專利名稱：一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于旋壓成形加工領域，具體是一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模。
背景技術：
經過幾十年的發(fā)展，旋壓技術在薄壁、形狀復雜、輕量化整體構件的近凈成形中發(fā)揮著越來越重要的作用。大型復雜曲母線薄壁構件是航空航天和兵器工業(yè)中普遍采用的一類零件，如航空發(fā)動機罩、整體火箭發(fā)動機構件、壓氣機錐體、人造衛(wèi)星和導彈的鼻錐、兵器工業(yè)中的藥型罩等。航空航天等高技術產業(yè)的發(fā)展，要求在不影響外表氣動性的前提下，提高這類零件的強度和剛度，從而優(yōu)化飛機、火箭和導彈等的整體性能。為此，需要在這些零件內部設計環(huán)形加強筋。但是，這種帶橫向內筋的大型復雜曲母線薄壁結構給構件的成形、 芯模的結構設計和工件的脫模帶來了極大的挑戰(zhàn)。西北工業(yè)大學在公開號為CN101497099的專利申請中，公開了一種帶橫向內筋構件旋壓成形芯模；西北工業(yè)大學在申請?zhí)枮?01010535565. 1的專利申請中公開了一種帶橫向內筋大型復雜曲母線薄壁構件旋壓成形芯模。該芯模由芯模頭部、夾板和芯模尾部三部分組成。其中的夾板為帶定位凸臺的中空旋轉體，芯模尾部則為三級階梯軸狀。利用上述發(fā)明創(chuàng)造提出的芯模，可以解決帶橫向內筋錐形旋壓件和復雜曲母線薄壁構件的脫模問題。但是，由于帶橫向內筋大型復雜曲母線薄壁旋壓件的內筋位于形狀接近筒形的工件口部，如果采用與CN101497099和201010535565. 1相似的芯模結構，則在進行工件的脫模時， 需要將芯模頭部和夾板整體取下，然后再將主動夾塊和被動夾塊一塊塊取出，最后再將芯模頭部取出，這樣才能實現(xiàn)工件的順利脫模。由于大型復雜薄壁殼體旋壓的芯模頭部和夾板的形狀尺寸較大、質量較重，因此進一步增加了脫模過程的難度。而且，由于工件壁厚非常薄，在采用上述旋壓芯模及其脫模方法進行工件脫模的過程中難免會劃傷工件內壁或者導致工件變形。另外，每旋壓成形一個工件，便要進行一次如此繁復的卸模工作，而在旋壓下一工件之前，又要再一次進行模具的組合安裝與調試工作，故而延長了生產周期，降低了生產效率，增加了生產成本，加大了工人的勞動強度，而且，反復的卸模和安裝、調試模具對工件的成形質量和成形精度也有影響。因此，迫切需要對帶橫向內筋大型復雜曲母線薄壁構件的旋壓成形芯模結構進行改進，并提出一種無需將芯模頭部與夾板等整體取下就可方便實現(xiàn)工件脫模的方法。
發(fā)明內容為了保證帶橫向內筋大型復雜曲母線薄壁構件能夠順利旋壓成形和脫模，并達到縮短生產周期、提高生產效率、降低生產成本、減小勞動強度、提高工件成形質量和成形精度的目的，本發(fā)明提出了一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模。本發(fā)明包括芯模主體、夾板和套環(huán)，夾板和套環(huán)的中心孔為安裝定位孔。其中芯模主體的曲母線端和夾板的外形為與成形工件內形相配合的曲母線形，并且夾板和套環(huán)的中心孔的軸線重合。夾板安裝在由芯模主體的曲母線端的大端面形成的安裝面的外側，并且夾板外圓的弧形面與芯模主體的曲母線形端的外圓周表面光滑連接。夾板的大端面與套環(huán)外圓周表面臺階形成的端面貼合。套環(huán)套裝在芯模軸上，并且套環(huán)的小直徑端嵌入夾板與芯模主體的芯模軸之間，與芯模主體的曲母線形端與芯模軸之間的安裝面貼
I=I O芯模主體的曲母線端的外形為與成形工件內表面相同的曲母線形，芯模主體的曲母線端的軸向長度為工件非筋部的軸向長度與夾板軸向長度之差。芯模軸的直徑與套環(huán)的內徑相同，并且芯模軸的直徑為工件內表面最大直徑的1/2 2/3，芯模軸的長度為套環(huán)軸向長度的2倍 2. 5倍。在芯模軸的圓柱面上具有對稱分布的兩個螺紋孔，用于與套環(huán)的連接。夾板固定安裝在曲母線端的安裝面外側。夾板的外形為與成形工件內表面相同的曲母線形，使得該夾板與芯模主體的曲母線端上的安裝面貼合端的外徑小于夾板與套環(huán)貼合端的外徑。夾板的大端面的外徑與工件內表面的最大直徑相同，夾板小端面的直徑須略小于芯模凹槽的直徑。夾板是由主動夾塊、第一被動夾塊、第二被動夾塊和第三被動夾塊組成的中空圓形構件。所述的主動夾塊的外形為梯形，并且所述的主動夾塊的上底和下底的表面均為弧形。主動夾塊下底弧形的弦長須略大于主動夾塊上底弧形的的弦長；主動夾塊上底的弧形邊所對應的圓心角為20 50度。第三被動夾塊的外形為扇形，其圓心角為120度。第一被動夾塊和第二被動夾塊是對稱的兩個夾塊，是將夾板去除主動夾塊和第三被動夾塊后的剩余部分一分為二而成。套環(huán)的外圓周表面為階梯狀，其小直徑端的外徑與夾板的內徑相同，小直徑端的軸向長度與夾板的軸向長度相同；套環(huán)的大直徑端直徑與工件內表面的最大直徑相同，其軸向長度與工件筋部的軸向長度和2倍工件軸向加工余量之和相同；套環(huán)通過大直徑端的外壁上對稱分布的兩個內徑向六角螺栓固定安裝在芯模軸上；套環(huán)的小直徑端與大直徑端之間的臺階形成的端面外緣處有一凹臺階，該臺階的軸向長度與工件筋部的軸向長度相同，該臺階的高度與工件筋部的筋部高度的最小值相同；當套環(huán)與夾板配合后，所述的凹臺階形成了芯模凹槽。在組成套環(huán)的第一半環(huán)套和第二半環(huán)套的大直徑端的端面，分別有一軸向沉頭螺紋孔，將螺栓裝入該沉頭螺紋孔內，用于卸除套環(huán)。通過公式確定套環(huán)小直徑端的外半徑和內半徑的差值ΔΓ，通過公式( 確定夾板退出工件筋部所需的最小內移量Armin，保證組成夾板的四個夾塊能夠沿芯模周向、徑向和軸向移動并取出。
權利要求1. 一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，包括芯模主體(3)、夾板(4)和套環(huán) (5)，夾板(4)和套環(huán)(5)的中心孔為安裝定位孔；其特征在于，a.芯模主體(3)的曲母線端(7)和夾板的外形為與成形工件內形相配合的曲母線形，并且夾板(4)和套環(huán)(5)的中心孔的軸線重合；夾板(4)安裝在由芯模主體(3)的曲母線端(7)的大端面形成的安裝面(10)外側，并且夾板(4)外圓的弧形面與芯模主體(3) 的曲母線形端(7)的外圓周表面光滑連接；夾板的大端面與套環(huán)( 外圓周表面臺階形成的端面貼合；套環(huán)( 套裝在芯模軸(8)上，并且套環(huán)( 的小直徑端嵌入夾板(4)與芯模主體(3)的芯模軸(8)之間，與芯模主體(3)的曲母線形端(7)與芯模軸(8)之間的安裝面(10)貼合；b.芯模主體(3)的曲母線端(7)的外形為與成形工件內表面相同的曲母線形，芯模主體(3)的曲母線端(7)的軸向長度為工件非筋部( 的軸向長度與夾板(4)軸向長度之差； 芯模軸(8)的直徑與套環(huán)(5)的內徑相同，并且芯模軸(8)的直徑為工件內表面最大直徑的1/2 2/3，芯模軸(8)的長度為套環(huán)(5)軸向長度的2倍 2. 5倍；在芯模軸(8)的圓柱面上具有對稱分布的兩個螺紋孔，用于與套環(huán)(5)的連接；c.夾板的外形為與成形工件內表面相同的曲母線形，使得該夾板(4)與芯模主體 (3)的曲母線端(7)上的安裝面(10)貼合端的外徑小于夾板(4)與套環(huán)(5)貼合端的外徑；夾板(4)的大端面的外徑與工件內表面的最大直徑相同，夾板(4)小端面的直徑須略小于芯模凹槽(6)的直徑；d.夾板(4)是由主動夾塊(11)、第一被動夾塊(12)、第二被動夾塊(1 和第三被動夾塊(14)組成的中空圓形構件；所述的主動夾塊(11)的外形為梯形，并且所述的主動夾塊(11)的上底和下底的表面均為弧形；主動夾塊(11)下底弧形的弦長須略大于主動夾塊 (11)上底弧形的的弦長；主動夾塊(11)上底的弧形邊所對應的圓心角為20 50度；第三被動夾塊(14)的外形為扇形，其圓心角為120度；第一被動夾塊(1 和第二被動夾塊(13) 是對稱的兩個夾塊，是將夾板(4)去除主動夾塊(11)和第三被動夾塊(14)后的剩余部分一分為二而成；e.套環(huán)(5)的外圓周表面為階梯狀，其小直徑端的外徑與夾板(4)的內徑相同，小直徑端的軸向長度與夾板的軸向長度相同；套環(huán)(5)的大直徑端直徑與工件內表面的最大直徑相同，其軸向長度與工件筋部(1)的軸向長度和2倍工件軸向加工余量之和相同；套環(huán)( 通過大直徑端的外壁上對稱分布的兩個內徑向六角螺栓固定安裝在芯模軸(8)上； 套環(huán)(5)的小直徑端與大直徑端之間的臺階形成的端面外緣處有一凹臺階，該臺階的軸向長度與工件筋部(1)的軸向長度相同，該臺階的高度與工件筋部(1)的筋部高度的最小值相同；當套環(huán)(5)與夾板(4)配合后，所述的凹臺階形成了芯模凹槽(6)；f.在組成套環(huán)(5)的第一半環(huán)套(1 和第二半環(huán)套(16)的大直徑端的端面，分別有一軸向沉頭螺紋孔，將螺栓裝入該沉頭螺紋孔內，用于卸除套環(huán)(5)；m.通過公式(1)確定套環(huán)(5)小直徑端的外半徑和內半徑的差值Δ r，通過公式(2) 確定夾板⑷退出工件筋部⑴所需的最小內移量Armin，保證組成夾板⑷的四個夾塊能夠沿芯模周向、徑向和軸向移動并取出。Ar= Armin+(5 ~ 15)mm (1)Armm = ^R22+(R2 -O2 _2R2(R2 -i)cos(arcsin(及2 sin(^/3)/(i 2- ))-π/3)(2)在式(1),(2)中，Ar為套環(huán)(5)小直徑端的外半徑和內半徑的差值，Armin為夾板(4) 退出工件筋部(1)所需的最小內移量，&為夾板(4)大端面的外半徑，t為該處工件的內筋尚度。
2.如權利要求1所述一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，其特征在于，芯模主體⑶的芯模軸⑶的直徑與套環(huán)(5)的內徑相同；芯模主體(3)的芯模軸⑶與套環(huán) (5)的內孔配合；套環(huán)(5)的小直徑端的外徑與夾板⑷的內徑相同，用于和夾板⑷的內孔配合；芯模主體C3)的另一端與旋壓機主軸連接的卡盤端(9)，在該連接卡盤的端面有用于安裝旋壓機主軸的凹槽；芯模主體(3)的曲母線端(7)的小端端面中心有用于吊裝芯模的孔。
3.如權利要求1所述一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，其特征在于，夾板 ⑷的內徑與套環(huán)(5)的小直徑端的外徑相同；夾板⑷小端面的直徑略小于芯模凹槽(6) 的直徑；在組成夾板(4)的各夾塊上分別開有將夾板(4)和芯模主體( 固連的螺紋通孔。
4.如權利要求1所述一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，其特征在于，套環(huán) (5)是由兩個圓心角為180度的第一半環(huán)套(1 和第二半環(huán)套(16)組成的中空圓形構件， 并且第一半環(huán)套(15)和第二半環(huán)套(16)的結構形狀相同。
5.如權利要求3所述一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，其特征在于，組成夾板的各夾塊的端面上均有與芯模主體(3)的曲母線端(7)相連接所用的沉頭通孔。
6.如權利要求4所述一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模，其特征在于，在套環(huán)( 大直徑端的外壁上對稱的分布有兩個徑向螺栓安裝孔，該安裝孔的分別位于第一半環(huán)套(1 和第二半環(huán)套(16)上，用于將套環(huán)( 與芯模軸(8)固連；在第一半環(huán)套(15) 和第二半環(huán)套(16)的大直徑端的端面，分別有一軸向沉頭螺紋孔，將螺栓裝入該沉頭螺紋孔內，用于卸除套環(huán)(5)。
專利摘要一種用于帶橫向內筋件后移脫模的旋壓芯模。芯模主體的曲母線端和夾板的外形為與成形工件內形相配合的曲母線形。夾板安裝在由芯模主體的曲母線端的大端面形成的安裝面外側。套環(huán)套裝在芯模軸上，并且套環(huán)的小直徑端嵌入夾板與芯模主體的芯模軸之間，與芯模主體的曲母線形端與芯模軸之間的安裝面貼合。夾板的小端面與芯模主體曲母線端安裝面的外側貼合，并且夾板外圓的弧形面與芯模主體的曲母線形端的表面光滑連接。夾板的大端面與套環(huán)外圓周表面臺階形成的端面貼合。本實用新型輕松、方便地實現(xiàn)帶橫向內筋大型復雜曲母線薄壁構件旋壓工件的脫模，并提高了工件成形質量和成形精度，具有生產周期短、生產效率高、生產成本低和工人勞動強度小的特點。
文檔編號B21D37/10GK202129356SQ20112019253
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權日2011年6月9日
發(fā)明者楊合, 江志強, 秦亞濤, 詹梅, 陳飛 申請人:西北工業(yè)大學