方式】
[0031]为进一步说明本低塑性难变形材料管材旋压成形模具，结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0032]如图1和图2所示，本实用新型的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，主要包括卸料盘1、齿盘2、模芯3、轴承4、连接轴6、压盖7、尾顶压环9、轴承10、尾顶杆11、尾座13、绝热垫14及电加热管(加热体)16等部件。模芯3为空心芯模，模芯3的材料为3Cr2W8V或GH13热作模具钢。卸料盘1连接在旋压机的卸料器上，齿盘2安装在模芯3尾部，模芯3和齿盘2之间通过圆柱销18连接。连接轴6位于模芯3头部的空心内，模芯3、连接轴6与轴承一 4之间采用键5连接；连接轴6上开有方形凹槽21，尾顶杆11的前端结构为方形，尾顶杆11前端插入方形凹槽21内可滑动，即采用移动滑块方式连接。尾顶杆11与尾座13内活塞杆连接。当模芯3转动时，轴承一 4的外圈同模芯3—起转动。由于尾顶杆11无转动功能，连接轴6与尾顶杆11的滑块移动连接方式，限制了连接轴6的转动，使得与连接轴6通过键5连接的轴承一 4的内圈不能发生转动。
[0033]连接轴6上面开有多个通孔19，将多根电加热管(加热体)16插入连接轴6上的通孔19，采用螺栓将电加热管16固定在连接轴6上，将电加热管16的引线12沿连接轴6上的环形引线槽20，集中到一起，并通过连接轴6上的引线槽8引出与电源连接，实现对模芯3的加热。将一个绝热垫14从电加热管16的另一端(没有引线12的一头)压入，使其紧贴连接轴6。将装有电加热管16的连接轴6和轴承一 4通过键5连接装配到旋压模芯3的头部，通过固定螺栓将压盖7安装在模芯3的头部。采用螺栓15将另一个绝热垫14固定在旋压模芯3尾部(旋压机连接端)的凸台17上，绝热垫14材料为陶瓷纤维。将尾顶压环9焊接到轴承二 10的外圈上，采用固定螺栓将轴承二 10的内圈固定到尾顶杆11上。
[0034]将安装电加热管(加热体)16的旋压模芯3安装到旋压机上，通过连接轴6上的方形凹槽21和尾顶杆11前端(形状为方形块)连接，尾顶压环9通过导向角与模芯3的带导向角的圆形凹槽22对正定位。将引线12沿着尾顶杆11部分的引线槽8引出。旋压模芯3转动时，通过带导向角的圆形凹槽22带动尾顶压环9和轴承二 10的外圈随模芯3一起转动，轴承二 10的内圈和尾顶杆11不发生转动，保证了引线12不发生转动。
[0035]本实用新型采用多根电加热管对旋压模芯加热，加热效率高，改善了旋压管坯温度的均匀性，显著提高材料的可旋性；解决了铝基复合材料等低塑性难变形材料旋压成形难题，提高了成材率和生产效率。
【主权项】
1.一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:主要包括模芯、卸料盘、齿盘、加热体、轴承、连接轴、尾顶杆和尾顶压环；所述的模芯为空心芯模，所述的齿盘连接在模芯尾部，所述的卸料盘连接在旋压机的卸料器上，所述的连接轴安装于模芯头部的空心内，通过轴承与模芯连接，所述的连接轴与尾顶杆之间采用移动滑块方式连接，所述的尾顶压环通过轴承与尾顶杆连接，所述的尾顶压环通过导向角与模芯的带导向角的圆形凹槽对正定位，所述的加热体为多根电加热管，固定安装在连接轴的通孔内。
2.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的模芯与齿盘之间采用圆柱销连接，所述的模芯与轴承、连接轴与轴承之间采用键连接。
3.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的连接轴上设置通孔、环形引线槽和引线槽，多根电加热管插入通孔后通过螺栓固定在连接轴上，电加热管的引线通过环形引线槽和引线槽引出，与电源连接。
4.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的连接轴上还设置有方形凹槽，所述的尾顶杆的前端为方形，所述的尾顶杆的前端插入方形凹槽内以移动滑块方式连接。
5.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的模具还包含绝热垫，一个安装在连接轴没有电加热管引线的一端，另一个通过螺栓固定在模芯尾部的凸台上。
6.根据权利要求5所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的绝热垫材料为陶瓷纤维。
7.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的模具还设置压盖，所述的压盖通过固定螺栓安装在模芯头部。
8.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的尾顶压环焊接到轴承的外圈上，所述的尾顶杆通过固定螺栓连接到轴承的内圈上。
9.根据权利要求1所述的低塑性难变形材料管材旋压成形模具，其特征在于:所述的模芯的材料为3Cr2W8V或GHl3热作模具钢。
【专利摘要】本实用新型涉及一种低塑性难变形材料管材旋压成形模具，属于难变形材料加工成形领域。该模具主要包括模芯、卸料盘、齿盘、加热体、轴承、连接轴、尾顶杆和尾顶压环；模芯为空心芯模，齿盘连接在模芯尾部，卸料盘连接在卸料器上，连接轴安装于模芯头部通过轴承与模芯连接，连接轴与尾顶杆之间采用移动滑块方式连接，尾顶压环通过轴承与尾顶杆连接，尾顶压环通过导向角与模芯的带导向角的圆形凹槽对正定位，加热体为多根电加热管，固定安装在连接轴的通孔内。本实用新型采用电加热管对旋压模芯加热，加热效率高，改善了旋压管坯温度的均匀性，显著提高材料的可旋性；解决了铝基复合材料等低塑性难变形材料旋压成形难题，提高了成材率和生产效率。
【IPC分类】B21D37-10, B21D22-14
【公开号】CN204396685
【申请号】CN201420868822
【发明人】郭胜利, 刘贤钙, 邬小萍, 李德富
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月31日