一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法，包括下料、均勻化熱處理、預(yù)成形、局部成形前加熱、局部成形、終成形前加熱、終成形，所述的局部成形，僅在初始階段局部成形工件和局部成形凸模緊密接觸，而在擠壓終了階段，工件和凸模則不完全接觸，而是沿局部成形凸模的倒錐形反向向上自由流動；所述的終成形，首先終成形凸模的平面區(qū)域與終成形工件的異形六邊頂端接觸，使部分金屬向下滑移流動，待部分金屬充滿平面區(qū)域完成后，金屬才會完全接觸終成形凸模，在金屬向下滑移流動還會受到扇形阻力凹腔一定限制，流動阻力增大，流動速度降低，保證在終成形過程中此處金屬處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，不隨終成形凸模的下行而發(fā)生移動失穩(wěn)。
【專利說明】一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料塑性精密成形加工技術(shù)，具體說屬于輕合金精密成形領(lǐng)域，特別涉及采用預(yù)成形模具、局部加載模具、終成形模具實現(xiàn)高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑的精確擠壓成形。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜高強鋁合金異形外六邊座鈑類零件廣泛應(yīng)用于航空航天、裝備制造領(lǐng)域，是裝備中緩沖瞬間大沖擊力的重要部分及主要承載構(gòu)件。該構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，外形呈非對稱形狀，內(nèi)、外部均有高的加強筋，內(nèi)部為V形高筋高寬比> 3，截面形狀復(fù)雜，壁厚差較大。采用普通整體擠壓成形模具，為整體一次擠壓加載成形，加工設(shè)備成形壓力、載荷較大，力口工設(shè)備損耗和模具磨損均較大；同時在V形高筋處，容易折疊缺陷；材料利用率較低，不利于產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述問題，本發(fā)明提出了 一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法，該方法通過分步重合技術(shù)實現(xiàn)成形壓力小，V形高筋形成質(zhì)量高。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法，主要工藝包括下料一均勻化熱處理一預(yù)成形一局部成形前加熱一局部成形一終成形前加熱一終成形，具體步驟如下:
[0006](I)工序一:下料在帶鋸機(jī)上下料，毛坯為鍛造鋁合金棒料；
[0007](2)工序二:均勻化熱處理；
[0008](3)工序三:預(yù)成形，首先將加熱好的鋁合金棒料放入預(yù)成形模具的預(yù)成形凹模中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，預(yù)成形凸模、預(yù)成形凹模將鋁合金圓柱棒料擠壓成預(yù)成形工件，預(yù)成形工件的厚度H大于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的厚度，預(yù)成形工件的圓弧邊的半徑R小于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的圓弧邊半徑；
[0009](4)工序四:局部成形前加熱，預(yù)成形工件加熱，局部加載模具預(yù)熱；
[0010](5)工序五:局部成形，將加熱好的預(yù)成形工件通過放入預(yù)熱好的局部成形模具中，在壓力機(jī)滑塊下行成形過程中，局部成形凸模、局部成形凹模將預(yù)成形工件擠壓成局部成形工件，在成形過程中，僅在初始階段局部成形工件和局部成形凸模緊密接觸，而在擠壓終了階段，工件和凸模則不完全接觸，而是沿局部成形凸模的倒錐形反向向上自由流動，即同時出現(xiàn)V形局部成形高筋處金屬向局部成形凸模的V形高筋預(yù)成形腔的方向和金屬自由流動區(qū)兩個方向流動；
[0011](6)工序六:終成形前加熱，局部成形工件加熱，終成形模具預(yù)熱；
[0012](7)工序七:終成形，將加熱好的局部成形工件放入終成形模具中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，終成形凸模、終成形凹模將局部成形工件擠壓成終成形工件，在成形過程中，與上述的(5)局部成形初始階段不同，而是首先終成形凸模的平面區(qū)域與終成形工件的異形六邊頂端接觸，使部分金屬向下滑移流動，待部分金屬充滿平面區(qū)域完成后，金屬才會完全接觸終成形凸模，另外，在金屬向下滑移流動還會受到扇形阻力凹腔一定限制，使此處金屬的流動阻力增大，降低其流動速度，保證在終成形過程中此處金屬處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，不隨終成形凸模的下行而發(fā)生移動失穩(wěn)。
[0013]本成形方法與現(xiàn)有技術(shù)相比:
[0014]1、控制工件和模具分別在不同區(qū)域、不同時間重合。如局部成形工序中，開始階段預(yù)成形工件與局部成形凸模完全接觸，在成形后期局部成形凸模和預(yù)成形工件則不完全接觸，而是靠預(yù)成形凸模倒錐形反向自由流動；在終成形工序中，開始階段終成形工件的頂部首先與終成形凸模平面接觸，而在后期終成形凸模才逐漸完全與終成形工件全部重合。此連續(xù)均勻過渡設(shè)計在成形過程中保證了金屬材料的均勻流動，使工件內(nèi)部復(fù)雜型腔得以充填完整。
[0015]2、設(shè)計預(yù)成形工件外形尺寸為直邊加圓弧的異形外六邊形，其中圓弧半徑R及直邊長度L小于產(chǎn)品最終尺寸，而毛坯高度H高于傳統(tǒng)整體加載工藝。傳統(tǒng)整體加載成形時半徑R處金屬流動速度矢量較大，致使成形過程中，此處金屬會首先充滿模具型腔而導(dǎo)致成形載荷劇烈增大，而此時型腔其余部分確還沒有充滿，產(chǎn)生缺陷。圓弧半徑R優(yōu)化為可以使增加此處金屬在成形過程中流動距離，增加成形阻力，使其與金屬其它部分同時充填模具型腔，降低了成形壓力，去除了整體加載成形的充不滿缺陷。
[0016]3、終成形設(shè)計V形高筋反向完整充填方法，利用預(yù)成形工件高度H與半徑R的配合，設(shè)計控制金屬流向技術(shù)，使得內(nèi)部V形高筋高寬比>3充填方式向上方及兩側(cè)充填，去除了 V形高筋在普通整體加載中的折疊缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]圖1是本發(fā)明的高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑預(yù)成形模具裝配圖；
[0019]圖2是高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑局部加載模具裝配圖；
[0020]圖3是內(nèi)異六邊形導(dǎo)正圈立體圖206、307 ；
[0021]圖4是凸模喇叭口型引流槽主視圖；
[0022]圖4-1是凸模喇叭口型引流槽立體圖；
[0023]圖5是凹模三幅式限流型腔主視圖；
[0024]圖5-1是凹模三幅式限流型腔立體圖；
[0025]圖6是三幅式快換頂塊立體圖；
[0026]圖7是高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑終成形模具裝配圖；
[0027]圖8是終成形凸模扇形阻力凹腔主視圖；
圖8-1是終成形凸模扇形阻力凹腔立體圖；
[0028]圖9是毛坯主視圖；
[0029]圖10是預(yù)成形工件主視圖；
[0030]圖10-1是預(yù)成形工件俯視圖；
[0031]圖11是局部成形工件主視圖；[0032]圖11-1是局部成形工件剖視圖；
[0033]圖12是局部成形過程初始階段示意圖；
[0034]圖12-1是局部成形過程終了階段示意圖；
[0035]圖13是終成形工件主視圖；
[0036]圖13-1是終成形工件剖視圖；
[0037]圖14是終成形過程初始階段示意圖；
[0038]圖14-1是終成形過程終了階段示意圖；
[0039]圖15是高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形流程圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0041]如圖1所示，一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓預(yù)成形模具1，包括預(yù)成形上模板101、預(yù)成形上墊板102、螺釘103、預(yù)成形凸模104、預(yù)成形凹模105、預(yù)成形下墊板106、預(yù)成形工件107、預(yù)成形頂桿108、預(yù)成形下模板109、螺釘110，所述的預(yù)成形上模板101和壓力機(jī)的上滑塊相連(未示出，行業(yè)中普遍連接結(jié)構(gòu))，所述的預(yù)成形凸模104通過螺釘103裝于預(yù)成形上模板101和預(yù)成形上墊板102的下面，所述的預(yù)成形凹模105通過螺釘110和裝于預(yù)成形下模板109和預(yù)成形下墊板106的上面，在預(yù)成形下模板109的中部開有通孔1081，通孔1081內(nèi)裝設(shè)有預(yù)成形頂桿108，預(yù)成形頂桿108在通孔1081中上下來回移動，對應(yīng)在預(yù)成形凹模105內(nèi)伸縮，用于將預(yù)成形工件107從在預(yù)成形凹模105中頂出。
[0042]如圖10、圖10-1所示，預(yù)成形工件107采用鋁合金材料，為直邊加圓弧的異形外六邊，相鄰兩邊分別為一直邊與一圓弧邊，如圖1所示，所述的預(yù)成形凸模104、預(yù)成形凹模105亦對應(yīng)成直邊加圓弧的異形外六邊形,預(yù)成形凸模104與預(yù)成形凹模105大小相適應(yīng)。
[0043]如圖2所示，一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓局部加載模具2，包括局部成形凹模201、局部成形上模板202、局部成形上墊板203、螺釘204、局部成形凸模205、局部成形導(dǎo)正圈206、局部成形頂塊207、局部成形工件208、局部成形頂桿209、局部成形下墊板210、螺釘211、局部成形下模板212，所述的局部成形凸模205通過螺釘204裝于局部成形上模板202和局部成形上墊板203的下面，所述的局部成形凹模201通過螺釘211裝于局部成形下模板212和局部成形下墊板210的上面。
[0044]如圖4、圖4-1、圖11、圖11-1所示，所述的局部成形凸模205亦成直邊加圓弧的異形外六邊，與局部成形工件208輪廓對應(yīng)，局部成形凸模205的中心呈圓錐凸面2052，如碗的外表面，局部成形凸模205的三條直邊2056向上形成三條V形凸脊2053，V形凸脊2053與圓錐凸面2052相切連接之間形成平滑過渡，位于兩兩相鄰V形凸脊2053之間的圓錐凸面2052形成從頂部到底部形成逐漸變大的喇叭口型引流凸起扇面，喇叭口型引流凸起扇面的底部延伸到弧形邊2055的邊沿，每條V形凸脊2053上設(shè)有一 V形高筋預(yù)成形腔2054，V形高筋預(yù)成形腔2054的方向與局部成形凸模205的直邊2056平行。
[0045]如圖4、圖4-1所示，圓錐凸面2052的頂部2051設(shè)計為平面，三條V形凸脊2053僅與圓錐凸面2052的錐面連接，三條V形凸脊2053沒有直接相匯連接，這樣更有利于局部成形工件208的塑性流動。
[0046]如圖2、圖4、圖4-1、圖5、圖5_1所示，所述的局部成形凹模201對應(yīng)局部成形凸模205的圓錐凸面2052和V形凸脊2053分別形成圓錐凹腔2012和V型溝槽2013，圓錐凹腔2012和V型溝槽2013之間形成從底部2011到口部2010形成逐漸變大的喇叭口型引流凹形扇面，與圓錐凸面2052的喇叭口型引流凸起扇面相對應(yīng)，局部成形凹模201的口部2010亦對應(yīng)形成異形外六邊，與局部成形工件208的輪廓形狀對應(yīng)，局部成形凹模201的口部2010尺寸大于局部成形凸模205，在口部2010與預(yù)成形凸模205之間形成金屬自由流動區(qū)20。
[0047]如圖5、圖5-1所示，V型溝槽2013的底部2011還形成三幅式限流槽2017，如圖6所示，局部成形頂塊207亦對應(yīng)形成三輻條，如圖2所示，局部成形頂塊207置于三幅式限流槽2017內(nèi)，局部成形頂塊207下螺接局部成形頂桿209，局部成形頂桿209設(shè)置在局部成形下墊板210和局部成形下模板212共同形成的通孔200中，局部成形頂桿209在通孔200中上下活動，完成將局部成形工件208從局部成形凹模201中頂出。
[0048]如圖3所不,局部成形導(dǎo)正圈206固定在局部成形凹模201的上方,該導(dǎo)正圈設(shè)計為異形六邊形通腔2061，其中3條直邊2062，3條圓弧邊2063，相鄰兩邊為一直邊2062和圓弧邊2063連接，并帶圓角過渡，在局部成形工序中，通過3條圓弧邊2063引導(dǎo)預(yù)成形工件107自動進(jìn)入局部成形凹模201中，同時3條直邊2062使預(yù)成形工件107與局部成形凹模201的中心重合，不需人工找正，實現(xiàn)預(yù)成形工件107與模具的自動化定位，定位精度可達(dá) ±0.1mnin
[0049]預(yù)成形工件107擠壓完成后，將加熱好的預(yù)成形工件107通過局部成形導(dǎo)正圈206放入預(yù)熱好的局部加載模具2中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，局部成形凸模205、局部成形凹模201將預(yù)成形工件107擠壓成局部成形工件208，而后局部成形頂桿209通過局部成形頂塊207將局部成形工件208頂出。
[0050]如圖4、圖4-1所示:局部成形凸模205在材料流動劇烈處設(shè)計了喇叭口型引流凸起扇面，在局部成形過程中，由于喇叭口的大頭一端與金屬的流動方向一致，通過喇叭口型引流凸起扇面使金屬通過此處時受到的約束逐漸減少，自由度逐漸增大，同時在此處為圓錐凸面設(shè)計，使得充填阻力降低，加快了金屬的流動速度，提高變形均勻性，使此處局部金屬快速流動而降低成形載荷并避免產(chǎn)生穿流，渦流及折疊等缺陷。
[0051]如圖5、圖5-1所示，局部成形凹模201底部設(shè)計三幅式限流槽2017，在局部成形過程中，三幅式限流槽2017加大了流動阻力，使局部擠壓力增大，起到了限制金屬流入得作用，從而保證金屬充滿凸模型腔，同時增加脫模力，以局部成形工件208在脫模時留在局部成形凹模201而不跟隨局部成形凸模205上行，利于從局部成形凹模201取出工件，從而實現(xiàn)連續(xù)不間斷生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。
[0052]如圖6所示，局部成形頂塊207設(shè)計為三幅并且可快速更換式結(jié)構(gòu)，在頂塊中心鉆有螺孔2071，此螺孔2071可與局部成形頂桿209用螺釘相連接，如在生產(chǎn)過程中頂塊損壞，可快速自由更換，利于連續(xù)不間斷生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。
[0053]如圖7所示，一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓終成形模具3，包括銷釘310、終成形上模板302，終成形上墊板303、螺釘304、終成形凸模305、終成形導(dǎo)正圈306、終成形凹模301、終成形頂塊307、終成形工件308、終成形頂桿309、終成形下墊板311、螺釘312、終成形下模板313，終成形凸模305通過螺釘304和銷釘310裝于終成形上模板302和終成形上墊板303的下面，終成形凹模307通過螺釘312和裝于終成形下模板313和終成形下墊板311的上面。
[0054]如圖8、圖8-1、圖13、圖13-1所示，所述的終成形凸模305亦成直邊加圓弧的異形外六邊，與終成形工件308輪廓對應(yīng)，終成形凸模305的中心為終成形圓錐凸面3052，如碗的外表面，終成形凸模305的三條直邊3056向上形成三條V形終成形凸脊3053，V形終成形凸脊3053與終成形圓錐凸面3052相切連接之間形成平滑過渡，位于兩兩相鄰V形終成形凸脊3053之間的終成形圓錐凸面3052形成從頂部到底部形成逐漸變大的喇叭口型引流終成形凸起扇面，喇叭口型引流終成形凸起扇面的底部和V形終成形凸脊3053與弧形邊3055的邊沿之間留有一平面區(qū)域3050，每條V形終成形凸脊3053上設(shè)有一 V形高筋終成形腔3054，V形高筋終成形腔3054的方向與終成形凸模305的直邊3056平行。
[0055]如圖8、圖8-1所示，終成形圓錐凸面3052的頂部3051設(shè)計為平臺，三條V形終成形凸脊3053僅與終成形圓錐凸面3052的錐面連接，三條V形終成形凸脊2053相互隔有距離，沒有直接相匯連接，這樣更有利于終成形工件308的塑性流動。
[0056]如圖8、圖8-1所示，兩兩相鄰V形終成形凸脊3053之間的喇叭口型引流終成形凸起扇面上再設(shè)有一扇形阻力凹腔314，在終成形圓錐凸面3052上形成三個扇形阻力凹腔314，扇形阻力凹腔314在終成形圓錐凸面3052上沿頂部3051向底部逐漸增大，與金屬流動方向相反。在終成形過程中，使此處金屬的流動阻力增大，降低其流動速度，保證在終成形過程中此處金屬處于靜止?fàn)顟B(tài)，不隨終成形凸模305的下行而發(fā)生移動失穩(wěn)，避免在終成形工件308的中心圓臺部分3081發(fā)生推料、折疊等缺陷。
[0057]如圖7所示，所述的終成形凹模301與終成形工件308的輪廓相同，結(jié)構(gòu)組成與局部成形凹模201相似，亦包括對應(yīng)終成形凸模305的終成形圓錐凸面3052和V形終成形凸脊3053分別形成終成形圓錐凹腔3012和V型終成形溝槽3013，終成形圓錐凹腔3012和V型終成形溝槽3013之間形成從底部3011到口部3010形成逐漸變大的喇叭口型引流凹形扇面，與終成圓錐凸面2052的喇叭口型引流凸起扇面相對應(yīng)，終成形凹模301的口部3010亦對應(yīng)形成異形外六邊，與終成形工件308的外形形狀對應(yīng)，終成形凹模301的口部2010尺寸與終成形凸模305大小相一致。
[0058]如圖7所示，在V型終成形溝槽2013的底部2011形成三幅式限流槽3017，終成形頂塊307亦對應(yīng)形成三輻條(未畫出，結(jié)構(gòu)與局部成形頂塊207完全相同)，如圖7所示，終成形頂塊307置于三幅式限流槽3017內(nèi)，終成形頂塊307下螺接終成形頂桿309，終成形頂桿309設(shè)置在終成形下墊板311和終成形下模板313共同形成的通孔300中，局部成形頂桿209在通孔300中上下活動，完成將終成形工件308從終成形凹模301中頂出。
[0059]如圖7所示，終成形導(dǎo)正圈306固定在終成形凹模301的上方，該導(dǎo)正圈設(shè)計為異形六邊形通腔3061，其中3條直邊，3條圓弧邊，相鄰兩邊為一直邊和圓弧邊連接，并帶圓角過渡(結(jié)構(gòu)與局部成形導(dǎo)正圈206完全相同)，在終成形工序中，通過3條圓弧邊引導(dǎo)局部成形工件208自動進(jìn)入終成形凹模301中，同時3條直邊使局部成形工件208與終成形凹模301的中心重合，不需人工找正，實現(xiàn)局部成形工件208與模具的自動化定位，定位精度可達(dá) ±0.1mnin
[0060]局部成形工件208擠壓完成后，將加熱好的局部成形工件208通過終成形導(dǎo)正圈306放入預(yù)熱好的終成形載模具3中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，終成形凸模305、終成形凹模301將局部成形工件208擠壓成終成形工件308 (即鋁合金異形外六邊座鈑)，而后終成形頂桿309通過終成形頂塊307將終成形工件308從終成形凹模301中頂出。
[0061]綜上所述，本發(fā)明局部加載模具2、終成形模具3具有以下優(yōu)點:
[0062]1、局部成形凹模、終成形凹模的六邊形導(dǎo)正圈使得工件在放置過程中實現(xiàn)精確自動找正，提高定位精度達(dá)±0.1mm，降低勞動強度、提高生產(chǎn)效率。
[0063]2、局部成形凹模、終成形凹模底部設(shè)計三幅式限流腔，雖會在工件的底面形成三幅式凸起，即金屬材料流入了限流腔，但是也同樣不是缺陷，此處限流腔也同時是成形工件尺寸形狀的一部分，有+2mm的加工余量，同時起到限流和成形的作用，保證金屬充滿局部成形凸模、終成形凸模模型腔。同時利于從凹模頂出工件，實現(xiàn)連續(xù)不間斷生產(chǎn)。
[0064]3、局部加載及終成形模具頂塊設(shè)計為三幅式可快速更換結(jié)構(gòu)，如在生產(chǎn)過程中損壞，可實現(xiàn)快速自由更換。
[0065]4、局部成形凹模的凹腔與局部成形凸模有一定的關(guān)系，局部成形凸模外形尺寸要小于凹模模腔尺寸，才在局部成形凹模與局部成形凸模之間形成一個金屬材料可以自由流動區(qū)。
[0066]5、終成形凸模與終成形凹模模腔符合最終產(chǎn)品尺寸，終成形凹模模腔與終成形凸模大小一致，終成形凸模外形相比局部成形凸模外緣平面部分，在局部成形過程中，金屬沿局部成形凸模錐形面自由向上流動，所以會使成形的局部成形工件成形為類似圓錐型的外形，此時工件的總高度會比終成形凸模的平臺部分高出30-40mm，所以會使得在終成形時，終成形凸模的平面部分先與終成形工件頂端接觸，然后才是金屬材料充滿終成形凸模表面及V型高筋。
[0067]另外，終成形凸模設(shè)計扇形阻力凹腔限流的作用，避免工件發(fā)生推料、折疊等缺陷。實現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)部復(fù)雜表面精確成形，降低了生產(chǎn)成本。
[0068]如圖15所示，以下介紹使用上述模具加工高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法，主要工藝包括下料一均勻化熱處理一預(yù)成形一局部成形前加熱一局部成形一終成形前加熱一終成形。
[0069](I)工序一:下料
[0070]如圖9所示:在帶鋸機(jī)上下料，毛坯為7A04鍛造鋁合金棒料1070
[0071](2)工序二:均勻化處理:加熱溫度:470°C ±5°C，保溫6h ；
[0072](3)工序三:預(yù)成形
[0073]如圖2所示，首先將加熱好的鋁合金棒料1070放入預(yù)成形模具I的預(yù)成形凹模105中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，預(yù)成形凸模104、預(yù)成形凹模105將鋁合金圓柱棒料1070擠壓成預(yù)成形工件107，而后預(yù)成形頂桿108將預(yù)成形工件107從預(yù)成形凹模105中頂出。
[0074]如圖10、圖10-1所示，預(yù)成形工件107的厚度H大于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的厚度，預(yù)成形工件107的圓弧邊1075的半徑R小于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的圓弧邊半徑，本發(fā)明采用預(yù)成形工件優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，在體積不變原則條件下，增大預(yù)成形工件高度H，減小圓弧半徑R，而傳統(tǒng)的整體加載擠壓成形時，預(yù)成形工件外形尺寸與終成形工件外形尺寸相同，面積較大，厚度較低，在成形過程中，金屬在內(nèi)部V型高筋處的流動方式主要為水平向中心流動，因此，在預(yù)成形工件在V型高筋成形過程中產(chǎn)生了折疊缺陷。
[0075](4)工序四:
[0076]局部成形前加熱，預(yù)成形工件107加熱溫度470°C ±5°C，保溫4h ；
[0077]局部加載模具2預(yù)熱溫度430°C ±5°C，保溫4h。
[0078](5)工序五:局部成形
[0079]如圖2、圖12、圖12-1所示，將加熱好的預(yù)成形工件107通過局部成形導(dǎo)正圈206放入預(yù)熱好的局部成形模具2中，在壓力機(jī)滑塊下行成形過程中，局部成形凸模205、局部成形凹模201將預(yù)成形工件107擠壓成局部成形工件208，在成形過程中，如圖12所示，僅在初始階段局部成形工件208和局部成形凸模205緊密接觸，而在擠壓終了階段，工件和凸模則不完全接觸，如圖2、圖12、圖12-1、圖11、圖11-1所示，而是沿局部成形凸模205的倒錐形反向向上自由流動，即局部成形工件208的異形六邊的3條直邊2086和圓弧邊2085均可以在局部成形凸模205和局部成形凹模201之間留有的金屬自由流動區(qū)20實現(xiàn)自由流動，實現(xiàn)V形局部成形高筋處金屬主要流動方向為向上及V型向兩側(cè)自由流動，即同時出現(xiàn)V形局部成形高筋處金屬向局部成形凸模205的V形高筋預(yù)成形腔2054的方向和金屬自由流動區(qū)20兩個方向流動，避免了現(xiàn)有整體擠壓成形時產(chǎn)生的折疊缺陷，在較小的載荷下實現(xiàn)局部成形工件208的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)及V局部成形形高筋處金屬充滿型腔，而后局部成形頂桿209通過局部成形頂塊207將局部成形工件208頂出。
[0080](6)工序六:
[0081]終成形前加熱，局部成形工件208加熱溫度470°C ±5°C，保溫4h ；
[0082]終成形模具3預(yù)熱溫度430 °C ± 5 °C，保溫4h。
[0083](7)工序七:終成形
[0084]如圖7、圖14、圖14-1所示，將加熱好的局部成形工件208通過終成形導(dǎo)正圈206放入終成形模具3中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，終成形凸模305、終成形凹模301將局部成形工件208擠壓成終成形工件308，在成形過程中，如圖14、圖12所示，與局部成形工件208的局部加載初始階段不同，因為局部成形工件208的異形六邊在局部成形凹模201中上自有向上流動，所以終成形初始階段終成形凸模305與終成形工件308不完全同時接觸，而是首先終成形凸模305的平面區(qū)域3050與終成形工件308的異形六邊頂端接觸，使部分金屬向下滑移流動，待部分金屬充滿平面區(qū)域305完成后，金屬才會完全接觸終成形凸模305，另外，在金屬向下滑移流動還會受到扇形阻力凹腔314—定限制，使此處金屬的流動阻力增大，降低其流動速度，保證在終成形過程中此處金屬處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，不隨終成形凸模305的下行而發(fā)生移動失穩(wěn)，避免在終成形工件308的中心圓臺部分3081(如圖13、圖13-1所示)發(fā)生推料、折疊等缺陷，而此工序金屬大部分時間處于流動狀態(tài)，不會出現(xiàn)死區(qū)，降低了成形載荷，提高了充填效率。
[0085]本成形方法與現(xiàn)有技術(shù)相比:
[0086]1、設(shè)計預(yù)成形工序與局部加載工序、終成形工序之間的工件尺寸為連續(xù)均勻過渡，控制工件和模具分別在不同區(qū)域、不同時間重合。如局部成形工序中，開始階段預(yù)成形工件與局部成形凸模完全接觸，在成形后期局部成形凸模和預(yù)成形工件則不完全接觸，而是靠預(yù)成形凸模倒錐形反向自由流動；在終成形工序中，開始階段終成形工件的頂部首先與終成形凸模平面接觸，而在后期終成形凸模才逐漸完全與終成形工件全部重合。此連續(xù)均勻過渡設(shè)計在成形過程中保證了金屬材料的均勻流動，使工件內(nèi)部復(fù)雜型腔得以充填完
難
iF.0
[0087]2、設(shè)計預(yù)成形工件外形尺寸為直邊加圓弧的異形外六邊形，其中圓弧半徑R及直邊長度L小于產(chǎn)品最終尺寸，而毛坯高度H高于傳統(tǒng)整體加載工藝。傳統(tǒng)整體加載成形時半徑R處金屬流動速度矢量較大，致使成形過程中，此處金屬會首先充滿模具型腔而導(dǎo)致成形載荷劇烈增大，而此時型腔其余部分確還沒有充滿，產(chǎn)生缺陷。圓弧半徑R優(yōu)化為可以使增加此處金屬在成形過程中流動距離，增加成形阻力，使其與金屬其它部分同時充填模具型腔，降低了成形壓力，去除了整體加載成形的充不滿缺陷。
[0088]3、終成形設(shè)計V形高筋反向完整充填方法，利用預(yù)成形毛坯高度H與半徑R的配合，設(shè)計控制金屬流向技術(shù)，使得內(nèi)部V形高筋高寬比>3充填方式由水平向中心折疊充填改為向上方及兩側(cè)充填，去除了 V形高筋在普通整體加載中的折疊缺陷。
[0089]4、本發(fā)明擠壓力較普通整體成形擠壓力降低60%?70%，成形載荷較傳統(tǒng)整體成形降低60 %以上，極大減輕了設(shè)備及模具的損耗。
[0090]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是，采用控制工件和模具分步重合技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計預(yù)成形尺寸控制金屬流向技術(shù)及控制金屬流動順序降低載荷技術(shù)實現(xiàn)高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑的精確擠壓成形。
【權(quán)利要求】
1.一種高強復(fù)雜鋁合金異形外六邊座鈑擠壓成形方法，其特征在于:主要工藝包括下料一均勻化熱處理一預(yù)成形一局部成形前加熱一局部成形一終成形前加熱一終成形，具體步驟如下: (1)工序一:下料在帶鋸機(jī)上下料，毛坯為鍛造鋁合金棒料； (2)工序二:均勻化熱處理； (3)工序三:預(yù)成形，首先將加熱好的鋁合金棒料放入預(yù)成形模具的預(yù)成形凹模中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，預(yù)成形凸模、預(yù)成形凹模將鋁合金圓柱棒料擠壓成預(yù)成形工件，預(yù)成形工件的厚度H大于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的厚度，預(yù)成形工件的圓弧邊的半徑R小于實際的最終產(chǎn)品鋁合金異形外六邊座鈑的圓弧邊半徑； (4)工序四:局部成形前加熱，預(yù)成形工件加熱，局部加載模具預(yù)熱； (5)工序五:局部成形，將加熱好的預(yù)成形工件通過放入預(yù)熱好的局部成形模具中，在壓力機(jī)滑塊下行成形過程中，局部成形凸模、局部成形凹模將預(yù)成形工件擠壓成局部成形工件，在成形過程中，僅在初始階段局部成形工件和局部成形凸模緊密接觸，而在擠壓終了階段，工件和凸模則不完全接觸，而是沿局部成形凸模的倒錐形反向向上自由流動，即同時出現(xiàn)V形局部成形高筋處金屬向局部成形凸模的V形高筋預(yù)成形腔的方向和金屬自由流動區(qū)兩個方向流動； (6)工序六:終成形前加熱，局部成形工件加熱，終成形模具預(yù)熱； (7)工序七:終成形，將加熱好的局部成形工件放入終成形模具中，在壓力機(jī)滑塊下行加載過程中，終成形凸模、終成形凹模將局部成形工件擠壓成終成形工件，在成形過程中，與上述的(5)局部成形初始階段不同，而是首先終成形凸模的平面區(qū)域與終成形工件的異形六邊頂端接觸，使部分金屬向下滑移流動，待部分金屬充滿平面區(qū)域完成后，金屬才會完全接觸終成形凸模，另外，在金屬向下滑移流動還會受到扇形阻力凹腔一定限制，使此處金屬的流動阻力增大，降低其流動速度，保證在終成形過程中此處金屬處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，不隨終成形凸模的下行而發(fā)生移動失穩(wěn)。
【文檔編號】B21J5/02GK103521668SQ201310344378
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】張治民, 李旭斌, 李國俊, 王強, 張星, 孟模 申請人:中北大學(xué)