[发明专利]一种大高径比锥筒的挤压拉伸复合成形方法

说明书

本发明公开一种大高径比锥筒的挤压拉伸复合成形方法，步骤一，毛坯入模：将预制成杯状的毛坯放入成形通道上；步骤二，挤压撑拉：模具凸模和环形压圈分别通过中轴柱塞和环形柱塞带动并进行下压，模具凸模和环形压圈的下压速度由中轴压缸和环形压缸独立控制；首先，模具凸模底部向下挤压毛坯变薄成形为锥筒的锥部；其次，环形压圈开始下压，毛坯在模具凸模侧壁和模具凹模内壁的挤压下向下成形为锥筒的侧壁；步骤三，撑拉结束：在锥筒的侧壁成形结束后，环形压缸回缩复位，模具凸模继续向下运动，至模具凸模带动毛坯穿出成形通道后，撑拉毛坯变形结束；步骤四，卸料抽芯：将模具凸模与毛坯分离，中轴压缸通过环形柱塞复位中轴柱塞。

技术领域

本发明涉及大型构件成形技术领域，特别涉及一种大高径比锥筒的挤压拉伸复合成形方法。

背景技术

大型锥筒形类构件(见图1(a))作为常见的承力构件，在装备中应用量巨大。目前制备大型锥筒形类构件传统的成形工艺是冲压法、旋压法、铸造法以及挤压法。

如图1(b)，冲压法是把构件分段加工，直壁部分采用板料卷圆后焊接，锥形头部分采用板料拉伸，然后将直壁与锥形头焊接完成，但是这种工艺流程多，焊缝强度低，难以满足大压力容器高力学性能的要求。

如图1(c)，多道次旋压成形工艺采用管形件作为毛坯，边旋转边加热保温，旋轮对管体进行多次旋压，工艺时间长，效率低。

如图2，变薄拉伸法，棒料进行反挤预成形厚壁筒后，进行多次壁厚变薄拉伸，模具套数多，成本高，拉伸次数多，材料进行多次加热，晶粒粗大，构件性能低，生产效率低，不能用于大批量生产。

上述大型锥筒形类构件加工过程中存在的强度低，效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大高径比锥筒的挤压拉伸复合成形方法，克服上述缺陷，开发出高性能薄壁筒的一次成形方法。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种大高径比锥筒的挤压拉伸复合成形方法，涉及一种成形大型锥筒的挤压拉伸复合成形设备，该成形设备包括模具凹模、中轴压缸、环形压缸、中轴柱塞、环形柱塞、模具凸模和环形压圈，模具凹模中部为贯通的成形通道，成形通道的直径从上至下逐步收拢以供毛坯形变，中轴压缸和环形压缸同轴心设置且分别上下架设于成形通道上，中轴压缸和环形压缸下部分别连接中轴柱塞和环形柱塞，中轴压缸和环形压缸分别控制中轴柱塞和环形柱塞的下压速度，所述环形压缸中部为贯通的柱塞通道，所述中轴柱塞穿过柱塞通道，

中轴柱塞和环形柱塞下端分别连接并带动模具凸模和环形压圈向下运动并挤压毛坯成形，模具凸模、环形压圈与模具凹模构成毛坯上部的封闭空间，环形压圈套设在模具凸模外，

模具凸模和环形压圈带动毛坯从成形通道中向下挤出，模具凸模形状与锥筒的内腔一致，模具凸模与成形通道之间的间隙为毛坯成形锥筒的壁厚；

该方法具体包括以下步骤：

步骤一，毛坯入模：将预制成杯状的毛坯放入成形通道上，模具凸模中部抵靠在毛坯的杯状中心凹部，环形压圈抵靠在毛坯的杯状边缘凸部；

步骤二，挤压撑拉：模具凸模和环形压圈分别通过中轴柱塞和环形柱塞带动并进行下压，模具凸模和环形压圈的下压速度由中轴压缸和环形压缸独立控制；

首先，模具凸模先进行下压，环形压圈仅抵靠在抵靠在毛坯的杯状边缘凸部，模具凸模底部向下挤压毛坯的杯状中心凹部预先变薄成形为锥筒的锥部；

其次，在锥筒的锥部开始成形后，环形压圈开始下压并带动毛坯向下变形，环形压圈的下压速度慢于模具凸模的下压速度，由于模具凸模、环形压圈与模具凹模构成毛坯上部的封闭空间，毛坯在模具凸模侧壁和模具凹模内壁的挤压下向下成形为锥筒的侧壁；