薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺的制作方法

本发明涉及一种金属塑性成形领域的技术，具体地讲，本发明涉及一种镦挤成形工艺，特别是一种用于镦挤薄壁筒内壁第二道径向内环的成形工艺。

背景技术：

薄壁筒件属于常规结构的零件，应用场合很多。在现有技术条件下，制作内壁置有径向内环的薄壁筒零件工艺方法主要有切削成形和铸造成形两大类。当今制造业应用最多的是机械切削成形工艺，初成形的坯料经机械切削加工可得到高精度尺寸及相关的形位公差。可是，机械切削成形工艺除切削量大外，材料利用率也很低，最大不足是金属材料原有的纤维组织被人为破坏，造成产品机械性能及力学性能下降。铸造成形工艺实施相对简便一些，坯料后续切削加工量少，其不足是生产效率低下，且金属材料的组织相对疏松，因此制成的产品机械性能指标偏低，只能适合一般场合配套。汽车传动部件中应用薄壁筒形件较多，而且大多数用于传递扭矩的部位，对于这些重要零件除保证有较高的精度外，更需要有足够的强度和刚性，用现有工艺制成的产品不能完全达到设计要求。例如，内置一道径向内环的薄壁筒用现有工艺生产几乎没有技术障碍，完全可以通过上下模镦挤成形，成形后上下模可以从两个方向分别轴向脱模。对于内置两道径向内环的薄壁筒，因相邻径向内环之间轴向受限，仅靠上、下模不能解决成形问题，在上模与下模之间增加芯模虽然可以实现径向内环成形，但整体结构的芯模被夹在其中无法实现脱模，所以现有技术无法实现置有两道径向内环的薄壁筒镦挤成形。

技术实现要素：

本发明主要针对现有技术不能实现内置两道径向内环薄壁筒镦挤成形加工的难题，提出一种工艺方法合理、配套模具简单、成形质量稳定、脱模容易的薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺，它是在筒形坯件成形、薄壁筒内壁第一道径向内环成形的基础上实施第二道径向内环制作的工艺。其改进之处在于：所述薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺为分段镦挤，逐步成形方法，该工艺按下列工序步骤实施：

①取用已作第一道径向内环镦挤成形的薄壁筒半成品，在常温状态下将半成品转置于薄壁筒内壁第二道径向内环成形模内，薄壁筒口端朝上；

②在就位的薄壁筒内腔中，以第一道径向内环朝上的端面为基准置放芯模，所用芯模厚度等于两道径向内环轴向间距，芯模之上同一位置配置随压机冲头上下运动的压模，压模向下运动镦挤朝上的薄壁筒口端，导致薄壁筒口端产生塑性变形，溢出的金属由芯模与压模共同限制而成一段第二道径向内环；

③芯模和压模同步顺薄壁筒内壁转动30°～40°至下一个工位；

④压模在新的工位上作一次镦挤，又完成一段第二道径向内环成形，由此依次逐段实施镦挤，直至完成环薄壁筒内壁一周的第二道径向内环成形加工；

⑤芯模作径向内移，取出成品，装入下一个待加工的薄壁筒半成品。

作为进一步改进方案，所述芯模和压模轴向截面均为扇形，压模的扇形圆弧边曲率半径等于薄壁筒内壁曲率半径，芯模的扇形圆弧边曲率半径等于配套的薄壁筒内壁第二道径向内环外圆曲率半径，芯模的圆心角α₁=55°～65°，压模的圆心角为α₂=40°～50°。

作为进一步改进方案，所述压模底端部顺弧长方向两端分别设有r=3～6mm的圆弧角。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、分段镦挤，逐步成形工艺可实现内置两道径向内环薄壁筒生产，工艺简便、可操作性强、易组织生产；

2、压模和芯模小型化，既减少成形难度，又便于退模；

3、内置两道径向内环的薄壁筒采用镦挤成形，材料利用率高、切削少，金属纤维保持完整，组织更加致密，结构强度高，机械性能好。

附图说明

图1是薄壁筒内壁第二道径向内环成形模剖面示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是置有两道径向内环的薄壁筒结构剖面图。

图4是筒形坯件半剖示意图。

图5是已作第一道径向内环镦挤成形的薄壁筒半成品半剖示意图。

图6是压模底部顺弧长方向两端设有r圆弧角的示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺，它是在筒形坯件成形和薄壁筒3内壁第一道径向内环成形的基础上实施第二道径向内环制作的工艺。所述筒形坯件如图4所示，内置第一道径向内环的薄壁筒3半成品如图5所示，上述两次成形工艺均属常规工艺，不是本发明研究内容，仅是本发明的前道工序而已。本发明要解决的技术问题是采用镦挤工艺实现图3所示的第二道径向内环成形加工，配套的工艺采用分段镦挤，逐步成形方法实现生产的，具体工序步骤如下：

①取用如图5所示的已作第一道径向内环镦挤成形的薄壁筒3半成品，在常温状态下将半成品转置于如图1所示的薄壁筒内壁第二道径向内环成形模内，薄壁筒3口端朝上。

②在就位的薄壁筒3内腔中，以第一道径向内环朝上的端面为基准置放芯模1，本实施例应用的芯模1厚度等于两道径向内环轴向间距，芯模1是圆心角α₁=60°的扇形构件。在芯模1之上同一位置配置随压机上下运动的压模2，压模2的轴向截面也是扇形，该扇形的圆心角α₂=45°，芯模1的圆弧边曲率半径等于配套的薄壁筒3内壁第二道径向内环外圆曲率半径，压模2的圆弧边曲率半径等于薄壁筒3内壁曲率半径；当压模2向下运动镦挤朝上的薄壁筒3口端，导致薄壁筒3口端产生塑性变形，溢出的金属由芯模1与压模2共同限制而成一段第二道径向内环。

③芯模1和压模2同步顺薄壁筒3内壁转动至下一个镦挤工位，本实施例转动30°。

④压模2在新的工位上作一次镦挤，又完成一段第二道径向内环成形，由此依次逐段实施镦挤，直至完成如图3所示的环薄壁筒3内壁一周的第二道径向内环成形加工。

⑤芯模1作径向内移，移动量仅是径向内环的宽度，芯模1避让已成形的第二道径向内环便于取出成品，然后续装待加工的半成品进入下一轮制作。

本发明中的重要技术特征是压模2分段镦挤薄壁筒3口端，此种化整为零的镦挤工艺简便，易组织生产。为了防止压模2底端部顺圆弧长度方向两端的直角边，在镦挤过程中对薄壁筒3口端金属产生剪切而影响成形质量的问题，本实施例将压模2底端部顺圆弧长度方向两端设计成如图6所示r=5mm的外凸圆弧角，这样设计的结果是压模2镦挤一段第二道径向内环时都留有内凹圆弧边，内凹圆弧边起到过渡作用，直接消除剪切问题。因压模2的圆心角α₂大于每次镦挤位移角度，造成压模2后一次镦挤与前一次镦挤有部分重叠，所以压模2前一次镦挤产生的圆弧边由后一次镦挤压平。

本发明中另一重要技术特征是扇形的芯模1，制成的芯模1仅占该段模横截面积的一小部分，小块芯模1便于径向内移而脱模，使得薄壁筒3内壁第二道径向内环镦挤成形变成现实。

上述实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的工序步骤和结构要素，但本发明保护范围不限于本实施例，凡是在薄壁筒内壁第二道径向内环成形工艺中应用分段镦挤，逐步成形工艺，均属侵犯本发明权利要求保护的内容。