[发明专利]一种钛合金薄壁翼片精确成形模具

说明书

一种钛合金薄壁翼片精确成形模具，包括方形凸模、左、右分瓣凹模和轴向凹模套；左、右分瓣凹模为两个垂直非对称结构，固定在各自的凹模冲程机构上水平移动，分瓣凹模合模后内部为零件形状的模腔；轴向凹模套套于分瓣凹模外部，由滑动机构带动轴向凹模套上下移动，轴向凹模套内模面与分瓣凹模的外模面相合；方形凸模固定在分瓣凹模上方的凸模冲程机构上，对准模腔开口；模腔的上方设有型腔，型腔和模腔之间带有斜坡端面，并设置不等长的工作带和促流角。本发明能一次多向挤压出成形件，有效克服传统工艺所存在的自身缺陷带来的问题，模具的设计及制造简便，提高成形效率和成形精度，成形件综合力学性能好，并且降低了生产成本，适用于大批量生产。

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁翼片精确成形模具。

背景技术

翼片是导弹上的一个重要部件，它在导弹飞行的过程中保证导弹有良好的操纵性和稳定性，实现导弹的机动飞行，最后精确击毁目标的目的。钛合金具有强度高、抗腐蚀性强、比重轻、在高温和低温下性能稳定等特性，是制备导弹尾翼的常用材料。采用传统机械切削工艺成形导弹尾翼，容易造成金属流线的被切断，使得尾翼的强度、耐腐蚀性和其他的力学性能降低，最终会限制尾翼的使用范围和寿命，同时机械加工工艺复杂，难度大，工序多，周期长，且要将90％以上的钛合金转化成切屑，使生产成本进一步提高。采用精铸或压铸工艺，虽可提高材料利用率，但由于尾翼翼端尺寸极小，造成在成型时难以充满，且尾翼成形对尺寸精度、力学性能及其均匀性要求高，铸造尾翼的机械性能达不到使用要求。采用搅拌摩擦焊也可以生产变壁厚异形构件，对于一些特殊结构部位焊接成形。但是搅拌摩擦焊的焊接部位强度比较低，成形后容易留下残余应力等缺陷，容易受力后产生断裂。而且并不是所有的材料(塑性差的钛合金)都适合搅拌摩擦焊，应用局限性比较明显。目前，采用热挤压成形，将坯料加热到成形温度后放到冷或稍加预热的模具中成形，由于尾翼翼端壁厚差较大，造成成形过程中翼端金属流速不一致，同时由于成形过程模具受热、散热的随意性大，导致坯料温度不均匀，变形抗力波动大，组织结构差异，力学性能差，同时使挤压件残余应力大，易产生变形，产品精度难以保证，有时甚至产生开裂等缺陷。造成尾翼成品率低，材料及加工浪费，成本居高不下的局面。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种钛合金薄壁翼片精确成形模具，能够有效克服传统机械挤压成形和铸造、焊接制造工艺所存在的自身缺陷带来的问题，模具结构简单、成形效率和成形精度高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种钛合金薄壁翼片精确成形模具，包括方形凸模、左分瓣凹模、右分瓣凹模和轴向凹模套；左、右分瓣凹模为两个垂直非对称结构，固定在各自的水平冲程机构上水平相向或者相反移动，左、右分瓣凹模合模后内部为成形件形状的模腔；轴向凹模套套于分瓣凹模外部，由滑动机构带动轴向凹模套上下移动，轴向凹模套内模面与分瓣凹模的外模面相合；方形凸模固定在分瓣凹模上方的垂直冲程机构上，对准固定分瓣凹模的模腔开口；所述的模腔的上方设有放置坯料的型腔，型腔和模腔之间带有促进金属流动的斜坡端面，斜坡端面和模腔之间设置不等长的工作带和促流角。

所述的斜坡端面角度为45°。

所述的不等长的工作带设置原则为壁厚的部分工作带长为25mm，壁薄的部分工作带长为5mm。

所述的促流角为5°，促流高度为10mm。

所述的分瓣凹模的外部形成圆台结构，轴向凹模套的内模面与分瓣凹模的外模面相贴合。

所述的分瓣凹模的外部圆台结构为7°的锥形斜面。

所述的轴向凹模套固定在开有供方形凸模穿行的通孔的上联接模板，上联接模板固定于滑块做上下移动，从而构成带动轴向凹模套上下移动的滑动机构。

所述的左、右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。