一种挤压扇形筋板的翻转成形工艺

1.本发明涉及金属塑性加工技术领域，具体而言是一种挤压扇形筋板的翻转成形工艺。


背景技术：

2.带筋板零件的挤压成形，在筋板部位常产生开裂、折叠、起皱等缺陷，筋板部位成形有整体和零件其他部位一起成形的，也有的零件可以采用筋板部位局部先成形的。筋板部位局部成形可以有效降低成形载荷，对保护模具，提高模具使用寿命有重要意义。目前挤压成形筋板部位都采用避免产生缺陷的方法，如，增加圆角半径，减小应力集中，逐步变形避免开裂，增加阻流槽使变形均匀，修配各处圆角达到变形协调、局部加热增加易开裂部位塑性变形程度等方法，总之，要避免开裂就采用能减小拉应力的方法，要避免起皱就采用降低压应力的方法。对于小圆角过渡的大高厚比筋板尤其是u形筋板，挤压成形存在普遍困难。如图1～6所示：带有扇形筋板1的零件2的扇形筋板1是通过凸模3挤压形成，凸模3具有两个下压块，两个下压块之间具有一个缝隙，被挤压材料在缝隙中形成扇形筋板1，但在挤压成形过程中，在扇形筋板1部位常产生开裂、折叠、起皱等缺陷(如图6)。是因为扇形筋板1挤压成形会形成扇形筋板1内拉应力，还有扇形底部中间部位相对边角部位压应力大，材料受周边牵制少，因此流动速度略快。若扇形筋板1中部材料流动快，边部流动慢，也使扇形筋板1顶部受到更大的拉应力，这种拉应力在角部的小圆角处产生应力集中，首先发生开裂。角部一旦发生开裂，挤压(反挤压)的扇形筋板1很难产生横向变形。


技术实现要素：

3.根据上述技术问题，而提供一种挤压扇形筋板的翻转成形工艺。
4.本发明采用的技术手段如下：
5.一种挤压扇形筋板的翻转成形工艺，在挤压初期，在将要变形成为筋板部位的材料的中部上制备切口，或在筋板成形初期，在筋板的中部上加工切口，筋板成形初期为筋板的角部未开裂期间；凸模下压，切口扩大，切口两侧的筋板向两侧翻转横移(因此称为翻转成形法，也可以称为应力转移法)，直至切口的底部超过预定筋板的高度，切除超过预定筋板高度的部分，得到预定筋板。预定筋板为大高厚比的扇形筋板。
6.根据预定筋板的宽度制备多个所述切口，所述切口为“i”形、“v”形、“y”形或“u”形，多个所述切口的形状相同或为上述形状的组合。
7.所述切口的深度为1～5mm。
8.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
9.本发明的目的是避免角部等在挤压过程中变形缓慢区域和变形急剧区域过渡部位和应力集中部位产生开裂缺陷，导致挤压成形困难。本发明的出发点是在变形相对剧烈的位置人为设置开裂缺陷，人为让应力集中位置发生改变，由于此处变形较快，人为设置的开裂缺陷随变形会形成越来越大的缺口，开口附近的材料成为刚性区，在后续的变形区材
料的推动下，这个刚性区域材料由于周围相关联材料的变形速度不同，必然会发生一定角度的转动，使开始阶段人为设置的裂口边逐渐由垂直方向向水平方向转动，随扇形筋板的开口逐渐加宽，起初的刚性转动区域就形成了扇形筋板的一部分，能使高厚比较大的扇形筋板可以成形，对挤压成形带薄壁扇形结构零件具有重要意义。
10.基于上述理由本发明可在筋板挤压成形等领域广泛推广。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为本发明背景技术中具有扇形筋板的零件的俯视图。
13.图2为图1中a
‑
a向剖视图。
14.图3为图1中b
‑
b向剖视图。
15.图4为本发明背景技术中凸模下压零件主视图。
16.图5为本发明背景技术中凸模下压零件俯视图。
17.图6为本发明背景技术中扇形筋板成形过程中出现角部开裂时示意图。
18.图7为本发明具体实施方式中挤压初期/筋板成形初期切口示意图(分别为“i”形、“v”形、“y”形、“u”形切口示意图)。
19.图8为本发明具体实施方式中凸模下压切口扩大示意图。
20.图9为本发明具体实施方式中切除超过预定筋板高度的部分得到预定筋板示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
24.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方
法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
26.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
27.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
28.如图7～9所示，本发明提供了一种挤压扇形筋板的翻转成形工艺，在挤压初期，在将要变形成为扇形筋板1部位的材料中部上制备切口，或在扇形筋板1成形的初期(为扇形筋板1的角部未开裂期间)，在扇形筋板1的中部加工切口4，如图7所示；使成形坯料具有初始缺陷，可以达到应力转移和改变应力集中部位和开裂部位的目的。
29.凸模下压，切口扩大，切口两侧的筋板向两侧翻转横移(因此称为翻转成形法，也可以称为应力转移法)如图8所示。直至切口的底部超过预定的扇形筋板1的高度。扇形筋板1上具有切口后，由于材料流动的不均匀性，切口开裂的裂口不断加大，裂口附近上部区域材料脱离与周围材料的牵连，成为内部应力较小的变形刚性区，随着挤压的进行，由于扇形筋板1边部材料流动阻力大，中部变形流动阻力小，促使上述的变形刚性区域发生翻转、横移，最终使大高厚比筋板得以顺利成形。因扇形筋板1中部变形阻力小，故切口的底端不断向上移动，直至切口底端上升至图9所示的切割线以上。
30.切除超过预定的扇形筋板1高度的部分，得到预定的扇形筋板1，如图9所示。
31.切口形式为“i”形、“v”形、“y”形或“u”形，如图7所示。
32.可以根据预定扇形筋板1的宽度制备多个所述切口4，多个所述切口4的形状相同或为上述形状的组合。
33.所述切口4的深度为1～5mm。
34.本具体实施方式公开的工艺能够避免角部等在挤压过程中变形缓慢区域和变形急剧区域过渡部位和应力集中部位产生开裂缺陷，导致挤压成形困难。本具体实施方式在
变形相对剧烈的位置人为设置开裂缺陷，人为让应力集中位置发生改变，由于此处变形较快，人为设置的开裂缺陷随变形会形成越来越大的缺口，开口附近的材料成为刚性区，在后续的变形区材料的推动下，这个刚性区域材料由于周围相关联材料的变形速度不同，必然会发生一定角度的转动，使开始阶段人为设置的裂口边逐渐由垂直方向向水平方向转动，随扇形筋板1的开口逐渐加宽，起初的刚性转动区域就形成了扇形筋板1的一部分，能使高厚比较大的扇形筋板1可以成形。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。