一種方盤殼體毛坯成形方法及其配套成形模具的制作方法
【專利摘要】一種方盤殼體毛坯成形方法及其配套成形模具，其成形方法包括制取鋸切毛坯、對鋸切毛坯進行一序閉塞擠壓、對一序毛坯中的方形盲孔進行反擠壓、對二序毛坯加工弧形槽以及對三序毛坯進行固溶時效處理的步驟，本發(fā)明采用了三次擠壓成形，克服一次擠壓成形存在的坯料加工硬化強度大，塑性低的缺陷；三個工序配套使用的模具均為閉塞模具，在閉塞復(fù)動成形過程中，將上下模具閉合而形成成形的型腔，可以根據(jù)型腔的特點與材料流動規(guī)律安排凸模芯軸的位置、數(shù)量及動作順序，可更好地控制材料的塑性流動。
【專利說明】一種方盤殼體毛坯成形方法及其配套成形模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空插接件制作領(lǐng)域的工藝應(yīng)用，具體的說是一種方盤殼體毛坯成形方法及其配套成形模具。

【背景技術(shù)】
[0002]在軍用航空裝備和各類電子系統(tǒng)中，方盤連接件是連接器件與組件、組件與單機、單機與單機、系統(tǒng)與系統(tǒng)必不可少的基礎(chǔ)組件，在航空、航天、兵器和艦艇等軍用武器裝備中，起著電氣連接傳輸能量和信號的重要作用。方盤連接件的材質(zhì)一般為鎂鋁合金、不銹鋼等，尺寸精度要求較為嚴(yán)格，必須適應(yīng)各種復(fù)雜苛嚴(yán)的工作環(huán)境條件，傳統(tǒng)使用的方盤連接件的制作工藝一般為切削加工，方盤殼體的內(nèi)孔為方體盲孔，棱角尖銳，機加工時需要插、銑方法，成本高，效率低。而且坯料在進行切削加工時，金屬內(nèi)部的纖維組織被割斷，降低了零件的機械性能，同時，材料浪費較大，工時消耗多，成本高，對于內(nèi)孔為方孔等特殊形狀產(chǎn)品的機械加工尤其困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種新的方盤殼體毛坯成形方法，及其配套成形模具，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中采用切削加工方盤殼體所存在的降低其機械性能、浪費材料和加工困難等問題。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為，方盤殼體毛坯成形方法，包括以下步驟:
步驟一、為了方便入模，根據(jù)方盤殼體毛坯的目標(biāo)尺寸選取鋁合金棒料，鋸切下料后，去除鋸切材料的端面毛刺，制得鋸切毛坯，以免影響后續(xù)擠壓加工的毛坯的表面質(zhì)量；
步驟二、將鋸切毛坯進行軟化處理后，在其表面涂上一層潤滑劑，然后將毛坯放入到一序閉塞擠壓模具中，毛坯的底部由一序擠壓模具的頂件器支撐，利用一序擠壓模具的下模環(huán)對毛坯下部的外圓面定位，用由內(nèi)到外依次嵌套的第一芯軸、第一芯軸套和彈性浮動壓套對毛坯同時進行鐓粗和擠壓，其中，用第一芯軸套鐓壓毛坯頂面，用第一芯軸在毛坯中心沖出一方形盲孔，用彈性浮動壓套限制毛坯上部鐓粗后的外徑，并配合下模環(huán)及其上方設(shè)置的上模環(huán)共同在毛坯的圓周面上擠壓出一方形的法蘭盤，毛坯中成形的方形盲孔的深度小于毛坯上端面距離法蘭盤上端面的距離，經(jīng)過加工得到一序毛坯，備用；
步驟三、取出步驟二加工后的一序毛坯并將其置于二序模具中，利用與毛坯下部圓周面及法蘭盤尺寸相適應(yīng)的第二模環(huán)對毛坯下部的外周面和法蘭盤進行定位，用第二芯軸對一序毛坯的方形盲孔進行反擠壓，同時用套設(shè)在第二芯軸外面的第二芯軸套限制毛坯的外徑，使毛坯沿第二芯軸套與第二芯軸之間形成的空間縱向伸長，并使方形盲孔的深度達(dá)到目標(biāo)尺寸，經(jīng)過加工得到二序毛坯，備用；
步驟四、取出二序模具加工過的二序毛坯并將其置于三序模具中，利用第三凹模對二序毛坯外周面上的法蘭盤進行定位，利用端部設(shè)有凸臺的第三芯軸對二序毛坯進行擠壓，使其形成方形盲孔相對兩個內(nèi)壁上具有弧形槽的三序毛坯，且弧形槽的縱向深度低于坯體上端面距離法蘭盤上端面的豎直距離；
步驟五、將擠壓成形合格的三序毛坯進行固溶時效處理，提高毛坯的硬度，改善其機械性能；然后將三序毛坯轉(zhuǎn)數(shù)控機床進行機加工，使其外形達(dá)到目標(biāo)外形尺寸。
[0005]其中，步驟二中的軟化處理方法為，將步驟一的鋸切毛坯置于40(T430°C的電加熱爐中保溫f2h，然后隨爐冷卻至室溫；步驟二中的潤滑劑為潤滑油或硬脂酸鋅粉。
[0006]用于上述方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，包括定位模具、凹模固定圈、凸模固定座、一序閉塞擠壓模具、二序模具和三序模具，其中，一序閉塞擠壓模具包括能夠固定在定位模具上端的第一模環(huán)和用于一序毛坯成形的第一凸模和彈性浮動壓套，所述第一凸模和彈性浮動壓套固定在第一凸模外套形成的腔室中，第一凸模外套能夠嵌套在凸模固定座中，第一凸模由與所述一序毛還中目標(biāo)盲孔形狀相適應(yīng)的第一芯軸以及套設(shè)在第一芯軸外的第一芯軸套組成，第一芯軸套設(shè)在彈性浮動壓套的內(nèi)腔中，彈性浮動壓套的下端設(shè)有用于卡接在第一凹模上端的凸臺；所述的第一模環(huán)固定在凹模固定圈形成的腔室中，且第一模環(huán)由上模環(huán)以及用于定位毛坯的下模環(huán)組成，且上模環(huán)的內(nèi)徑與所述一序毛坯中法蘭盤的目標(biāo)外徑相同，下模環(huán)的內(nèi)徑與所述一序毛坯下部的目標(biāo)外徑相同。其中，彈性浮動壓套和下模環(huán)的內(nèi)徑相同。
[0007]所述的二序模具包括嵌套在凸模固定座中的第二凸模和能夠固定在定位模具上端且呈一體結(jié)構(gòu)的第二模環(huán)，第二模環(huán)固定在模環(huán)固定圈形成的腔室中，第二凸模由與二序毛坯中目標(biāo)方形盲孔尺寸相適應(yīng)的第二芯軸以及套設(shè)在第二芯軸上的第二芯軸套組成。
[0008]所述的三序模具包括能夠嵌套在凸模固定座中的第三凸模和能夠固定在定位模具上端的第三模環(huán)，第三模環(huán)固定在凹模固定圈形成的腔室中，第三凸模由與三序毛坯中目標(biāo)弧形槽尺寸相適應(yīng)的第三芯軸以及套設(shè)在第三芯軸上的第三芯軸套組成。第三模環(huán)以及用于固定所述第三模環(huán)的凹模固定圈之間設(shè)有定位套。
[0009]所述的定位模具包括頂件器和用于固定頂件器的下模座。
[0010]有益效果:1、本發(fā)明采用了擠壓工藝替代傳統(tǒng)的銑削加工方盤殼體毛坯件，在擠壓過程中，毛坯受到壓應(yīng)力的作用，擠壓后的材料組織更致密，而且毛坯表面在壓力下受到模具型腔光滑表面的熨平，所形成坯體的表面粗糙度較?。欢夷軌蛟诓黄茐匿X合金材料的前提下，使材料的體積作出塑性轉(zhuǎn)移，獲得余量小的擠壓件，利用率可達(dá)70、0%，這是傳統(tǒng)金屬切削加工方盤殼體所無法達(dá)到的；
2、本發(fā)明采用閉塞擠壓成形的方法加工方盤殼體，由于閉塞復(fù)動成形過程中，將上下模具閉合而形成成形的型腔，可以根據(jù)型腔的特點與材料流動規(guī)律安排凸模芯軸的位置、數(shù)量及動作順序，以便更好地控制材料的塑性流動；有利于提高零件的成形性，具有校正、定型的效果，制得的方盤殼體毛坯余量小且無廢邊，降低了材料消耗，提高了加工效率，大大降低了制造成本；
3、本發(fā)明采用了三次擠壓成形，若采用一次擠壓成形，在加工盲孔的底部區(qū)域，坯料存在較大的表面應(yīng)變，而且材料流動不均勻，隨著擠壓過程的進行，擠壓沖頭與被擠壓坯料之間的潤滑性變差，坯料的加工硬化強度增大，塑性降低，坯料的底部易出現(xiàn)擠壓缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明中一序模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中二序模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中三序模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中一序毛坯圖；
圖5為本發(fā)明中二序毛坯圖；
圖6為本發(fā)明中三序毛坯圖；
圖7為圖6整體俯視圖。
[0012]附圖標(biāo)記:1、法蘭盤，201、一序毛坯，202、二序毛坯，203、三序毛坯，3、盲孔，4、弧形槽，5、彈性浮動壓套，6、凸模固定座，7、第一芯軸套，8、第一芯軸，9、上模環(huán)，10、凹模固定圈，11、下模環(huán)，12、下模座，13、頂件器,14、第一凸模外套，15、第二芯軸套，16、第二芯軸，17、第二模環(huán)，18、第三芯軸，19、第三芯軸套，20、第三模環(huán)，21、定位套。

【具體實施方式】
[0013]方盤殼體毛坯成形方法，包括以下步驟:1高速帶鋸下料、去毛刺；2毛坯退火軟化處理:電加熱爐，40(T43(TC保溫f 2小時，隨爐冷卻；3毛坯表面處理:涂潤滑油或硬脂酸鋅粉；4 一序閉塞擠壓成形外方盤、淺內(nèi)孔；5 二序反擠壓成形方形內(nèi)孔；6三序成形弧形槽，精整內(nèi)孔尺寸；7擠壓毛坯固溶時效處理、后續(xù)數(shù)控加工。具體步驟如下:
步驟一、根據(jù)方盤殼體毛坯的目標(biāo)尺寸選取外徑略小的鋁合金棒料，采用高速帶鋸鋸切下料后，人工去除鋸切材料的端面毛刺，制得鋸切毛坯；
步驟二、將步驟一的鋸切毛坯進行軟化處理，即將步驟一的鋸切毛坯置于40(T43(TC的電加熱爐中保溫f2h，然后隨爐冷卻至室溫，然后在鋸切毛坯的表面涂上一層潤滑油或硬脂酸鋅粉，將處理后的毛坯放入到一序擠壓模具中，毛坯的底部由一序擠壓模具的頂件器支撐，利用一序擠壓模具的下模環(huán)對毛坯下部的外圓面定位，用由內(nèi)到外依次嵌套的第一芯軸、第一芯軸套和彈性浮動壓套對毛坯同時進行鐓粗和擠壓，其中，用第一芯軸套鐓壓毛坯頂面，用第一芯軸在毛坯中心沖出一方形盲孔，用彈性浮動壓套限制毛坯上部鐓粗后的外徑，并配合下模環(huán)及其上方設(shè)置的上模環(huán)共同在毛坯的圓周面上擠壓出一方形的法蘭盤，毛坯中成形的方形盲孔的深度小于毛坯上端面距離法蘭盤上端面的距離，經(jīng)過加工得到一序毛坯，備用；其中，涂潤滑劑的工藝方法為，將鋸切毛坯和硬脂酸鋅粉置于滾筒中滾動15min，使鋸切毛坯上牢固而均勻的固定了一層硬脂酸鋅，能夠所成形毛坯的表面光潔度。
[0014]步驟三、取出步驟二加工后的一序毛坯并將其置于二序模具中，利用與毛坯下部圓周面及法蘭盤尺寸相適應(yīng)的第二模環(huán)對毛坯下部的外周面和法蘭盤進行定位，用第二芯軸對一序毛坯的方形盲孔進行反擠壓，同時用套設(shè)在第二芯軸外面的第二芯軸套限制毛坯的外徑，使毛坯沿第二芯軸套與第二芯軸之間形成的空間縱向伸長，并使方形盲孔的深度達(dá)到目標(biāo)尺寸，經(jīng)過加工得到二序毛坯，備用；
步驟四、取出二序模具加工過的二序毛坯并將其置于三序模具中，利用第三凹模對二序毛坯外周面上的法蘭盤進行定位，利用端部設(shè)有凸臺的第三芯軸對二序毛坯進行擠壓，使其形成方形盲孔相對兩個內(nèi)壁上具有弧形槽的三序毛坯，且弧形槽的縱向深度低于坯體上端面距離法蘭盤上端面的豎直距離； 步驟五、將擠壓成形合格的三序毛坯進行固溶時效處理，然后將三序毛坯轉(zhuǎn)數(shù)控機床進行機加工，使其外形達(dá)到目標(biāo)外形尺寸。
[0015]用于上述方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，包括定位模具、凹模固定圈、凸模固定座、一序擠壓模具、二序模具和三序模具。如圖1所示，一序擠壓模具包括能夠固定在定位模具上端的第一模環(huán)和用于一序毛坯成形的第一凸模及彈性浮動壓套5，所述第一凸模和彈性浮動壓套5固定在第一凸模外套14形成的腔室中，第一凸模外套14能夠嵌套在凸模固定座中，第一凸模由與所述一序毛還中目標(biāo)盲孔形狀相適應(yīng)的第一芯軸8以及套設(shè)在第一芯軸8外的第一芯軸套7組成，第一芯軸套7設(shè)在彈性浮動壓套5的內(nèi)腔中，彈性浮動壓套5的下端設(shè)有用于卡接在第一凹模上端的凸臺；第一模環(huán)固定在凹模固定圈形成的腔室中，且第一模環(huán)由上模環(huán)9以及用于定位毛坯的下模環(huán)11組成，且上模環(huán)9的內(nèi)徑與所述一序毛坯中法蘭盤的目標(biāo)外徑相同，下凹模11的內(nèi)徑與所述一序毛坯下部的目標(biāo)外徑相同。其中，所述彈性浮動壓套5和下凹模11的內(nèi)徑相同。
[0016]如圖2所示，二序模具包括嵌套在凸模固定座中的第二凸模和固定在定位模具上端且呈一體結(jié)構(gòu)的第二凹模17，第二凹模17固定在凹模固定圈形成的腔室中，第二凸模由與二序毛坯中目標(biāo)方形盲孔尺寸相適應(yīng)的第二芯軸16以及套設(shè)在第二芯軸16上的第二芯軸套15組成。
[0017]如圖3所示，三序模具包括嵌套在凸模固定座中的第三凸模和固定在定位模具上端且呈一體結(jié)構(gòu)的第三凹模20，第三凹模20固定在凹模固定圈形成的腔室中，第三凸模由與三序毛坯中目標(biāo)弧形槽尺寸相適應(yīng)的第三芯軸18以及套設(shè)在第三芯軸18上的第三芯軸套19組成，第三凹模20以及用于固定所述第三凹模20的凹模固定圈之間設(shè)有定位套21。
[0018]本發(fā)明中的一序模具、二序模具和三序模具能夠承受極大的摩擦力和溫度變化，因為在連續(xù)工作的條件下，變形熱和摩擦熱使得模具溫度達(dá)到20(T300°C以上。本發(fā)明的配套模具結(jié)構(gòu)對稱，工作部件采取分割形式，工作部件采用壓套和壓板緊固，避免采用螺釘緊固。
【權(quán)利要求】
1.方盤殼體毛坯成形方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)方盤殼體毛坯的目標(biāo)尺寸選取鋁合金棒料，鋸切下料后，去除鋸切材料的端面毛刺，制得鋸切毛坯； 步驟二、將鋸切毛坯進行軟化處理后，在其表面涂上一層潤滑劑，然后將毛坯放入到一序擠壓模具中，毛坯的底部由一序擠壓模具的頂件器支撐，利用一序擠壓模具的下模環(huán)對毛坯下部的外圓面定位，用由內(nèi)到外依次嵌套的第一芯軸、第一芯軸套和彈性浮動壓套對毛坯同時進行鐓粗和擠壓，其中，用第一芯軸套鐓壓毛坯頂面，用第一芯軸在毛坯中心沖出一方形盲孔，用彈性浮動壓套限制毛坯上部鐓粗后的外徑，并配合下模環(huán)及其上方設(shè)置的上模環(huán)共同在毛坯的圓周面上擠壓出一方形的法蘭盤，毛坯中成形的方形盲孔的深度小于毛坯上端面距離法蘭盤上端面的距離，經(jīng)過加工得到一序毛坯，備用； 步驟三、取出步驟二加工后的一序毛坯并將其置于二序模具中，利用與毛坯下部圓周面及法蘭盤尺寸相適應(yīng)的第二模環(huán)對毛坯下部的外周面和法蘭盤進行定位，用第二芯軸對一序毛坯的方形盲孔進行反擠壓，同時用套設(shè)在第二芯軸外面的第二芯軸套限制毛坯的外徑，使毛坯沿第二芯軸套與第二芯軸之間形成的空間縱向伸長，并使方形盲孔的深度達(dá)到目標(biāo)尺寸，經(jīng)過加工得到二序毛坯，備用； 步驟四、取出二序模具加工過的二序毛坯并將其置于三序模具中，利用第三凹模對二序毛坯外周面上的法蘭盤進行定位，利用端部設(shè)有凸臺的第三芯軸對二序毛坯進行擠壓，使其形成方形盲孔相對兩個內(nèi)壁上具有弧形槽的三序毛坯，且弧形槽的縱向深度低于坯體上端面距離法蘭盤上端面的豎直距離； 步驟五、將擠壓成形合格的三序毛坯進行固溶時效處理，然后將三序毛坯轉(zhuǎn)數(shù)控機床進行機加工，使其外形達(dá)到目標(biāo)外形尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方盤殼體毛坯成形方法，其特征在于:步驟二中的軟化處理方法為，將步驟一的鋸切毛坯置于40(T43(TC的電加熱爐中保溫f2h，然后隨爐冷卻至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方盤殼體毛坯成形方法，其特征在于:步驟二中的潤滑劑為潤滑油或硬脂酸鋅粉。
4.用于如權(quán)利要求1所述的方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:包括定位模具、凹模固定圈、凸模固定座、一序擠壓模具、二序模具和三序模具，所述的一序擠壓模具包括能夠固定在定位模具上端的第一模環(huán)和用于一序毛坯成形的第一凸模及彈性浮動壓套(5)，所述第一凸模和彈性浮動壓套(5)固定在第一凸模外套(14)形成的腔室中，第一凸模外套(14)能夠嵌套在凸模固定座中，第一凸模由與所述一序毛還中目標(biāo)盲孔形狀相適應(yīng)的第一芯軸(8)以及套設(shè)在第一芯軸(8)外的第一芯軸套(7)組成，第一芯軸套(7)設(shè)在彈性浮動壓套(5)的內(nèi)腔中，彈性浮動壓套(5)的下端設(shè)有用于卡接在第一凹模上端的凸臺； 所述的第一模環(huán)固定在凹模固定圈形成的腔室中，且第一模環(huán)由上模環(huán)(9)以及用于定位毛坯的下模環(huán)(11)組成，且上模環(huán)(9)的內(nèi)徑與所述一序毛坯中法蘭盤的目標(biāo)外徑相同，下凹模(11)的內(nèi)徑與所述一序毛坯下部的目標(biāo)外徑相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:所述彈性浮動壓套(5)和下模環(huán)(11)的內(nèi)徑相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:所述的二序模具包括能夠嵌套在凸模固定座中的第二凸模和能夠固定在定位模具上端的第二模環(huán)(17)，第二模環(huán)(17)固定在凹模固定圈形成的腔室中，第二凸模由與二序毛坯中目標(biāo)方形盲孔尺寸相適應(yīng)的第二芯軸(16)以及套設(shè)在第二芯軸(16)上的第二芯軸套(15)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:所述的三序模具包括能夠嵌套在凸模固定座中的第三凸模和能夠固定在定位模具上端的第三模環(huán)(20 )，第三模環(huán)(20 )固定在凹模固定圈形成的腔室中，第三凸模由與三序毛坯中目標(biāo)弧形槽尺寸相適應(yīng)的第三芯軸(18)以及套設(shè)在第三芯軸(18)上的第三芯軸套(19)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:第三模環(huán)(20)以及用于固定所述第三模環(huán)(20)的凹模固定圈之間設(shè)有定位套(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于方盤殼體毛坯成形方法中的配套成形模具，其特征在于:所述的定位模具包括頂件器(13)和用于固定頂件器(13)的下模座(12)。
【文檔編號】B21C25/02GK104148889SQ201410319213
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】劉汀, 陳學(xué)文, 宋志真, 馬璟 申請人:河南科技大學(xué)