[发明专利]一种钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具及工作方法

权利要求书

1.一种钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：包括驱动凸轮、滚轮座、胀瓣和型箍，所述型箍的膨胀系数比待加工筒体材料的膨胀系数小；

所述驱动凸轮圆周上对称、均匀分布凸齿，相邻两个凸齿之间的连接处为弧形内凹的过渡区，过渡区包括一体连接的曲率较小的陡部和曲率较大的缓部，陡部和缓部之间圆润过渡；所述驱动凸轮的中心通过转轴、锥副齿轮连接电机的输出端；

所述滚轮座的位置与驱动凸轮的凸齿对应，滚轮座包括U型本体，U型本体包括上下各一个自由端，上自由端末端加工成圆弧形状，上下自由端的中部竖直方向开孔，孔内插入并固定滚轮的轴两端，滚轮滚动过程中可与驱动凸轮凸齿和过渡区侧面紧密抵接；

所述胀瓣为分层结构，各层自由端的型面形状不同，通过螺钉在竖直方向上拧紧固定，通过竖直方向的叠加确定待加工的型面；所述滚轮座的封闭端与所述胀瓣中部的分层结构固定连接；所述胀瓣的底部沿径向方向安装滑道，胀瓣可沿滑道滑行；

所述型箍包括两个半环形的左支和右支，左支和右支的一端通过销钉铰接，两个自由端通过锁扣调整和紧固；

所述型箍套在待加工筒体的侧壁外，驱动凸轮与待加工筒体同心，通过过渡区或凸齿推动滚轮，从而均匀推动胀瓣沿径向方向向外。

2.根据权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述凸齿的个数为12-20个。

3.根据权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述胀瓣和待加工筒体之间安装压力传感器，压力传感器向计算机反馈信号，由计算机控制电机旋转角度，带动驱动凸轮旋转相应角度，从而调整滚轮在凸齿或过渡区上的位置，进而调整胀瓣沿径向方向向外推动待加工筒体侧壁的行程。

4.根据权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述U型本体两个自由端的长度超出滚轮，并且高度略高于驱动凸轮的厚度，驱动凸轮可以伸入U型本体两个自由端之间与滚轮的侧面抵接。

5.根据权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述滚轮的侧面竖直方向加工成条状凸纹，所述驱动凸轮的凸齿和过渡区侧面竖直方向加工成条状凹槽，所述凸纹和凹槽形状和位置相互匹配。

6.根据权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述锁扣包括卡扣和卡钩，卡钩挂入卡扣内后锁紧固定；卡扣和卡钩底部各一体连接一个长椭圆形旋转固定部，旋转固定部两端开设螺纹孔；型箍两个自由端各开设一个长方形安装孔，安装孔两侧各开设一个螺纹孔，卡扣和卡钩的旋转固定部可先插入安装孔后垂直旋转90°后，待旋转固定部的螺纹孔和安装孔两侧的螺纹孔重合后，螺栓拧紧固定，完成安装。

7.根据权利要求6所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具，其特征在于：所述卡扣包括垂直锁紧结构和U型锁条，所述垂直锁紧结构包括一体成型且互相垂直的竖直结构和水平结构，水平结构内部平行开设两个水平通孔，竖直结构内部对应开设两个竖直通孔，竖直通孔与水平通孔垂直连通；U型锁条的两个自由端上均匀排布卡合柱，通过水平通孔可移动插接在水平结构内，所述U型锁条的两个自由端的末端固定连接限位块；还包括定位螺杆，定位螺杆底部加工成圆柱形内凹部，其形状与卡合柱相匹配，定位螺杆可通过竖直通孔拧入后与水平结构中的U型锁条的卡合柱卡紧。

8.一种如权利要求1所述的钛合金薄壁筒形件弧形凹面的热胀形模具的工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)安装

先将各个胀瓣收回模具中心，置于驱动凸轮的外周，然后将待加工筒体套在胀瓣外周，再将型箍套在待加工筒体外侧，通过锁扣锁紧型箍，通过型箍架置于待加工成内凹R型面的位置，以上作为零件和工装整体；

(2)热成型

将上述组装好的零件和工装整体放置于热成型炉内，先调整炉内温度至750℃，然后开启电机，通过胀瓣和待加工筒体之间安装的压力传感器向计算机反馈信号，由计算机控制电机旋转角度，带动驱动凸轮旋转相应角度，从而调整滚轮在凸齿或过渡区上的位置，进而调整胀瓣沿径向方向向外推动待加工筒体侧壁的行程，保温750℃持续时间2h；

(3)冷却

加工成型后，停止加热,在热成型炉内吹入氩气冷却至室温，然后取出零件和工装整体；

(4)拆卸取件

先打开型箍的锁扣，取下型箍，移走型箍架，然后将各个胀瓣收回模具中心，取下加工成型的筒体。