[发明专利]一种铝合金枝芽类壳体零件多向挤压成形工艺及模具

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料塑性加工工艺及成形技术领域，特别涉及用于铝合金枝芽类壳体零件的成形。

背景技术

铝合金由于具有强度高、耐腐蚀、重量轻(比重约为钢的三分之一)、加工性好适宜于压制、焊接、锻造等多种加工的特点，符合工业应用及航空航天应用领域的选材标准。铝合金枝芽类壳体零件因其质量轻，耐高压的特点在武器装备、航空和动力工程、石油和煤气工业等领域大量使用。由于其特殊的形状及关键的作用，对其制造工艺提出了严格的要求。目前铝合金枝芽类壳体零件生产方式主要有机械加工、分体制造后焊接或铸造方式加工，但存在着以下主要问题：

单纯的机械加工方法表面精度高，但生产效率低、原材料浪费严重，并且产品的强度及各种性能达不到要求。

用铸造的方法可制成形状复杂的壳体，如箱体、机座等，但由于铸造组织粗大，存在汽孔、砂眼、裂纹等缺陷，严重影响铸件的质量，容易造成产品报废。壳体铸件在实际生产中受熔炼、浇注、砂芯、结构等影响，壳体零件要求强度高，壁厚相差大，凝固过程中易产生应力集中，引起裂纹。传统的铸造加工产品性能低，难以保证应有的机械强度，且成型过程中存在的隐形缺陷导致高的废品率。

焊接结构由于受到制造过程中各种因素的影响，往往会产生裂纹、未焊透、未熔合，夹渣和气孔等各种缺陷。这些缺陷将影响结构的疲劳性能，使结构的强度大大降低，为结构的安全运行埋下隐患。这些缺陷也严重降低焊缝的力性能、致密性和焊件的使用性能。铝合金焊接结构在重复外力作用下，往往发生疲劳断裂。疲劳破坏过程一般很难觉察到，因此疲劳断裂具有很大的危险性。有数据表明，铝合金焊接构件中90％的断裂是由于焊接接头处的疲劳破坏引起的。特别是枝芽类铝合金壳体零件其枝芽部位一般都是承力部位，因而制造工艺对于枝芽类壳体零件的可靠性有着至关重要的作用。如果采用整体传统挤压成形的方式，则可以弥补上述工艺的缺陷，但是由于挤压成形方式的特点，对于枝芽类壳体零件这类的复杂零件，一般需多道工序完成，严重地影响了生产效率。另外，多次的成形前加热也会严重地影响零件的性能。

中国专利：200810046626.0公开了一种“7A04铝合金机匣体类零件多向模锻工艺与模具”，但是该套装置仍然需要多道次成形，而预锻成形和终端成形道次之间的接合给零件的成形精度和模具的设计及制造都带来相关的问题，另外，该模具在实际操作中还存在许多不方便之处。

发明内容

本发明的主要目的是综合以上所述现有技术存在的不足，提出一种铝合金枝芽类壳体零件多向挤压成形工艺及模具，利用所设计的多向加载设备进行成形，目的在于有效克服现有传统挤压成形和铸造、焊接等制造工艺所存在的自身缺陷带来的问题。同时本发明中的模具结构简单、成形性好。

本发明所采用的一种铝合金枝芽类壳体零件多向挤压成形模具，包括主动径向外套、分瓣凹模和垂直凸模；分瓣凹模为两个垂直对称结构，固定在各自的分瓣凹模冲程机构上水平相向或者相反移动，合模后为有底无盖桶体状，且内部为零件形状的模腔；主动径向外套套于分瓣凹模外部，由滑动机构带动上下移动，主动径向外套内模面与分瓣凹模的外模面相合；垂直凸模固定在分瓣凹模上方的垂直凸模冲程机构上，对准固定分瓣凹模的模腔开口。

所述的主动径向外套固定在开有供垂直凸模穿行的开孔的上联接模板，上联接模板固定于滑块做上下移动。

所述的分瓣凹模安装在导轨座板之上，导轨座板沿分瓣凹模移动方向开设有T型导轨，分瓣凹模底部具有嵌入T型导轨的导条；所述的分瓣凹模外侧通过联接机构固定在水平冲程机构上，所述的联接机构包括联接头、连接杆、连接模板，联接头嵌固于分瓣凹模的外侧，连接杆连接联接头和连接模板；连接模板固定于水平冲程机构上。

所述的分瓣凹模的外部形成圆台结构，主动径向外套的内模面与分瓣凹模的外模面相合，将主动径向外套对分瓣凹模的加载力分解成垂直加载力和水平加载力。

所述的分瓣凹模的外部圆台结构为7°的锥形斜面。

本发明所采用的一种铝合金枝芽类壳体零件多向挤压成形工艺，其顺序包括：下料、预加热、挤压、加热、镦口部步骤，其中，挤压步骤中使用多向挤压模具对铝合金枝芽类壳体零件毛坯进行多向挤压，将毛坯放入模具的模膛，在连续动作下将铝合金枝芽类壳体零件一次成型。

所述的挤压步骤中，毛坯放入模具的模膛后，先向下放下多向挤压模具中的主动径向外套，等主动径向外套与两个分瓣凹模相碰后，同时驱动两个分瓣凹模相对运动，待分瓣凹模完全合模后，启动垂直凸模向下冲孔，使得铝合金枝芽类壳体零件继续成形。