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1、10申请公布号CN102091736A43申请公布日20110615CN102091736ACN102091736A21申请号201010535565122申请日20101104B21D37/10200601B21D22/1620060171申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号72发明人詹梅杨合陈飞蒋华兵74专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人慕安荣54发明名称一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模57摘要一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模，其中，夹板位于芯模头部和芯模尾部之间，被套装在芯模尾部的定位轴上。夹板和芯模头部为中空壳体，。
2、并且该夹板和芯模头部的外形都为曲母线型。芯模头部一端内孔的孔径为芯模尾部定位轴的装配孔；在芯模头部的端面，环芯模尾部定位轴装配孔有一圈凹槽，用于夹板的定位；芯模头部另一端吊装芯模的螺钉孔。芯模头部上的芯模尾部定位轴装配孔和另一端的吊装孔之间锥形过渡。由于本发明各个部件均为回转体零件，并对芯模采用横纵组合的分瓣技术，使得带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形后可顺利脱模。本发明所具有易加工、易装配，以及制造成本低的特点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102091742A1/1页21一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯。
3、模，其特征在于，包括芯模头部1、夹板2和芯模尾部3，其中，夹板2位于芯模头部1和芯模尾部3之间，被套装在芯模尾部3的定位轴上；夹板2和芯模头部1为中空壳体，并且该夹板2和芯模头部1的外形都为曲母线型；芯模头部1的内孔为阶梯孔，其中一端内孔的孔径同芯模尾部3上的定位轴的外径，形成了芯模尾部定位轴的装配孔；在芯模头部1的端面，环芯模尾部定位轴装配孔有一圈夹板2的定位凹槽；芯模头部1另一端内孔为螺钉孔，用于吊装芯模；芯模头部1上的芯模尾部定位轴装配孔和另一端的吊装孔之间锥形过渡。2如权利要求1所述一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模，其特征在于，芯模尾部3一端为芯模尾部定位轴，该芯模尾部。
4、定位轴的外径同芯模头部1上装配孔的内径。芯模尾部3中部有工件筋部的成形凹槽；芯模尾部3中部的外径同夹板2的最大外径；芯模尾部3另一端的外径最大，并且在该端端面的中心有圆形凹槽。3如权利要求1所述一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模，其特征在于，夹板2是由主动夹块4、第一被动夹块5、第二被动夹块6和第三被动夹块7组成的中空圆形构件；其中主动夹块的外形为梯形；该主动夹块4内圆的弧形边构成梯形的底，外圆的环形边构成梯形的顶，并且主动夹块4的底大于主动夹块4的顶；三个被动夹块的外形均为扇形，其中第三被动夹块7扇形的圆心角为120度；第一被动夹块5和第二被动夹块6是对称的两个夹块；各个夹块上。
5、均有与芯模头部相连接所用的通孔；各个夹块的外圆处根据所成形内筋的形状有垂直于母线的倒圆，该倒圆的半径为125MM；在各个夹块与芯模头部配合的表面的内圆弧处均有弧形的夹板2定位台，并且该弧形凸台的径向宽度同芯模头部1端面上的定位凹槽的宽度。4如权利要求2所述一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模，其特征在于，芯模尾部3一端端面中心的圆形凹槽和外圆间的圆环上分布有连接孔，从而使该端形成了将芯模与旋压机连接的卡盘。5如权利要求3所述一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模，其特征在于，第一被动夹块5和第二被动夹块6是将夹板2去除主动夹块4和第三被动夹块7后的剩余部分一分为二而成。权。
6、利要求书CN102091736ACN102091742A1/4页3一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模技术领域0001本发明属于旋压成形加工领域，具体是一种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模的设计。背景技术0002经过几十年的发展，旋压技术目前在薄壁、形状复杂、轻量化整体构件的近净成形中发挥着越来越重要的作用。大型复杂曲母线薄壁构件是航空航天和兵器工业中普遍采用的一类零件，如航空发动机罩、整体火箭发动机构件、压气机锥体、人造卫星和导弹的鼻锥，兵器工业中的药型罩等。由于航空航天等高技术产业的发展要求在不影响外表气动性的前提下，提高这类零件的强度和刚度从而优化飞机、火箭和导弹。
7、等的整体性能，为此需要在这些零件内部设计环形加强筋，但这种带横向内筋大型复杂曲母线薄壁结构给构件的成形带来了极大的困难。因此迫切需要解决带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件成形过程中的精确控制。0003目前国内外已基本掌握不带内筋大型复杂曲母线薄壁构件以及长径比较小而径向尺寸较大的带横向内筋筒形件的旋压技术，前者可采用普通旋压和强力旋压相结合的复合旋压工艺实现，后者则可通过内旋工艺实现。由于内旋工艺成形内筋过程的局限性，对于尺寸较小的工件，内旋轮无法进入壳体内部；而对于尺寸过大的工件，模套很难加工且费用很高；且目前实际生产中内旋压工艺仅仅用于带内筋筒形件的加工，毛坯的准备比较复杂。目前带纵向内筋筒。
8、形件的旋压成形技术已经被掌握，但对于带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件，国内主要通过旋压和机械加工相结合的方法成形，并且主要依靠机加工控制精度，成形质量和成形精度尚难满足精确成形的要求。与带纵向内筋工件相比，带横向内筋工件成形中的不均匀变形程度更加剧烈，成形机理更加复杂。随着航空、航天和兵器等战略高技术的发展，迫切要求发展先进、快速、高效的带横向内筋大型复杂薄壁构件成形技术。目前国内已经有针对带横向内筋锥形件的横纵组合分瓣的旋压成形芯模，在一定程度上解决了带横向内筋锥形件旋压件的脱模问题。但是由于带横向内筋大型复杂曲母线薄壁旋压件的内筋位置处于工件的末端，筋部形状接近筒形件，如果按照带横向内筋锥。
9、形件的设计思路进行模具的设计，则夹板部分的长度需要非常大，加之在成形带横向内筋大型复杂曲母线薄壁工件时由于工件壁厚非常薄，脱模的不当将会导致工件内壁划伤甚至破坏报废，造成人力物力和财力的浪费。因此需要对带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件的旋压成形芯模进行设计。发明内容0004为了保证带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形后能够顺利完成脱模，本发明提出了一种针对带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形的芯模。0005本发明的旋压芯模包括芯模头部、夹板和芯模尾部，且芯模头部、夹板和芯模尾部均为回转体。其中，夹板位于芯模头部和芯模尾部之间，被套装在芯模尾部的定位轴上；夹说明书CN102091736A。
10、CN102091742A2/4页4板和芯模头部为中空壳体，并且该夹板和芯模头部的外形都为曲母线型。芯模头部的内孔为阶梯孔；芯模头部一端内孔的孔径同芯模尾部上的定位轴的外径，形成了芯模尾部定位轴的装配孔；在芯模头部的端面，环芯模尾部定位轴装配孔有一圈凹槽，用于夹板的定位；芯模头部另一端内孔为螺钉孔，用于吊装芯模；芯模头部上的芯模尾部定位轴装配孔和另一端的吊装孔之间锥形过渡。0006芯模尾部的外形呈阶梯状。其中芯模尾部一端为芯模尾部定位轴，该芯模尾部定位轴的外径同芯模头部上装配孔的内径。芯模尾部中部为用于成形工件筋部的凹槽；芯模尾部中部的外径同夹板的最大外径。芯模尾部另一端的外径最大，并且在该端端。
11、面的中心有圆形凹槽，圆形凹槽和外圆间的圆环上还分布有连接孔，从而使该端形成了将芯模与旋压机连接的卡盘。0007夹板是由主动夹块、第一被动夹块、第二被动夹块和第三被动夹块组成的中空圆形构件。其中主动夹块的外形为梯形；该主动夹块内圆的弧形边构成梯形的底，外圆的环形边构成梯形的顶，并且主动夹块的底大于主动夹块的顶。三个被动夹块的外形均为扇形，其中第三被动夹块扇形的圆心角为120度；第一被动夹块和第二被动夹块是对称的两个夹块，是将夹板去除主动夹块和被动夹块后的剩余部分一分为二而成。各个夹块上均有与芯模头部相连接所用的通孔；各个夹块的外圆处根据所成形内筋的形状有垂直于母线的倒圆。在各个夹块与芯模头部配合。
12、的表面的内圆弧处均有弧形凸台，并且该弧形凸台的径向宽度同芯模头部端面上的定位凹槽的宽度。当主动夹块、第一被动夹块、第二被动夹块和第三被动夹块组合成一个完整的中空圆形构件时，该弧形凸台形成了夹板的定位台。0008主动夹块在Y方向的最大位移量L应大于芯模尾部筋部凹槽深度的M值，以保证主动夹块可以沿Y轴负方向移动并从中心定位孔中取出。芯模尾部的筋部凹槽部分半径与夹板顶部的外圆半径差值S应大于零，因此可以保证夹板取出后芯模头部也能够顺利取出。0009在使用本发明时，夹板及芯模头部脱模的具体步骤如下0010第一步，将芯模头部和与之通过螺栓连接的夹板沿轴向进行平移从芯模尾部的定位轴上取下；0011第二步，。
13、将主动夹块沿径向平移，从中心孔中取出；0012第三步，主动夹块取出后，被动夹块可沿X方向和Y方向两个方向自由运动，使其能够方便地被取出；0013第四步，被动夹块取出后，被动夹块和被动夹块可在X方向和Y方向自由运动，此时这两个被动夹块也可以被取出；0014第五步，由于夹板的设计考虑了与芯模头部的干涉问题，夹板取出后，芯模头部也可以取出。0015通过以上步骤，带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形结束后无法脱模的问题可以得到圆满解决。0016由于本发明各个部件均为回转体零件，并对芯模采用横纵组合的分瓣技术，保证了带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形后可顺利脱模。本发明所提出的芯模分瓣后易于机。
14、械加工，制造成本低，且易于装配。在横分瓣的基础上，仅对夹板一个零件进行纵分瓣就可以使带横向内筋旋压构件的脱模问题得到解决。说明书CN102091736ACN102091742A3/4页5附图说明0017图1是带本发明的结构示意图，其中A为横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形芯模的剖视图，B为夹板与芯模配合的放大图；0018图2是夹板的组合分瓣示意图，其中虚圆为旋压件芯模凹槽位置；0019图3是夹板的主视图，其中夹板由一个主动夹块，三个被动夹块组成；0020图4是主动夹块4抽芯的示意图；0021图5是被动夹块5抽芯示意图；0022图6是被动夹块6、7抽芯示意图。其中00231芯模头部；2夹板；。
15、3芯模尾部；4主动夹块；5第一被动夹块；6第二被动夹块；7第三被动夹块。具体实施方式0024本实施例是一种用于某带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形中的横纵组合分瓣模具。包括芯模头部1、夹板2和芯模尾部3，如图1所示，且芯模头部1、夹板2和芯模尾部3均为回转体。其中，夹板2位于芯模头部1和芯模尾部3之间，被套装在芯模尾部3的定位轴上；夹板2和芯模头部1为中空壳体，并且该夹板2和芯模头部1的外形都为曲母线型。芯模头部1的内孔为阶梯孔；芯模头部1一端内孔的孔径同芯模尾部3上的定位轴的外径，形成了芯模尾部定位轴的装配孔；在芯模头部1的端面，环芯模尾部定位轴装配孔有一圈凹槽，用于夹板2的定位；芯模。
16、头部1另一端内孔为螺钉孔，用于吊装芯模；芯模头部1上的芯模尾部定位轴装配孔和另一端的吊装孔之间锥形过渡。0025芯模尾部3的外形呈阶梯状。其中芯模尾部3一端为芯模尾部定位轴，该芯模尾部定位轴的外径同芯模头部1上装配孔的内径。芯模尾部3中部为用于成形工件筋部的凹槽；芯模尾部3中部的外径同夹板2的最大外径。芯模尾部3另一端的外径最大，并且在该端端面的中心有圆形凹槽，圆形凹槽和外圆间的圆环上还分布有连接孔，从而使该端形成了将芯模与旋压机连接的卡盘。0026夹板2是由主动夹块4、第一被动夹块5、第二被动夹块6和第三被动夹块7组成的中空圆形构件，如图2所示。其中主动夹块的外形为梯形；该主动夹块4内圆的弧。
17、形边构成梯形的底，外圆的环形边构成梯形的顶，并且主动夹块4的底大于主动夹块4的顶。三个被动夹块的外形均为扇形，其中第三被动夹块7扇形的圆心角为120度；第一被动夹块5和第二被动夹块6是对称的两个夹块，是将夹板2去除主动夹块4和被动夹块7后的剩余部分一分为二而成。各个夹块上均有与芯模头部相连接所用的通孔；各个夹块的外圆处根据所成形内筋的形状有垂直于母线的倒圆，该倒圆的半径为125MM。在各个夹块与芯模头部配合的表面的内圆弧处均有弧形凸台，并且该弧形凸台的径向宽度同芯模头部1端面上的定位凹槽的宽度。当主动夹块4、第一被动夹块5、第二被动夹块6和第三被动夹块7组合成一个完整的中空圆形构件时，该弧形凸。
18、台形成了夹板2的定位台，如图3所示。0027主动夹块1在Y方向的最大位移量L为9026MM，大于芯模尾部筋部凹槽深度的M值28MM，所以主动夹块4可以沿Y轴负方向移动并从中心定位孔中取出，如图4所示。芯模尾部的筋部凹槽部分半径与夹板2顶部的外圆半径差值S为043MM，大于零，因此可以保说明书CN102091736ACN102091742A4/4页6证夹板2取出后芯模头部1也能够顺利取出。0028使用本实例时，脱模的具体步骤如下0029第一步成形过程结束后，工件的筋部被卡在芯模的筋槽中，由于模具采用了横分瓣设计，所以工件及卡在工件内的芯模头部和夹板能够从芯模尾部的定位轴上取下。0030第二步由于。
19、主动夹块1在Y方向的最大位移量L为9026MM，远大于芯模尾部筋部凹槽深度的M值28MM，所以将主动夹块4可以沿Y轴负方向移动并从中心定位孔中取出，如图5所示。0031第三步主动夹块4取出后，被动夹块5在X和Y两个方向可自由运动，使其能够方便的取出，如图6所示。0032第三步，被动夹块5取出后，其余两个被动夹块即可在X和Y两个方向自由运动，使其能够被方便的取出；至此，夹块全部被取出。0033第四步由于夹块的设计已经考虑了芯模头部脱模时和已成形工件内筋的干涉情况，当夹块取出后，芯模头部1也可以顺利取出，这样工件便顺利脱模了。0034通过以上步骤，带横向内筋大型复杂曲母线薄壁旋压件无法脱模的问题得到了圆满解决，且工件脱模后表面质量良好，没有附加变形，能够较好的保证工件的成形质量。实践证明，本实例所公开的适用于带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压成形的芯模设计方法针对性强，利用该方法可以科学有效地解决带横向内筋大型复杂曲母线薄壁构件旋压过程中无法脱模的难点问题，模具的加工、安装、拆卸和应用都能够符合实际生产的需要。说明书CN102091736ACN102091742A1/3页7图1图2说明书附图CN102091736ACN102091742A2/3页8图3图4图5说明书附图CN102091736ACN102091742A3/3页9图6说明书附图CN102091736A。