一種鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑性加工領(lǐng)域，是一種鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具。
【背景技術(shù)】
[0002] 異形環(huán)形工件的常用制造方法有輾軋、脹形和切削，本發(fā)明所成形鈦合金異形環(huán) 為薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件，環(huán)形工件內(nèi)外均為異形且壁厚較均勻，環(huán)形工件輾軋由于工藝 和設(shè)備限制很難成形該類型環(huán)形工件，并且對于壁厚很薄的異形環(huán)形工件，剛度較差，在輾 軋過程中容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致無法成形或者最終圓度得不到保證，并且由于受軋制工 藝及設(shè)備局限性的影響，其尺寸精度一般不高，只有在環(huán)軋件形狀較理想和設(shè)備性能較優(yōu) 異的情況下，其尺寸精度才能達到相應(yīng)尺寸的3%。~5%。；采用切削方法加工該類型環(huán)形工 件，浪費材料，且會破壞金屬流線，性能難保證；采用脹形法成形該類型環(huán)形工件，不會產(chǎn)生 材料浪費，環(huán)形工件質(zhì)量好、精度高。
[0003] 2009年2月18日公開的中國發(fā)明專利說明書CN101367104A公開了一種汽輪發(fā) 電機護環(huán)外補液液壓脹形強化工藝，使護環(huán)在液體壓力作用下產(chǎn)生塑性變形進行脹形，從 而強化護環(huán)，提高精度，但該方法是靠液體與環(huán)形工件內(nèi)表面的柔性接觸來冷脹形矩形環(huán) 形工件，只適用于脹形變形抗力小的材料，不適用于鈦合金環(huán)形工件等難變形材料的熱脹 形。韓秀全等對TC4鈦合金筒形件分瓣模熱脹形工藝進行了研宄（韓秀全，張濤，付明杰， 馬巖，黃春.TC4鈦合金筒形件分瓣熱脹形工藝研宄.航空制造技術(shù).2014. 4)，通過分瓣模 熱脹形的提高矩形環(huán)形工件的精度，但其不能成形異形環(huán)形工件。2011年11月24日公開 的中國發(fā)明專利說明書CN102489596A公開了一種鈦合金矩形環(huán)形工件熱脹形成異形環(huán)形 工件的方法，矩形環(huán)形工件在凸模的作用下，脹形成為錐形環(huán)形工件，并通過環(huán)形工件的旋 轉(zhuǎn)，多次脹形，提高環(huán)形工件的精度，但該方法只有凸模，只能成形錐形、矩形等結(jié)構(gòu)簡單的 環(huán)形工件，不能成形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的異形環(huán)形工件，并且環(huán)形工件外表面精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能成形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的異形環(huán)形工件，并且環(huán)形工件外 表面精度較低的不足，本發(fā)明提出了一種環(huán)形工件的脹形模具。
[0005] 本發(fā)明包括芯軸、η個支架、η個凸模、凹模和底座；在所述底座的上表面均布有η 個滑軌，各滑軌的走向為該底座的徑向；所述各支架下表面的滑槽分別與位于底座上表面 的各滑軌嵌合，組合成為圓形的組合體；圓錐形芯軸的小直徑端位于所述的組合體內(nèi)，并與 各支架的內(nèi)表面貼合；所述芯軸的下端面與底座的上表面之間的間距為所述支架垂直高度 的1/3 ;η個凸模分別固定在各支架上；兩個半圓形的凹模瓣對合成為圓形的凹模并套裝在 各凸模的外表面；所述凹模的內(nèi)表面和所述凸模的外表面均為工件的成形面；所述凸模的 厚度+所處位置的支架的厚度+芯軸的直徑=毛坯的內(nèi)徑。
[0006] 所述芯軸表面與該芯軸中心線之間的夾角為5~10°。
[0007] 所述由η個支架組合而成的組合體的內(nèi)表面為與芯軸外表面配合的斜面；所述支 架由一塊弧形的豎直板和一塊水平板組成，并且該豎直板位于水平板上表面的一端，在所 述水平板下表面長度方向的中心有貫通該水平板長度方向的滑槽，該滑槽與底座上表面的 滑軌配合；所述豎直板的兩個表面均為曲面，該曲面的曲率與芯軸的曲率相同，當(dāng)η個支架 組合成為圓形的組合體后，由各豎直板的一個表面組成了與所述芯軸的外表面配合的組合 體內(nèi)表面；所述組合體的內(nèi)表面為與芯軸外表面配合的斜面；在所述豎直板上有連接孔；
[0008] 所述豎直板兩側(cè)邊和水平板的兩側(cè)邊為角度相同的斜邊，使所述支架呈扇形；該 扇形角β通過公式（2)確定
【主權(quán)項】
1. 一種鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，包括芯軸、n個支架、n個 凸模、凹模和底座；在所述底座的上表面均布有n個滑軌，各滑軌的走向為該底座的徑向； 所述各支架下表面的滑槽分別與位于底座上表面的各滑軌嵌合，組合成為圓形的組合體； 圓錐形芯軸的小直徑端位于所述的組合體內(nèi)，并與各支架的內(nèi)表面貼合；所述芯軸的下端 面與底座的上表面之間的間距為所述支架垂直高度的1/3 ;n個凸模分別固定在各支架上； 兩個半圓形的凹模瓣對合成為圓形的凹模并套裝在各凸模的外表面；所述凹模的內(nèi)表面和 所述凸模的外表面均為工件的成形面；所述凸模的厚度+所處位置的支架的厚度+芯軸的 直徑=毛坯的內(nèi)徑。
2. 如權(quán)利要求1所述鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，所述芯軸 表面與該芯軸中心線之間的夾角為5~10°。
3. 如權(quán)利要求1所述鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，所述由n個 支架組合而成的組合體的內(nèi)表面為與芯軸外表面配合的斜面；所述支架由一塊弧形的豎直 板和一塊水平板組成，并且該豎直板位于水平板上表面的一端，在所述水平板下表面長度 方向的中心有貫通該水平板長度方向的滑槽，該滑槽與底座上表面的滑軌配合；所述豎直 板的兩個表面均為曲面，該曲面的曲率與芯軸的曲率相同，當(dāng)n個支架組合成為圓形的組 合體后，由各豎直板的一個表面組成了與所述芯軸的外表面配合的組合體內(nèi)表面；所述組 合體的內(nèi)表面為與芯軸外表面配合的斜面；在所述豎直板上有連接孔； 所述豎直板兩側(cè)邊和水平板的兩側(cè)邊為角度相同的斜邊，使所述支架呈扇形；該扇形 角0通過公式⑵確定
(2) 公式（2)中，R為凸模外表面最小曲率半徑，S為凸模徑向總移動距離，n為分瓣數(shù)，0 為凸模外表面弧線角度。
4. 如權(quán)利要求1所述鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，所述底座 的中心有貫通的芯軸孔，該芯軸孔的直徑與芯軸大直徑端的直徑相同。
5. 如權(quán)利要求1所述鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，組成所述 凹模的兩個凹面瓣相結(jié)合的表面為臺階狀，形成了用于兩個半圓環(huán)相互嵌合的止口。
6. 如權(quán)利要求1所述鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，其特征在于，所述凸模 為弧形的塊狀，該凸模的內(nèi)表面的曲率與支架外表面的曲率相同，該凸模外表面的形狀需 與環(huán)形工件成形要求一致。
【專利摘要】一種鈦合金薄壁復(fù)雜異形環(huán)形工件脹形模具，包括芯軸、n個支架、n個凸模、凹模和底座。在底座的上表面均布有n個滑軌，各支架分別嵌裝在各滑軌上，組合成為圓形的組合體。芯軸的小直徑端位于所述的組合體內(nèi)，并與各支架的內(nèi)表面貼合。n個凸模分別固定在各支架上。兩個半圓形的凹模瓣對合成為圓形的凹模并套裝在各凸模的外表面；所述凹模的內(nèi)表面和所述凸模的外表面均為工件的成形面。本發(fā)明在成形異形環(huán)形工件時要靠材料塑性成形，從而增加零件的表面耐磨性、提高零件的使用壽命，并且節(jié)約了材料，并能夠補正環(huán)形工件的精度。在續(xù)進行多次加工時能夠保證零件尺寸、精度的一致性。
【IPC分類】B21D53-16, B21D31-04, B21D37-10
【公開號】CN104801598
【申請?zhí)枴緾N201510197511
【發(fā)明人】郭良剛, 高冰, 楊合
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日