環(huán)形件翻孔一次性成形模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，該成形模具包括有約束環(huán)，約束環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有圓環(huán)形翻邊凹模，圓環(huán)形翻邊凹模的外壁與約束環(huán)內(nèi)壁之間套設(shè)有待翻孔的環(huán)形件毛坯，圓環(huán)形翻邊凹模內(nèi)側(cè)設(shè)有一圓環(huán)形脹芯；圓環(huán)形翻邊凹模上設(shè)有貫通圓環(huán)形翻邊凹模側(cè)壁的穿孔；所述約束環(huán)內(nèi)壁上設(shè)有向約束環(huán)外壁延伸的導(dǎo)向孔；約束環(huán)上設(shè)有多個與導(dǎo)向孔對應(yīng)設(shè)置的軸向孔，各軸向孔中上下滑動地設(shè)有一承壓導(dǎo)柱；各穿孔中設(shè)有導(dǎo)向滑柱，導(dǎo)向滑柱與一連接桿一端固定連接；導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)有翻邊凸模柱，連接桿另一端與對應(yīng)的翻邊凸模柱前端連接；本發(fā)明可實現(xiàn)鈦合金等高比強(qiáng)金屬材料圓周翻孔環(huán)形件的穩(wěn)定、批量生產(chǎn)，自動化程度高，可提高加工的零件精度，改善作業(yè)環(huán)境。
【專利說明】環(huán)形件翻孔一次性成形模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種環(huán)形件翻孔成形裝置，尤其涉及一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金材料的鈑金熱成形技術(shù)中，對于圓周上分布多個翻孔的零件到目前為止尚無精確有效的成形方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，翻孔方法是將環(huán)形件沿圓周方向切孔，放入凹模工裝后把工裝壓緊，加熱零件與凹模，將零件升至高溫(700°C?900°C )后，工人穿戴熱防護(hù)服用錐形圓棒等工具進(jìn)行手工翻孔，每個內(nèi)翻孔需用大錘多次敲打；手工翻邊后的零件精度低、翻孔的口部易開裂。另外，由于每個零件翻孔的數(shù)量多，一次只能手工翻邊朝向設(shè)備開門方向的孔；而在加熱過程中調(diào)整工裝的方向非常困難，因此翻邊一個零件需經(jīng)過多次熱循環(huán)及多次手工操作，易造成材料在高溫下過度氧化及翻孔失效的問題，效率低下，不適于批量生產(chǎn)。同時，由于是在高溫下作業(yè)，工人需穿戴熱防護(hù)服等熱護(hù)具，操作不便。
[0003]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，可實現(xiàn)鈦合金等高比強(qiáng)金屬材料圓周翻孔環(huán)形件的穩(wěn)定、批量生產(chǎn)，自動化程度高。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，能提高加工的零件精度；改善工人的作業(yè)環(huán)境。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，所述成形模具包括有約束環(huán)，約束環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有圓環(huán)形翻邊凹模，所述圓環(huán)形翻邊凹模的外壁與約束環(huán)內(nèi)壁之間套設(shè)有待翻孔的環(huán)形件毛坯，所述環(huán)形件毛坯周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設(shè)有預(yù)制孔；所述圓環(huán)形翻邊凹模上與各個預(yù)制孔對應(yīng)的位置分別設(shè)有貫通圓環(huán)形翻邊凹模側(cè)壁的穿孔；所述約束環(huán)內(nèi)壁上與多個預(yù)制孔對應(yīng)的位置分別設(shè)有向約束環(huán)外壁延伸的導(dǎo)向孔；相對的穿孔和導(dǎo)向孔同軸設(shè)置；所述約束環(huán)上設(shè)有多個與導(dǎo)向孔對應(yīng)設(shè)置的軸向孔，所述軸向孔下部具有一使其開口變小的第一楔形面，所述各軸向孔的軸線與對應(yīng)的導(dǎo)向孔的軸線相交；所述各軸向孔中上下滑動地設(shè)有一承壓導(dǎo)柱，所述承壓導(dǎo)柱下部設(shè)有第二楔形面；所述各穿孔中設(shè)有導(dǎo)向滑柱，導(dǎo)向滑柱與一連接桿一端固定連接；所述導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)有翻邊凸模柱，所述連接桿另一端與對應(yīng)的翻邊凸模柱前端連接，所述凸模柱的后端設(shè)有與承壓導(dǎo)柱的第二楔形面滑動接觸的斜面；所述圓環(huán)形翻邊凹模的內(nèi)壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環(huán)形翻邊凹模是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊圍設(shè)構(gòu)成；所述圓環(huán)形翻邊凹模內(nèi)側(cè)設(shè)有一圓環(huán)形脹芯，所述圓環(huán)形脹芯的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環(huán)形脹芯的外壁面與圓環(huán)形翻邊凹模的內(nèi)壁面接觸。
[0007]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述約束環(huán)固定設(shè)置在一底板上；所述底板上設(shè)有多個與約束環(huán)的軸向孔相對的圓孔。
[0008]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述環(huán)形件毛坯周向具有上、下兩圈待翻邊孔，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數(shù)量相同，且分別呈軸向?qū)?yīng)設(shè)置。
[0009]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述翻邊凸模柱后端的斜面傾角與對應(yīng)的承壓導(dǎo)柱的第二楔形面以及軸向孔中的第一楔形面傾角相同。
[0010]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述翻邊凸模柱的前部凸設(shè)有一壓頭，壓頭的前端邊緣設(shè)有周向倒角。
[0011]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述連接桿為螺桿，該螺桿一端與導(dǎo)向滑柱螺紋連接，該螺桿另一端與翻邊凸模柱的前端螺紋連接。
[0012]由上所述，本發(fā)明環(huán)形件翻孔一次性成形模具，采用可定向移動的剛體模塊將整體的機(jī)床壓力轉(zhuǎn)化成不同方向的多個成形壓力的方式，為鈦合金環(huán)類件的翻孔型面的一次性熱成形提供了可能。該方法可以通過調(diào)整成形壓力及成形溫度的方式，針對鈦合金或高強(qiáng)鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調(diào)整模具結(jié)構(gòu)來改變環(huán)形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數(shù)量。該種熱翻孔方法自動化程度高，可實現(xiàn)鈦合金等高比強(qiáng)金屬材料圓周翻孔環(huán)形件的穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。能提高加工的零件精度；改善工人的作業(yè)環(huán)境。本發(fā)明的環(huán)形件翻孔一次性成形模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0014]圖1:為本發(fā)明環(huán)形件翻孔一次性成形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2:為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3A:為本發(fā)明中約束環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3B:為圖3A的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4A:為本發(fā)明中圓環(huán)形翻邊凹模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4B:為本發(fā)明中圓弧段凹模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5A?圖:為本發(fā)明中導(dǎo)向滑柱、連接桿、翻邊凸模柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6A?圖6B:為本發(fā)明中承壓導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7:為本發(fā)明中圓環(huán)形脹芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8:為本發(fā)明中底板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9A?圖9C:為成形加工的流程圖。
[0025]圖1OA:為環(huán)形件毛坯成形前的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖1OB:為環(huán)形件毛坯成形后的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0027]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0028]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具100，所述成形模具100包括有約束環(huán)1，約束環(huán)I內(nèi)側(cè)設(shè)有圓環(huán)形翻邊凹模2，所述圓環(huán)形翻邊凹模2是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊21圍設(shè)構(gòu)成(如圖4A、圖4B所示)，所述圓環(huán)形翻邊凹模2內(nèi)側(cè)設(shè)有一圓環(huán)形脹芯3 (如圖7所示)；所述圓環(huán)形翻邊凹模2的外壁與約束環(huán)I內(nèi)壁之間套設(shè)有待翻孔的環(huán)形件毛坯9 (如圖1OA所示)，所述環(huán)形件毛坯9周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設(shè)有預(yù)制孔91 ;所述多個待翻邊孔可以圍繞環(huán)形件毛坯9周向設(shè)置一圈，也可以設(shè)置上、下兩圈，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數(shù)量相同，且分別呈軸向?qū)?yīng)設(shè)置；本實施方式中，以設(shè)置上、下圈為例進(jìn)行說明。如圖1、圖4A和圖4B所示，所述圓環(huán)形翻邊凹模2上與各個預(yù)制孔91對應(yīng)的位置分別設(shè)有貫通圓環(huán)形翻邊凹模側(cè)壁的穿孔，對應(yīng)上圈的預(yù)制孔91設(shè)有第一穿孔211，對應(yīng)下圈的預(yù)制孔91設(shè)有第二穿孔212 ;如圖1、圖3A和圖3B所示，所述約束環(huán)I內(nèi)壁上與多個預(yù)制孔對應(yīng)的位置分別設(shè)有向約束環(huán)外壁延伸的導(dǎo)向孔，對應(yīng)上圈的預(yù)制孔91設(shè)有第一導(dǎo)向孔11，對應(yīng)下圈的預(yù)制孔91設(shè)有第二導(dǎo)向孔12 ;相對的第一穿孔和第一導(dǎo)向孔同軸設(shè)置，相對的第二穿孔和第二導(dǎo)向孔也同軸設(shè)置；所述約束環(huán)I上設(shè)有多個與導(dǎo)向孔對應(yīng)設(shè)置的軸向孔13，所述各軸向孔13的軸線與對應(yīng)的導(dǎo)向孔的軸線相交；所述軸向孔13下部具有一使軸向孔開口變小的第一楔形面131，該第一楔形面131設(shè)置在軸向孔13內(nèi)靠近約束環(huán)內(nèi)壁一側(cè)(如圖3A所示)；所述各軸向孔13中上下滑動地設(shè)有一承壓導(dǎo)柱4，所述承壓導(dǎo)柱4下部設(shè)有第二楔形面41(如圖6A、圖6B所示)；如圖1、圖5A?圖所示，所述各第一穿孔211中設(shè)有第一導(dǎo)向滑柱51，第一導(dǎo)向滑柱51與一第一連接桿61 —端固定連接；所述第一導(dǎo)向孔11內(nèi)設(shè)有第一翻邊凸模柱71，所述第一連接桿61另一端與對應(yīng)的第一翻邊凸模柱71前端連接；相同地，所述各第二穿孔212中設(shè)有第二導(dǎo)向滑柱52，第二導(dǎo)向滑柱52與一第二連接桿62 —端固定連接；所述第二導(dǎo)向孔12內(nèi)設(shè)有第二翻邊凸模柱72，所述第二連接桿62另一端與對應(yīng)的第二翻邊凸模柱72前端連接；所述第一翻邊凸模柱71和第二翻邊凸模柱72的前部分別凸設(shè)有一壓頭711、721，壓頭的前端邊緣設(shè)有周向倒角；所述第一連接桿和第二連接桿均為螺桿；如圖5C、圖所示，所述第一翻邊凸模柱71和第二翻邊凸模柱72的后端均設(shè)有與承壓導(dǎo)柱的第二楔形面41滑動接觸的斜面；所述各翻邊凸模柱后端的斜面傾角與對應(yīng)的承壓導(dǎo)柱4的第二楔形面41以及軸向孔13中的第一楔形面131的傾角相同；所述圓環(huán)形翻邊凹模2的內(nèi)壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環(huán)形脹芯3的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環(huán)形脹芯3的外壁面與圓環(huán)形翻邊凹模2的內(nèi)壁面接觸。所述約束環(huán)I固定設(shè)置在一底板8上；所述底板8上設(shè)有多個與約束環(huán)的軸向孔13相對的圓孔81 (如圖8所示)。
[0029]使用上述環(huán)形件翻孔一次性成形模具進(jìn)行環(huán)形件翻孔時，首先將承壓導(dǎo)柱的第二楔形面41及其圓柱面、第一翻邊凸模柱71、第二翻邊凸模柱72、第一導(dǎo)向滑柱51、第二導(dǎo)向滑柱52的表面刷液體石墨，自然晾干；在底板8周向放置12個圓弧段凹模塊21圍成圓環(huán)形翻邊凹模2，將環(huán)形件毛坯9周向翻孔的中心位置加工出預(yù)制孔91，然后將環(huán)形件毛坯9放入圓環(huán)形翻邊凹模2的外側(cè)，套入約束環(huán)I，對正零件預(yù)制孔91與約束環(huán)I的相應(yīng)導(dǎo)向孔及圓環(huán)形翻邊凹模2的相應(yīng)穿孔；將導(dǎo)向滑柱連接桿連接后置于圓環(huán)形翻邊凹模2的相應(yīng)穿孔內(nèi)，然后將翻邊凸模柱與連接桿的另一端連接；在圓環(huán)形翻邊凹模2的內(nèi)側(cè)裝入脹芯3 (如圖9A所示)；將模具裝入平臺加熱式液壓機(jī)中，啟動液壓機(jī)對脹芯3加壓，使零件脹緊后升起上平臺；在約束環(huán)的12個軸向孔13里依次放入承壓導(dǎo)柱4，轉(zhuǎn)動承壓導(dǎo)柱4，使之與翻邊凸模柱的斜面正確定位；在底板上插入2?3根熱電偶；將設(shè)備上平臺下降到至距離承壓導(dǎo)柱30?60mm距離，關(guān)閉爐門。開啟溫控臺電源，設(shè)定目標(biāo)溫度650°C?900°C (根據(jù)不同牌號的鈦合金或高強(qiáng)鋼材料的成形特性選擇)，設(shè)定加熱功率(不超過設(shè)備允許最大功率的80%)，開啟加熱系統(tǒng)；當(dāng)設(shè)備顯示的模具溫度至預(yù)設(shè)溫度時，開啟設(shè)備加載，觀察模具的閉合高度，持續(xù)加載至60t?100t，而模具的高度不再發(fā)生明顯變化時(載荷增量大于20t，高度降低小于0.3mm)，表明凸凹模已完全偶合；停止加壓并卸載。關(guān)閉加熱系統(tǒng)，自然冷卻。如圖1OB所示，為成形后的環(huán)形件。
[0030]當(dāng)設(shè)備上平臺下壓時，沿圓周分布的多個等高的承壓導(dǎo)柱受平臺豎直向下的力F1，如圖9B所示，其下端第二楔形面對翻邊凸模柱的斜面施加壓力F2 ;翻邊凸模柱在壓力F2的作用下沿翻邊孔軸向向心移動，最終與翻邊凹模偶合(如圖9C所示)；該熱翻孔成形方法采用可定向移動的剛體模塊將整體的機(jī)床壓力轉(zhuǎn)化成不同方向的多個成形壓力的方式，為鈦合金環(huán)類件的翻孔型面的一次性熱成形提供了可能。該方法可以通過調(diào)整成形壓力及成形溫度的方式，針對鈦合金或高強(qiáng)鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調(diào)整模具結(jié)構(gòu)來改變環(huán)形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數(shù)量。該種熱翻孔方法自動化程度高，可實現(xiàn)鈦合金等高比強(qiáng)金屬材料圓周翻孔環(huán)形件的穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。
[0031]本發(fā)明的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，將設(shè)備的整體豎直壓力分解成多個沿翻孔方向的“向心”壓力，實現(xiàn)了多個模塊的同時運(yùn)動，能夠?qū)h(huán)形零件上數(shù)量眾多的翻孔型面一次成形；減少了熱循環(huán)次數(shù)，避免了由于多次加熱及成形造成材料的過氧化及成形失效的風(fēng)險；可以通過調(diào)整成形壓力及成形溫度的方式針對鈦合金或高強(qiáng)鋼等材料的翻孔成形；同時也可以通過調(diào)整模具結(jié)構(gòu)來改變環(huán)形件的翻孔位置、翻孔方向及翻孔數(shù)量；工藝適應(yīng)性好；能提高加工的零件精度；改善工人的作業(yè)環(huán)境。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述成形模具包括有約束環(huán)，約束環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有圓環(huán)形翻邊凹模，所述圓環(huán)形翻邊凹模的外壁與約束環(huán)內(nèi)壁之間套設(shè)有待翻孔的環(huán)形件毛坯，所述環(huán)形件毛坯周向具有呈間隔排列的多個待翻邊孔，各待翻邊孔的位置上分別設(shè)有預(yù)制孔；所述圓環(huán)形翻邊凹模上與各個預(yù)制孔對應(yīng)的位置分別設(shè)有貫通圓環(huán)形翻邊凹模側(cè)壁的穿孔；所述約束環(huán)內(nèi)壁上與多個預(yù)制孔對應(yīng)的位置分別設(shè)有向約束環(huán)外壁延伸的導(dǎo)向孔；相對的穿孔和導(dǎo)向孔同軸設(shè)置；所述約束環(huán)上設(shè)有多個與導(dǎo)向孔對應(yīng)設(shè)置的軸向孔，所述軸向孔下部具有一使其開口變小的第一楔形面，所述各軸向孔的軸線與對應(yīng)的導(dǎo)向孔的軸線相交；所述各軸向孔中上下滑動地設(shè)有一承壓導(dǎo)柱，所述承壓導(dǎo)柱下部設(shè)有第二楔形面；所述各穿孔中設(shè)有導(dǎo)向滑柱，導(dǎo)向滑柱與一連接桿一端固定連接；所述導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)有翻邊凸模柱，所述連接桿另一端與對應(yīng)的翻邊凸模柱前端連接，所述凸模柱的后端設(shè)有與承壓導(dǎo)柱的第二楔形面滑動接觸的斜面；所述圓環(huán)形翻邊凹模的內(nèi)壁面呈上大下小的第一圓錐面，所述圓環(huán)形翻邊凹模是由多個形狀相同的圓弧段凹模塊圍設(shè)構(gòu)成；所述圓環(huán)形翻邊凹模內(nèi)側(cè)設(shè)有一圓環(huán)形脹芯，所述圓環(huán)形脹芯的外壁面呈上大下小的第二圓錐面，所述圓環(huán)形脹芯的外壁面與圓環(huán)形翻邊凹模的內(nèi)壁面接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述約束環(huán)固定設(shè)置在一底板上；所述底板上設(shè)有多個與約束環(huán)的軸向孔相對的圓孔。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述環(huán)形件毛坯周向具有上、下兩圈待翻邊孔，每圈中的待翻邊孔呈間隔排列，上、下圈中的待翻邊孔數(shù)量相同，且分別呈軸向?qū)?yīng)設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述翻邊凸模柱后端的斜面傾角與對應(yīng)的承壓導(dǎo)柱的第二楔形面以及軸向孔中的第一楔形面傾角相同。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述翻邊凸模柱的前部凸設(shè)有一壓頭，壓頭的前端邊緣設(shè)有周向倒角。
6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形件翻孔一次性成形模具，其特征在于:所述連接桿為螺桿，該螺桿一端與導(dǎo)向滑柱螺紋連接，該螺桿另一端與翻邊凸模柱的前端螺紋連接。
【文檔編號】B21D37/10GK104128500SQ201410323067
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】張濤, 付明杰, 韓秀全, 吳為, 張榮霞 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所