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申请/专利权人：南昌航空大学

摘要：本发明公开了一种异型头螺栓双工序挤‑镦复合成形方法及模具，该模具包括上模板、聚氨酯橡胶垫块、反向压板、导柱、导套、凸模、芯模、预应力圈、下模板，凸模包括挤压冲头和镦制凸模组，芯模包括挤压芯模和镦制芯模组；该成形方法包括：一工序采用带锥形凹槽的挤压冲头和挤压芯模相配合挤压成形螺栓杆部，以及二工序局部镦制成形异型螺栓头部；本发明采用挤‑镦工艺相结合，在一工序挤压杆部成形过程中，带锥形凹槽挤压冲头对坯料的反挤压作用为二工序镦制非中心对称头部增加可变形的材料，可实现头型复杂且头部所需材料较多的异型头螺栓高性能成形。

主权项：1.一种异型头螺栓双工序挤-镦复合成形方法，其特征在于：所述复合成形方法包括利用成形模具实现一工序挤压成形螺栓杆部和二工序镦制成形螺栓异型头部；成型模具包括上模板、下模板、凸模和芯模；凸模包括挤压冲头（6-1）和镦制凸模组，芯模包括挤压芯模和镦制芯模组；挤压芯模包括中心对称挤压芯模（7-1）与非中心对称挤压芯模（7-2）；镦制芯模组包括第一镦制芯模（7-3）和第二镦制芯模（7-4）；上模板（1）与下模板（11）之间设置有导柱（5），导柱（5）上设置有导套（4），上模板（1）下方设置有聚氨酯橡胶垫块（2）和反向压板（3），凸模通过聚氨酯橡胶垫块（2）、反向压板（3）固定在上模板（1）上，并通过紧固螺栓连接进行固定；下模板（11）上设置有凹模垫块（10），凹模垫块（10）上设置有芯模，芯模外套设有中预应力圈（8），中预应力圈（8）外套设有外预应力圈（9），挤压芯模的型腔减径处设置有倒角，挤压芯模的型腔减径处下方设置有通孔贯通于凹模垫块（10）和下模板（11）；镦制凸模组包括第一镦制凸模（6-2）和第二镦制凸模（6-3）；挤压冲头（6-1）、第一镦制凸模（6-2）和第二镦制凸模（6-3）均由头部区挤压凸模、中部区圆柱结构及尾部区圆柱结构形成四级台阶型圆柱结构，中部区圆柱直径大于头部圆柱直径，尾部区圆柱直径大于中部区圆柱直径；挤压冲头（6-1）下方设置有锥形凹槽，挤压杆部成形的同时反挤压成形头部锥形凸台，为镦制成形螺栓异型头部提供足够的材料；第一镦制凸模（6-2）下方设置有非对称带凹腔的凸模；第二镦制凸模（6-3）下方设置为圆柱结构；当凸模采用第一镦制凸模（6-2）和第二镦制凸模（6-3）时，下模板（11）的通孔中安装有不同直径的第一顶杆（12）、第二顶杆（13）；所述复合成形方法具体包括以下步骤：（1）下料：取一根高温合金棒材，参考成品螺栓的体积，根据塑性加工坯料体积不变原理，使用机床设备进行车削、铣削加工出对应体积的圆柱形坯料；（2）高温合金镀铜润滑；（3）加热坯料：利用感应加热的方式将高温合金圆柱形坯料快速加热到950℃，并且要求坯料温度分布均匀；（4）凸模采用挤压冲头（6-1）时，该模具为一工序挤压成形模具；将加热好的坯料放入一工序挤压成形杆部模具的挤压芯模的型腔中；（5）上模板（1）连接导套（4），导套（4）连接导柱（5），导柱（5）间接带动上模板（1）向下运动，同时挤压冲头（6-1）向下运动；（6）挤压冲头（6-1）在向下运动过程中，在挤压芯模的约束作用下持续对坯料施加外力，材料在挤压冲头（6-1）和挤压芯模的共同作用下向下流动，完成螺栓杆部的挤压成形；同时挤压冲头（6-1）通过反挤压作用在头部成形锥形凸台，进而使变形区材料处于强烈三向压应力状态，提高材料塑性，从而获得较大变形量；（7）导柱（5）带动上模板（1）向上运动，待上模板（1）回程完毕，使用脱模杆将螺栓坯料由下向上顶出，随后对其头部进行感应加热；（8）随后进入二工序，凸模采用镦制凸模组，芯模采用镦制芯模组，并且在下模板（11）的通孔中安装有第一顶杆（12）、第二顶杆（13），防止在镦制成形异型螺栓头部时杆部区域材料发生流动；（9）将头部加热完成的螺栓坯料放置于镦制芯模组中，导柱（5）带动上模板（1）向下运动，镦制凸模组同时向下运动，坯料在镦制凸模组与镦制芯模组的共同作用下发生形变，从而完成螺栓异型头部镦制成形；（10）成形完毕后，导柱（5）带动上模板（1）向上运动，待上模板（1）回程到位，卸下下模板（11）通孔中的第一顶杆（12）、第二顶杆（13），使用直径小于凹模垫块（10）中通孔直径的脱模顶杆将成形完成的螺栓由下向上顶出，并机加工其切削端面及滚压制出螺纹。

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百度查询： 南昌航空大学 一种异型头螺栓双工序挤-镦复合成形方法及模具