空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具的制作方法

本发明涉及模具技术领域，具体涉及空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具。

背景技术：

目前，为了减轻重量，提高有效载荷，增加强度，许多的薄壁回转体零件都采用了带内加强筋整体加工的结构形式。旋压工艺对于成形带内筋的零件应用广泛，但对于大高宽比的筋的成形却存在严重的困难。特别是对于塑性成形性能低的镁合金材料来说，但是成形的筋的质量往往不能达到要求，很容易出现裂纹、波纹、堆积、断裂等的缺陷。目前应用的旋压工艺对于镁合金来说，适应性并不好。

塑性变形可以得到细晶组织，可以同时提高零件的强度和韧性，能获得很好的细晶强化效果。但传统的金属塑性加工方法，如锻造、挤压、扭转等，其塑性应变都较小，一般小于2.5。如果成形道次增加使其塑性应变达到2.5以上时，被加工材料的厚度和直径将变的很小，多数情况下不再适合用成形结构零件。研究证明，真应变至少达到4.0及以上才能够获得微米及亚微米晶粒，体现出较好的细晶强化效果。目前，一些新的SPD塑性加工工艺，如ECAP(Equal Channel Angular extrusion)、TE(torsion extrusion)、HPT(high-pressure torsion)、CEC(cyclic extrusion compression)等技术均可使材料能够获得更大的塑性应变量，是细化晶粒的有效途径。然而，这些新的工艺在成形的均匀性方面都存在着严重的挑战。比如，高压扭转在成形时，在坯料中心的应变比边部的应变要小很多，心部微观组织的晶粒度也要比边部大2倍还多，在变形截面上存在极度不均匀变形。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具及其操作方法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明的空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具，它由凹模、左半凸模、右半凸模、芯轴、下芯撑、弹性支撑机构组成；左半凸模、右半凸模固定在与滑块和水平液压缸相连接的上模板上，上模板的两端分别安装有左驱动液压缸与右驱动液压缸，凹模的中部穿接有下芯撑，下芯撑的底部安装有弹性支撑机构，凹模的侧面安装有驱动齿轮，芯轴设置在左半凸模与右半凸模之间。

本发明有益效果为：通过空心坯料中间的下芯撑防止挤压过程中变形，凹模可以旋转，凸模分瓣可下压横向挤压，使用方便，操作简便。另外，在空心坯料中间的下芯撑，可有效避免当两半凸模径向分开后，沿两半凸模分开后的间隙内产生飞边，影响旋转挤压的成形件质量。

附图说明

图1为本发明挤压零件图；

图2为本发明的旋转挤压成形原理示意图；

图3为本发明中凹模内腔结构示意图；

图4为本发明换向筋成形流程示意图。

附图标记说明：

1-凹模；2-下芯撑；3-弹性支撑机构；4-左半凸模；5-右半凸模；6-左驱动液压缸；7-右驱动液压缸；8-驱动齿轮；9-毛坯；10-芯轴；11-工艺凹坑。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，本具体实施方式采用如下技术方案：一种空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具，它采用镁合金带环筋类壳体零件的渐开式成形组合模具，它由凹模1、左半凸模4、右半凸模5、芯轴10、下芯撑2、弹性支撑机构3组成；左半凸模4、右半凸模5固定在与滑块和水平液压缸相连接的上模板上，上模板的两端分别安装有左驱动液压缸6与右驱动液压缸7，凹模1的中部穿接有下芯撑2，下芯撑2的底部安装有弹性支撑机构3，凹模1的侧面安装有驱动齿轮8，芯轴10设置在左半凸模4与右半凸模5之间。

一种空心坯料成形大高宽比内环筋的旋转挤压成形模具的操作方法：它的操作方法为：旋转挤压初始阶段，两个凸模合并在一起，压力机上滑块带动左右两半凸模向下挤压毛坯9，形成初始的横向筋外廓；左半凸模4和右半凸模5左右对称，向下挤压到一定深度时，分别由左右水平液压缸拖动的左半凸模4和右半凸模5分别径向运动，成形出初始的筒壁，达到成形横向筋的目的；芯轴头部带有一定的锥度，该锥度将垂直加载的主液压缸的垂直力转化成水平加载的成形力，以实现横向筋成形时金属的径向流动；凹模内腔分布有一定数量的工艺凹坑11，通过该工艺凹坑将下面转台施加给凹模的扭矩传递给坯料，转变成坯料的旋转运动；上述所有的动作过程中，坯料始终以设定的速度进行旋转；设置下芯撑2，下芯撑的直径与空心坯料的内孔直径大小一样，其沿轴向往复运动；运动速度设置成与两半凸模垂直加载的速度一样，当两半凸模径向分开后，可以保证坯料不进入凸模分开后的间隙内，而始终沿径向向壁部流动。该芯撑设置不同直径时，可以成形出不同底孔的零件。

本具体实施方式采用空心坯料，减小变形时心部到边部的应变梯度，在两分凸模边旋转边轴向挤压的同时，对底部金属施加扭转剪切应力，提高了底部金属的应变均匀性。然后坯料采用一定的定位结构与凹模配合，通过凹模的旋转带动坯料的旋转，同时，两分凸模的径向进给，实现空心坯料内环筋的旋转挤压成形。由于壳体零件在成形时是边旋转边轴向挤压成形，所以筒壁内部金属的纤维方向呈内螺旋排布，大大减弱了变形织构，同时也提高了壁部金属应变的均匀性，提高了构件的综合力学性能。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。