一种用于空心坯料反挤压成形空心件的模具的制作方法

本发明属于金属材料挤压模具，特别涉及一种主要用于底部带有中心孔的断面为圆形、多圆、方形、长方形的空心件反向挤压成形制造，适用于金属材料的冷、温、热挤压成形。

背景技术：

挤压工艺，作为有色金属、钢铁材料生产与零件成形加工的工艺之一，是近代金属塑性加工中一种先进的制造方法。作为二次塑性加工的挤压，主要用于零件的生产。反挤压主要适用于制造断面是圆形、多层圆形、方形、长方形等的空心零件，已得到较为广泛的开发和应用。

对于底部带有中心孔的空心件，传统工艺为实心坯料反挤压后切削加工底部孔。而实心坯料反挤压方法，对于大尺寸工件，其成形力大，影响了模具寿命和成形精度；底部变形量小，导致工件底部性能较低；同时，还需要后续切削加工工序。

为克服解决上述问题，对于底部带有中心孔的空心件，研究提出了空心坯料反挤压方法。在中国专利公开的“一种汽车轮毂省力成形方法及装置(cn1864915a)”、“一种径向-反向复合挤压成形镁合金负重轮盘工艺及装置(2015102017001)”中均已提及并应用。然而，对于采用空心坯料反挤压方法成形底部带中心孔的空心件，传统的挤压模具结构已不能满足其要求，也难以达到上述预期效果。

目前，应用于空心坯料反挤压成形的模具，主要有两种结构。一种为采用整体式凸模，或凸模内带有不可活动的芯轴，如中国专利公开的“一种汽车轮毂省力成形方法及装置(cn1864915a)”涉及的成形装置，即采用了该种结构。而另一种为采用凸模内带有随动凸模，如中国专利公开的(2015102017001)涉及的成形装置，即采用了该种结构。

上述两种模具在使用过程中，发现主要存在以下问题：

(1)采用带不活动芯轴的整体凸模，增加了凹模高度和模具闭合高度，成形后脱模和取件困难，压机开口高度一定时，所能成形空心件长度受到限制；

(2)采用套装有随动凸模的固定凸模，由于固定凸模与活动凸模之间存在间隙，易产生飞边而发生卡滞，直接影响了模具的灵活度和可靠性，影响了工作的连续性和效率；

(3)这两种形式的反挤压模具，当芯轴(或随动凸模)尺寸确定时，无法改变工件底部中心孔尺寸，模具通用性差，生产效率低，生产成本高。

技术实现要素：

本发明的目的旨在充分发挥空心坯料挤压成形方法的优势，克服现有技术及存在的不足，提出一种以提高模具的灵活度、通用性和可靠性的用于空心坯料反挤压成形空心件的模具。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于空心坯料反挤压成形空心件的模具，包括下模、上模两部分；其中：下模部分由下模板1、顶杆2、顶块3、凹模4组成；所述凹模位于下模板之上，通过螺钉、销钉与下模板连接，顶杆置于下模板内，顶块置于凹模内、下模板上；上模部分由上模板8、垫板7、凸模、盖板9组成；其特点是：所述凸模是由固定凸模6和活动凸模5组成，所述固定凸模位于垫板、上模板之下，通过螺钉、销钉与上模板与垫板连接，活动凸模置于固定凸模内，盖板通过螺钉、销钉与活动凸模连接；其中：

●固定凸模与活动凸模一起退回，空心坯料10放置模具内，首先，反挤压成形工件11，然后，再鐓挤成形工件12；

●反挤压成形时，活动凸模主动顶出，置于空心坯料内孔，其活动凸模的底面与顶块上端面接触，此时，固定凸模反挤压空心坯料成形；

●鐓挤成形时，活动凸模退回，其活动凸模的底面与固定凸模底面平齐；固定凸模与活动凸模一起鐓挤空心坯料成形，即工件11的孔缩小；

●鐓挤成形完成后，固定凸模与活动凸模一起退回；

●由顶杆2与顶块3顶取鐓挤成形的工件12；

其特点是：还包括在所述固定凸模内设置有飞边槽，并与活动凸模形成闭合型槽，用以容纳固定凸模与活动凸模之间的间隙中产生的飞边；其飞边槽主要尺寸的确定：

b1＝h5-(10～20)mm；

h1＝(2～5)mm；

其中：飞边槽的长度为b1、深度为h1、圆角为r。

其特点是：所述活动凸模分为工作部分和导向部分,固定凸模内设置有套装活动凸模的空腔，其固定凸模和活动凸模主要尺寸的确定：

d3＝d5；d3＝d-(2～10)mm；h3＝h+(5～10)mm；d4＝d6；

如果工件底部中心孔直径较大，不需要后续鐓挤工序，则活动凸模的工作部分直径d3＝d1；

如果工件底部中心孔直径较小，挤压后需要后续鐓挤工序，则活动凸模的工作部分长度h3＝h5；

其中：活动凸模的工作部分的直径为d3、活动凸模的工作部分长度为h3，活动凸模的导向部分直径为d4；固定凸模的空腔与活动凸模的工作部分的配合直径为d5、配合长度为h5，固定凸模的空腔与活动凸模的导向部分配合直径d6。

本发明与现有技术比较，其实质性技术特点和显著技术效果是：

在同一套模具内可完成反挤压、鐓挤压两道工序，能够实现底部不同尺寸孔空心件的成形制造，增强了模具通用性，提高了生产效率，降低了生产成本；

固定凸模上设置飞边槽，解决了固定凸模与活动凸模之间存在间隙易所产生飞边而发生卡滞的问题，提高了模具灵活度和可靠性；

采用了活动凸模，减小了凹模高度和模具闭合高度，便于脱模和取件，在同一压机上可成形更大长度的空心件。

附图说明

图1是本发明的空心坯料反挤压模具示意图；

图2是本发明的空心坯料反挤压与鐓挤压的模具示意图；

图3是固定凸模及飞边槽示意图；

图4是活动凸模示意图。

图5是空心件反向挤压工艺示意图；

图6是空心件反向挤压后鐓挤工艺示意图；

具体实施方式

以下结合附图就具体实施方式进行详细说明(本实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明作出的任何限定)。

图1和图2所示，本发明一种用于空心坯料反挤压成形空心件的模具，包括下模、上模两部分；其中：下模部分由下模板1、顶杆2、顶块3、凹模4组成；所述凹模位于下模板之上，通过螺钉、销钉与下模板连接，顶杆置于下模板内，顶块置于凹模内、下模板上；上模部分由上模板8、垫板7、凸模、盖板9组成；其特点是：所述凸模是由固定凸模6和活动凸模5组成，所述固定凸模位于垫板、上模板之下，通过螺钉、销钉与上模板与垫板连接，活动凸模置于固定凸模内，盖板通过螺钉、销钉与活动凸模连接。所述活动凸模运动及位置能够进行控制。

图2所示，本发明的空心坯料反挤压与鐓挤压的模具示意图；本发明的模具，空心件的成形挤压过程包括：反挤压与鐓挤压。其中：

●固定凸模与活动凸压模一起退回，空心坯料10放置模具内，首先，反挤压成形工件11，然后，再鐓挤成形工件12；在同一套模具内完成反挤压、鐓挤两道工序；

●反挤压成形时，活动凸模主动顶出，置于空心坯料内孔，其活动凸模的底面与顶块上端面接触，此时，固定凸模反挤压空心坯料成形；

●鐓挤成形时，活动凸模退回，其活动凸模的底面与固定凸模底面平齐；固定凸模与活动凸模一起鐓挤空心坯料成形，即工件11的孔缩小；

●鐓挤成形完成后，固定凸模与活动凸模一起退回；

●由顶杆2与顶块3顶取鐓挤成形的工件12；

图3所示，在所述固定凸模内设置有飞边槽，并与活动凸模形成闭合型槽，用以容纳固定凸模与活动凸模之间的间隙中产生的飞边；其飞边槽主要尺寸的确定：

b1＝h5-(10～20)mm；

h1＝(2～5)mm；

其中：飞边槽的长度为b1、深度为h1、圆角为r。

图4所示，所述活动凸模分为工作部分和导向部分,固定凸模内设置有套装活动凸模的空腔，其固定凸模和活动凸模主要尺寸的确定：

d3＝d5；d3＝d-(2～10)mm；h3＝h+(5～10)mm；-d4＝d6；

如果工件底部中心孔直径较大，不需要后续鐓挤工序，则活动凸模的工作部分直径d3＝d1；

如果工件底部中心孔直径较小，挤压后需要后续鐓挤工序，则活动凸模的工作部分长度h3＝h5；

其中：活动凸模的工作部分的直径为d3、活动凸模的工作部分长度为h3，活动凸模的导向部分直径为d4；固定凸模的空腔与活动凸模的工作部分的配合直径为d5、配合长度为h5，固定凸模的空腔与活动凸模导向部分配合直径d6。

例如：根据本发明模具及相关尺寸设计确定方法，确定活动凸模、固定凸模的主要尺寸如下：

(1)底部中心孔直径260mm，活动凸模的工作部分直径d3取为260mm，即d3＝d1,长度h3取为150mm，即h3＝h+10mm；活动凸模的导向部分直径d4取为120mm；

(2)固定凸模与活动凸模的工作部分的配合直径d5取为260mm，即d5＝d3，长度h3取为150mm，与活动凸模的导向部分配合直径120mm；

(3)固定凸模上设置有飞边槽，飞边槽长度b1取为130mm，飞边槽高度h1取为3mm。

图5所示，为本发明一种用于空心坯料反挤压成形空心件的模具的应用，是空心件反向挤压工艺示意图。即将内径为d、外径为d、高度为h的空心坯料10，挤压成形为底部中心孔直径为d1的工件11。工件11底部中心孔直径260mm，空心坯料10外径420mm，内径270mm，高度140mm。

图6所示，为本发明一种用于空心坯料反挤压成形空心件的模具的应用，是空心件反向挤压后鐓挤工艺示意图。即将内径为d、外径为d、高度为h的空心坯料10，先挤压成形为底部中心孔直径为d1的工件11，后鐓挤成形为底部中心孔直径为d2的工件12。工件12底部中心孔直径140mm，空心坯料10外径420mm，内径270mm，高度140mm。