专利名称：铝合金无缝气瓶异形挤压凹模的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属挤压成形的挤压模具，特别是涉及铝合金无缝气瓶异形挤压 凹模。
背景技术：
在工业生产中许多杯体需要用挤压模具加工，目前铝合金无缝气瓶普遍应用反挤 压加拉深的工艺。采用常规的反挤压凹模加工的杯体，在拉深过程中存在底部中心部位突 起的现象，常常突起的高度超过原基面5-8mm，严重的影响杯体的站立。为消除底部突起，一 般采取底压的方法，即在液压机床上将凸出的底部中心压平，再就是直接机械加工，由于加 工位置远离装夹部位，容易发生刀具颤动，影响加工速度，加工精度也无法保证，更主要的 是增加了一道加工工序，必然造成设备、人力资源的占用和制造成本的增加。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题，是提供一种有效地解决反挤压杯体拉深过程中的 底部突出问题，减少加工工序，降低加工成本的铝合金无缝气瓶异形反挤压凹模。采用的技术方案是铝合金无缝气瓶异形反挤压凹模，包括底板、压边环、异形反挤压凹模、顶出块、淬 硬板及顶杆。所述的异形反挤压凹模和装入异形反挤压凹模底部的顶出块相配合，组合成 底部形状是变断面、阶梯状及圆周带有斜度轮廓的异形反挤压凹模半封闭腔体，通过减少 杯体在拉深过程中向底部中心流动的金属体积来防止反挤压杯体底部形状的突出。淬硬板 安装在底板上，组合后的顶出块和异形反挤压凹模安放在淬硬板上，并通过套装在异形反 挤压凹模上的压边环和压边螺栓固定连接在底板上，使之形成一套固定的反挤压模具。顶 杆依次穿过底板和淬硬板连接在顶出块上，提供将经过反挤压后形成的铝合金无缝气瓶杯 体顶出凹模的动力。装配好的固定的反挤压模具和可以上、下反复活动的顶出块一起，构成 了铝合金无缝气瓶异形反挤压模具。本实用新型独特的结构设计，使得在气瓶反挤压杯体拉深成形过程中，尽可能的 减少气瓶杯体底部边缘尖角部分的金属厚度，减少在拉深过程中向底部中心流动的金属体 积，解决了气瓶杯体底部中心突出的缺陷，取消了底部突起的后续加工工序，降低了产品加 工成本。
图1是本实用新型的模具结构示意图。图2是本实用新型的铝合金无缝气瓶异形挤压凹模工作示意图。图3是拉深过程Al阶段的金属流动原理示意图。图4是拉深过程A2阶段的金属流动原理示意图。图5是拉深过程A3阶段的金属流动原理示意图。
具体实施方式
本实用新型是在分析拉深变形过程中参与变形的金属流向后，得出了如下结论 杯体10在拉深凸模9和拉深凹模的共同作用下，杯体10的底部及侧壁主要发生了缩颈和 减壁的变化，即杯体在拉深过程后，杯体的外表面直径和壁厚都发生减少。为方便描述，将 拉深过程中参与变形的金属，接照拉深凸模设计形状的位置，划分为Al、A2、A3三个部分， 具体见图3、图4、图5的阴影部分。拉深过程中，杯体在拉深凸模的作用下，A1、A2、A3三个 部分的金属依次进入拉深凹模。我们对各个部分的金属流向分析如下首先，如图3所示， Al部分的特点是金属变形时，拉深凸模无法对此处金属提供有效地支撑，当Al部分金属进 入凹模，并与凹模发生作用时，受到凹模施加的径向压缩，Al部分金属开始向中心流动，并 在底部中心产生压应力。此时金属的流向受到两个条件的限制，其一是A2部分金属的限制 (拉应力)，其二是底部金属的限制(压应力)。当底部金属的限制大于A2部分金属的限 制时，金属应趋向于沿轴向流动。但是，随着进入凹模金属体积的增多，更多的金属开始向 底部中心流动，底部中心的压应力逐渐增大。由于杯体底部中心的厚度与周围相比最薄，当 压应力增大到一定程度，超过金属材料的屈服强度时，底部中心的金属首先发生屈服变形， 而变形的方向由于受到拉深凸模的作用及杯体底形的影响，向外凸起的趋势较向内容易得 多。所以，底部中心的金属向外凸起。并随着Al部分的金属顺序进入凹模，进一步促使底 部中心的金属继续发生大的变形。如图4所示，当A2部分金属进入凹模，并与凹模发生作用时，金属的流向延续了之 前的趋势，进一步加强了底部中心的变形。但是，随着凸模对杯体支撑的作用逐渐加强，同 时杯体受到凹模作用部分金属由底部逐渐过渡到杯体侧壁，其厚度逐渐降低。受这两个因 素的影响，A2部分的金属渐渐开始发生轴向移动，并逐渐成为主要变形方式。此时，底部中 心的凸起结束。如图5所示，当A3部分金属进入凹模，并与凹模发生作用时，金属径向的流向仅限 于填充杯体与凸模之间的间隙，沿着杯体轴向的变形成为最主要的方式，使得杯体变薄、变长。综上所述，杯体底部凸出的根本原因是拉深过程中杯体底部金属参与径向流动造 成。基于以上分析，解决底部中心凸出的关键在于杯体进入拉深凹模时，尽量减少杯体Al 段和A2段一部分参加径向流动的金属体积。根据以上的分析，对反挤压凹模进行了设计更 改，希望通过模具保证杯体底部外表面的合理形状。铝合金无缝气瓶异形反挤压凹模，包括底板1、压边环2、异形反挤压凹模3、顶出 块4、淬硬板5及顶杆6。所述的异形反挤压凹模3和装入异形反挤压凹模3底部的顶出块 4相组合，组合成半封闭的腔体，目的是形成(或者限制)反挤压杯体10的底部形状，经反 挤压后的反挤压杯体的底部形状具有与异形反挤压凹模3 —致的变断面、阶梯状7及外周 带有斜度轮廓8。通过减少在随后的拉深过程中向底部中心流动的金属体积来限制反挤压 杯体底部中心的突出。淬硬板5安装在底板1上，组合后的顶出块4和异形反挤压凹模3 安放在淬硬板5上，并通过套装在异形反挤压凹模3上的压边环2和压边螺栓固定连接在 底板1上。顶杆6依次穿过底板1和淬硬板5连接在顶出块4上，提供将杯体(铝合金无 缝气瓶反挤压坯料)10顶出反挤压凹模腔体的动力，拉深凸模9在液压机的作用下，在反挤压过程中将原料顺利挤压成底部外表面具有要求形状、内部中心凹陷的杯体。
权利要求铝合金无缝气瓶异形挤压凹模，包括底板(1)、压边环(2)、异形反挤压凹模(3)、顶出块(4)、淬硬板(5)及顶杆(6)，其特征在于所述的异形反挤压凹模(3)和装入异形反挤压凹模(3)底部的顶出块(4)相组合，组合成变断面、阶梯状(7)及圆周带有斜度轮廓(8)的异形反挤压凹模(3)，淬硬板(5)安装在底板(1)上，组合后的顶出块(4)和异形反挤压凹模(3)安放在淬硬板(5)上，并通过套装在异形反挤压凹模(3)上的压边环(2)和压边螺栓固定连接在底板(1)上，顶杆(6)依次穿过底板(1)和淬硬板(5)连接在顶出块(4)上。
专利摘要铝合金无缝气瓶异形反挤压凹模，包括底板、压边环、异形反挤压凹模、顶出块、淬硬板及顶杆。所述的异形反挤压凹模和装入异形反挤压凹模底部的顶出块相配合，组合成底部形状是变断面、阶梯状及圆周带有斜度轮廓的异形反挤压凹模半封闭腔体，淬硬板安装在底板上，组合后的顶出块和异形反挤压凹模安放在淬硬板上，并通过套装在异形反挤压凹模上的压边环和压边螺栓固定连接在底板上，顶杆依次穿过底板和淬硬板连接在顶出块上，构成了铝合金无缝气瓶异形反挤压模具。本实用新型独特的结构设计，气瓶反挤压拉深成形过程中，减少底部边缘尖角部分的金属厚度，向底部中心流动的金属体积，解决了气瓶杯体底部中心突出的缺陷，取消了底部突起的后续加工工序，降低了产品加工成本。
文档编号B21C23/20GK201684794SQ20092035175
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者韩磊 申请人:沈阳中复科金压力容器有限公司