CN112024683A - 一种带削弱槽的薄壁平底堵盖及其成型模具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种带削弱槽的薄壁平底堵盖及其成型模具和方法，所述堵盖通过带有压痕盘的专用工装模具进行加工成型；在工装上设计出调节削弱槽深度的结构，可以实现不同打开压强的堵盖工况使用要求，利用冲压设备可以实现平底堵盖与削弱槽一次加工成型；或通过堵盖壁厚补偿计算，在原材料制备时预先考虑出旋压减薄量，利用旋压成型制造堵盖，然后利用预先设计的压痕盘进行花瓣刻痕(即削弱槽为沿周向均布的若干径向槽)成形，即可实现堵盖的旋压成型，两种方案可并行，可满足不同类型生产规模的需求。本发明加工效率高，原材料利用率高。

Description

一种带削弱槽的薄壁平底堵盖及其成型模具和方法

技术领域

本发明属于发动机领域，具体涉及一种带削弱槽的薄壁平底堵盖及其成型模具和方法。

背景技术

带削弱槽的薄壁平底堵盖是某新型发动机喷管中采用的无抛出物设计理念的一种全新结构，由于设计要求堵盖为中间薄、粘接段加厚的结构，与传统的旋压成型的实际规律(粘接段由于变形量大、减薄量大、壁厚比中间段要减薄)不一致，因此针对该种结构堵盖目前只能采用机械加工成型的方案。

采用棒料进行机械加工，主要加工工艺流程为：原材料采购、复验→大进给量粗加工→去应力时效(≥3天)→半精加工→稳定尺寸时效(≥3天)→精加工→检验→交付。采用机械加工用铝棒，原材料利用率仅为7％；另外由于材料加工变形较大、需经过多次自然时效及人工时效、加工周期长、加工成本较高。

传统的堵盖打开方式是从堵盖开口部位的粘接面环向破裂打开泄压，带削弱槽的堵盖是在堵盖的底面上设计出一定深度的削弱槽，工作时压力达到设计值时从中心呈花瓣式裂开泄压，工作过程无抛出物，但是现有工艺方法较难实现；且采用一般旋压成型方法无法满足设计要求的中间薄、两边厚度要求高的特殊要求。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种带削弱槽的薄壁平底堵盖及其成型方法，通过整体模具成型或旋压成型的设计，满足了产品设计功能要求，并克服了传统机械加工的一系列弊端。

本发明的技术方案是：一种带削弱槽的薄壁平底堵盖，其底部为平面结构，周向壁面厚度大于底部平面厚度；其特征在于：所述堵盖的底面开有削弱槽，所述削弱槽为沿周向均布的若干径向槽。

一种带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型模具，其特征在于：包括阴模、辅助调节机构、压痕盘、压边圈、阳模和模柄；所述阴模位于下方，其中心轴处开有台阶盲孔，所述辅助调节机构同轴安装于阴模台阶盲孔的底部，用于调节阴模盲孔内的深度；所述压痕盘通过调节垫片同轴安装于所述辅助调节机构的上方；所述阴模的台阶盲孔上部的内周面结构与所述堵盖的外周面结构相同；

所述压边圈为环状结构，其内径等于所述堵盖开口端的外径，其外径大于堵盖坯料的外径，通过内六角螺钉同轴固定安装于所述阴模上方，用于压紧堵盖坯料的外缘；

所述阳模下方结构与所述堵盖内表面结构相同，用于所述堵盖的成型，其顶部通过内六角紧定螺钉同轴安装有模柄；通过冲压设备对模柄施加压力，进一步将阳模同轴依次压入所述压边圈和阴模内，完成所述堵盖的成型。

本发明的进一步技术方案是：所述压痕盘为圆板结构，其上端面沿周向均布的若干径向凸起，与所述堵盖的削弱槽相对应。

一种带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：按照产品要求选择加工板材，并按原材料性能要求进行化学成分、机械性能的复验；

步骤二：将所述阴模放置于冲压设备工作台面上，与冲压设备主轴中心找正；将所述压痕盘放置于阴模盲孔内的台阶定位面上，放置平正；

步骤三：板材坯料制备下料，首先将板材坯料放置在所述阴模上端面，然后将所述压边圈通过内六角螺钉固定于所述阴模上端面；同时，将所述阳模与模柄装配好，所述模柄固定于冲压设备主轴滑块中；

步骤四：整体模具安装完成后进行调试；

步骤五：进行冲压试模，根据实测出的刻痕深度调整模具装配位置；通过更换调节垫片能够满足不同削弱深度堵盖的冲压要求；

步骤六：完成堵盖冲压成型，车修翻边，检测成型堵盖尺寸及削弱槽深度。

本发明的进一步技术方案是：步骤一所述板材选择标准为GB/T3880.1-2012的铝合金板材，材料牌号为1050A退火态。

本发明的进一步技术方案是：步骤二中所述阴模的端面跳动量不大于0.02mm。

本发明的进一步技术方案是：步骤二中所述压痕盘端面跳动量不大于0.01mm。

一种带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：选择加工板材，并按原材料性能要求进行化学成分、机械性能的复验；

步骤二：将所述阳模安装到旋压设备上，与旋压设备主轴中心找正；将板材坯料放置于阳模端面，用尾顶盘压紧；

步骤三：将所述阳模在旋压设备上利用弯曲成型及贴模旋压方法旋压出堵盖；

步骤四：将步骤三旋压成型堵盖与所述压痕盘装配，利用所述压痕盘冲压出削弱槽；

步骤五：检验各项尺寸及削弱槽深度。

本发明的进一步技术方案是：步骤二中所述阳模的端面及外圆跳动量不大于0.03mm。

有益效果

本发明的有益效果在于：采用传统的机械加工方法，加工单件产品约需10天时间，原材料利用率仅为7％，而采用本发明设计制造出整体成型模具，在工装上设计出调节削弱槽深度的结构，可以实现不同打开压强的堵盖工况使用要求，利用冲压设备可以实现平底堵盖与削弱槽一次加工成型；或通过堵盖壁厚补偿计算，在原材料制备时预先考虑出旋压减薄量，利用旋压成型制造堵盖，然后利用预先设计的压痕盘进行花瓣刻痕(即削弱槽为沿周向均布的若干径向槽)成形，即可实现堵盖的旋压成型，两种方案可并行，可满足不同类型生产规模的需求。

本发明提供两种成型方案，加工效率高，采用一次冲压成型方案单件加工约需6分钟(含模具安装调试时间)，原材料利用率可达到90％；采用旋压结合冲压成型，单件加工约需10分钟，原材料利用率约为92％。

附图说明

图1是带削弱槽的平底堵盖成品示意图。

图2是整体成型模具示意图。

图3是阴模示意图。

图4是调整垫片示意图。

图5是压痕盘结构示意图。

图6压边圈结构示意图。

图7是阳模示意图。

图8是模柄示意图。

图9是旋轮示意图。

附图标记说明：1—阴模，2—辅助调节机构，3—调节垫片，4—压痕盘，5—内六角螺钉，6—压边圈，7—阳模，8—内六角紧定螺钉，9—模柄，10—旋轮。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明一种带削弱槽的薄壁平底堵盖，其底部为平面结构，周向壁面厚度大于底部平面厚度；所述堵盖的底面开有削弱槽，所述削弱槽为沿周向均布的若干径向槽。

如图2所示，一种带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型模具，包括阴模1、辅助调节机构2、压痕盘4、压边圈6、阳模7和模柄9；阴模1位于下方，其中心轴处开有台阶盲孔，辅助调节机构2同轴安装于阴模1台阶盲孔的底部，用于调节阴模盲孔内的深度；压痕盘4通过调节垫片3同轴安装于辅助调节机构2的上方；阴模1的台阶盲孔上部的内周面结构与所述堵盖的外周面结构相同；

辅助调节机构2为弹簧式伸缩结构，能够通过弹簧变形实现纵向高度的调整，进一步改变阴模盲孔的深度。

压痕盘4为圆板结构，其上端面沿周向均布的若干径向凸起，与所述堵盖的削弱槽相对应，用于削弱槽的成型模具。

压边圈6为环状结构，其内径等于所述堵盖开口端的外径，其外径大于堵盖坯料的外径，通过内六角螺钉5同轴固定安装于阴模1上方，用于压紧堵盖坯料的外缘；

阳模7下方结构与所述堵盖内表面结构相同，用于所述堵盖的成型，其顶部通过内六角紧定螺钉8同轴安装有模柄9；通过冲压设备对模柄施加压力，进一步将阳模7同轴依次压入所述压边圈6和阴模1内，完成所述堵盖的成型。

堵盖成型方案1：采用专用工装整体冲压成型

铝板材料为1050A退火态，板厚为3.0mm，零件的具体实施步骤如下：

步骤1：铝板按标准复验合格后下料，规格为φ300×t3.0；

步骤2：将阴模1放置冲压设备工作台面，与设备主轴中心找正，要求阴模1端面跳动量不大于0.02mm；

步骤3：将压痕盘4放置于阴模1定位面上，放置平正，保证压痕盘4端面跳动量不大于0.01mm；

步骤4：将铝板放置在阴模1上端面，将压边圈6上的孔与阴模1上相应的螺纹孔对正，用螺钉装配，要求用力矩扳手拧紧(拧紧力矩要求60～80N.m)固定；

步骤5：将阳模7与模柄9装配好，将模柄9固定在冲压设备主轴滑块中。

步骤6：调整滑块位置，保证阳模7工作面上零线与阴模槽上工作面距离为12.5mm；

步骤7：在阴、阳模工作面上涂刷冲压油；冲压成形；

步骤8：移去压边圈6，取出成形件；

步骤9：车修翻边，将堵盖装到阳模7上，用尾顶盘顶紧，在车床上修翻边，保证堵盖高度48；

步骤10：按设计图纸检验、入库。

堵盖成型方案2：壁厚补偿旋压成型+花瓣刻痕冲压

铝板材料为1050A退火态，板厚为3.5mm，零件的具体实施步骤如下：

步骤1：铝板按标准复验合格后下料，规格为φ300×t3.5；

步骤2：将阳模7安装到旋压设备上，与设备主轴中心找正，要求阳模7端面及外圆跳动量不大于0.03mm；

步骤3：将铝板放置在阳模7端面，用尾顶盘压紧；

步骤4：堵盖弯曲成型，安装R8旋轮10，先进行堵盖弯曲成形，参数如下：主轴转速180±20r/min，进给比1.5±0.5mm/r；

步骤5：贴模旋压：主轴转速180±20r/min，进给比2±1mm/r；

步骤6：车修整形，切断保证堵盖高度48；

步骤7：将堵盖与压痕盘4装配，放置到冲压设备上压紧；

步骤8：将模柄9固定在冲压设备主轴滑块中，冲压出花瓣刻痕；

步骤9：按设计图纸检验、入库。

本发明通过设计专用工装、利用冲压设备可实现带削弱槽的平底堵盖的一次性整体成型；可以通过工装上的调节结构及调节垫片可调整花瓣刻痕的深度，满足不同打开压强的堵盖工况需求；

通过壁厚补偿计算，利用旋压设备结合冲压刻痕工装，即可实现堵盖的旋压成型；可根据生产规模选用不同的成型方案；

上述工艺方法比传统的机加成型工艺原材料利用率可由原来的7％提高到90％以上。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种带削弱槽的薄壁平底堵盖，其底部为平面结构，周向壁面厚度大于底部平面厚度；其特征在于：所述堵盖的底面开有削弱槽，所述削弱槽为沿周向均布的若干径向槽。

2.一种权利要求1所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型模具，其特征在于：包括阴模、辅助调节机构、压痕盘、压边圈、阳模和模柄；所述阴模位于下方，其中心轴处开有台阶盲孔，所述辅助调节机构同轴安装于阴模台阶盲孔的底部，用于调节阴模盲孔内的深度；所述压痕盘通过调节垫片同轴安装于所述辅助调节机构的上方；所述阴模的台阶盲孔上部的内周面结构与所述堵盖的外周面结构相同；

所述压边圈为环状结构，其内径等于所述堵盖开口端的外径，其外径大于堵盖坯料的外径，通过内六角螺钉同轴固定安装于所述阴模上方，用于压紧堵盖坯料的外缘；

所述阳模下方结构与所述堵盖内表面结构相同，用于所述堵盖的成型，其顶部通过内六角紧定螺钉同轴安装有模柄；通过冲压设备对模柄施加压力，进一步将阳模同轴依次压入所述压边圈和阴模内，完成所述堵盖的成型。

3.根据权利要求2所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型模具，其特征在于：所述压痕盘为圆板结构，其上端面沿周向均布的若干径向凸起，与所述堵盖的削弱槽相对应。

4.一种权利要求1所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：按照产品要求选择加工板材，并按原材料性能要求进行化学成分、机械性能的复验；

步骤二：将所述阴模放置于冲压设备工作台面上，与冲压设备主轴中心找正；将所述压痕盘放置于阴模盲孔内的台阶定位面上，放置平正；

步骤三：板材坯料制备下料，首先将板材坯料放置在所述阴模上端面，然后将所述压边圈通过内六角螺钉固定于所述阴模上端面；同时，将所述阳模与模柄装配好，所述模柄固定于冲压设备主轴滑块中；

步骤四：整体模具安装完成后进行调试；

步骤五：进行冲压试模，根据实测出的刻痕深度调整模具装配位置；通过更换调节垫片能够满足不同削弱深度堵盖的冲压要求；

步骤六：完成堵盖冲压成型，车修翻边，检测成型堵盖尺寸及削弱槽深度。

5.根据权利要求4所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于：步骤一所述板材选择标准为GB/T3880.1-2012的铝合金板材，材料牌号为1050A退火态。

6.根据权利要求4所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于：步骤二中所述阴模的端面跳动量不大于0.02mm。

7.根据权利要求4所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于：步骤二中所述压痕盘端面跳动量不大于0.01mm。

8.一种权利要求1所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：选择加工板材，并按原材料性能要求进行化学成分、机械性能的复验；

步骤二：将所述阳模安装到旋压设备上，与旋压设备主轴中心找正；将板材坯料放置于阳模端面，用尾顶盘压紧；

步骤三：将所述阳模在旋压设备上利用弯曲成型及贴模旋压方法旋压出堵盖；

步骤四：将步骤三旋压成型堵盖与所述压痕盘装配，利用所述压痕盘冲压出削弱槽；

步骤五：检验各项尺寸及削弱槽深度。

9.根据权利要求8所述带削弱槽的薄壁平底堵盖的成型方法，其特征在于：步骤二中所述阳模的端面及外圆跳动量不大于0.03mm。

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