【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器成形制造领域，更具体地说，涉及一种激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法。
技术介绍
1、铜制高筋壳体是一种筋高、壁薄、结构复杂的构件，具有导热好、耐磨强等优点，在各类激光器等领域应用广泛，量大面广。目前，铜制高筋壳体的制造方法为机加工方法，即通过铣削去除大量金属获得最终铜制高筋壳体，此类制造方法不仅材料利用率低、效率低、成本高，而且铣削制造过程中不能获得细小均匀晶粒组织和连续随形金属流线，难以满足铜制高筋壳体高性能、高效率、低成本制造需求。整体模锻不仅能够获得细小均匀晶粒组织和连续随形金属流线，而且制造效率高、成本低，是金属结构高性能、高效率、低成本制造技术的重要发展方向，在航空航天、舰船、轨道交通、汽车等领域有着十分广泛的应用。然而，整体模锻属于整体变形模式，如果采用整体模锻成形激光器铜制高筋壳体，由于壳体结构薄，壳体整体模锻加载过程中不可避免产生变形死区，不仅成形力大，而且金属无法塑性流动，最终导致激光器铜制高筋壳体不能塑性成形。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，可以分别保证激光器铜制高筋壳体高筋充填饱满和成形精度，进而实现激光器铜制高筋壳体塑性成形制造。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，铜制高筋壳体包括底板和高筋，高筋的外型面上设有多个盲孔凹槽，底板内型腔设有多个微细阶梯形凸台结构，包括以下步骤：
3、
4、s2、沿着预锻件高筋顶端外型面轮廓将预锻件飞边切除；
5、s3、采用终成形包络模和终成形凹模进行包络挤压预成形；将切除飞边后的预锻件旋转至底板背面朝上，放置于终成形凹模型腔内，预锻件底板内表面与终锻凹模型腔接触，预锻件高筋顶端与凹模型腔底部接触；将终成形包络模移动至预锻件上方，以终成形包络模锥点为基准点将终成形包络模沿任意方向偏转角度；驱动终成形包络模作多向运动，同时驱动终成形凹模竖直向上作直线进给运动；在终成形包络模和终成形凹模协同多道次辗挤作用下，预锻件底板背面的环形凸台区域金属向高筋外型面区域多向协调有序流动，高筋高度不变但厚度逐渐增大，直至高筋外型面与终成形凹模型腔贴合，同时成形出高筋外型面的盲孔凹槽；此后，多余金属自底板背面向外流动形成斜飞边，最终获得终锻件；驱动终成形凹模内的椭圆形顶杆向上运动，将终锻件从终成形凹模中顶出。
6、按上述方案，所述铜制高筋壳体终锻件的设计方法包括：
7、将铜制高筋壳体的底板背面朝上，在高筋内型面和外型面增加拔模斜度，为保持高筋顶端厚度不变，将高筋内型面向内型腔倾斜，将高筋外型面向外倾斜；将高筋外型面的盲孔凹槽与底板之间采用锥面连接；在底板四周设置斜飞边，斜飞边的上表面与底板背面相连接，斜飞边下表面与高筋外型面相连接，斜飞边上表面与高筋外型面的夹角大于斜飞边下表面与高筋外型面的夹角，确保斜飞边厚度自底板四周向外逐渐增厚。
8、按上述方案，所述铜制高筋壳体预锻件的设计方法包括：
9、在终锻件的基础上去除飞边，将终锻件反转至底板背面朝下，将高筋外型面盲孔凹槽底部的底板打通，形成通孔凹槽，同时在通孔凹槽顶部增加2～3mm厚度的连皮；在高筋顶部设置斜飞边，斜飞边上表面与高筋顶面相连接，斜飞边下表面与高筋外型面相连接，斜飞边上表面与高筋外型面的夹角大于斜飞边下表面与高筋外型面的夹角，确保斜飞边厚度自高筋外型面向外逐渐增厚；预锻件高筋内型面的拔模斜度与终锻件高筋内型面的拔模斜度保持一致，预锻件高筋外型面的拔模斜度是在保持高筋顶端厚度不变的基础上将高筋外型面向高筋内倾斜，高筋外型面的部分金属将被切除；将高筋外型面因设置拔模斜度所切除的金属以环形凸台的形式等体积补偿到底板背面，环形凸台的轮廓与预锻件高筋顶端轮廓一致；为保证金属流动顺畅，将底板内型腔的各个阶梯形凸台采用斜面过渡。
10、按上述方案，所述预成形凹模用于成形预锻件高筋外型面和底板背面，其型腔型面与预锻件高筋外型面和底板背面形状一致，在预成形凹模内型腔底面设置两个椭圆形顶杆孔，顶杆孔沿着内型腔底面几何中心对称分布，且在内型腔底面长度方向平齐排列；预成形包络模用于成形预锻件高筋内型面和预锻件底板内表面，预成形包络模的型腔型面设计方法为：将预锻件高筋内型面和底板内表面离散成点云，以底板内表面几何中心确定预成形包络模锥点，保持点云中各点到预成形包络模锥点的距离不变，将点云中各点在经过预成形包络模锥点的竖直轴线与该点构成的平面向上偏转角度γ，获得预成形包络模型腔点云，再将预成形包络模型腔点云拟合成曲面，即可获得预成形包络模型腔型面；预成形包络模作公式(1)确定的特定多向运动，保证一个运动周期内预成形包络模型腔点云中各点与对应预锻件点云中各点重合一次，即预成形包络模与预锻件之间形成包络几何运动关系，以免二者发生干涉，进而保证预锻件包络挤压预成形精度；两个预成形顶杆均为椭圆形长杆，其与椭圆形顶杆孔间隙配合；
11、
12、公式(1)中(x0,y0,z0)是预成形包络模轴线上某一点坐标，h是包络模轴线上某一点到其锥点的距离，γ是预成形包络模锥角；w1是预成形包络模转动角速度。
13、按上述方案，所述终成形凹模用于成形终锻件高筋外型面和底板内表面，其型腔型面与终锻件高筋外型面和底板内表面形状一致，在终成形凹模内型腔底面上设置四个椭圆形顶杆孔，顶杆孔沿着内型腔底面几何中心对称分布；终成形包络模用于成形终锻件底板背面，终成形包络模的型腔型面设计方法为：
14、将终锻件底板背面离散成点云，以底板背面几何中心确定终成形包络模锥点，保持点云中各点到终成形包络模锥点的距离不变，将点云中各点在经过终成形包络模锥点的竖直轴线与该点构成的平面向上偏转角度γ，获得终成形包络模型腔点云，再将终成形包络模型腔点云拟合成曲面，即可获得终成形包络模型腔型面；终成形包络模作公式(1)确定的特定多向运动，保证一个运动周期内终成形包络模型腔点云中各点与对应终锻件点云中各点重合一次，即终成形包络模与终锻件之间形成包络几何运动关系，以免二者发生干涉，进而保证终锻件包络挤压预成形精度；四个终成形顶杆均为椭圆形长杆，其与椭圆形顶杆孔间隙配合。
15、按上述方案，所述终本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，铜制高筋壳体包括底板和高筋，高筋的外型面上设有多个盲孔凹槽，底板内型腔设有多个微细阶梯形凸台结构，其特征在于，成形方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述铜制高筋壳体终锻件的设计方法包括：
3.根据权利要求2所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述铜制高筋壳体预锻件的设计方法包括：
4.根据权利要求1所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述预成形凹模用于成形预锻件高筋外型面和底板背面，其型腔型面与预锻件高筋外型面和底板背面形状一致，在预成形凹模内型腔底面设置两个椭圆形顶杆孔，顶杆孔沿着内型腔底面几何中心对称分布，且在内型腔底面长度方向平齐排列；预成形包络模用于成形预锻件高筋内型面和预锻件底板内表面，预成形包络模的型腔型面设计方法为：将预锻件高筋内型面和底板内表面离散成点云，以底板内表面几何中心确定预成形包络模锥点，保持点云中各点到预成形包络模锥点的距离不变，将点云中各点在经过预成形包络模锥点的竖
5.根据权利要求4所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述终成形凹模用于成形终锻件高筋外型面和底板内表面，其型腔型面与终锻件高筋外型面和底板内表面形状一致，在终成形凹模内型腔底面上设置四个椭圆形顶杆孔，顶杆孔沿着内型腔底面几何中心对称分布；终成形包络模用于成形终锻件底板背面，终成形包络模的型腔型面设计方法为：
6.根据权利要求5所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述终成形顶杆顶端的几何形状与终成形凹模内型腔底面上阶梯形凸台一致，在终锻件顶出过程中四个顶杆顶端与终锻件底板内表面同时接触。
7.根据权利要求1所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，用于包络挤压成形铜制高筋壳体的坯料为矩形板坯，矩形板坯的长度和宽度等于预成形凹模型腔的最小内接矩形的长度和宽度，矩形板坯的厚度由预锻件等体积转换得出。
...【技术特征摘要】
1.一种激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，铜制高筋壳体包括底板和高筋，高筋的外型面上设有多个盲孔凹槽，底板内型腔设有多个微细阶梯形凸台结构，其特征在于，成形方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述铜制高筋壳体终锻件的设计方法包括：
3.根据权利要求2所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述铜制高筋壳体预锻件的设计方法包括：
4.根据权利要求1所述的激光器铜制高筋壳体两步包络挤压成形方法，其特征在于，所述预成形凹模用于成形预锻件高筋外型面和底板背面，其型腔型面与预锻件高筋外型面和底板背面形状一致，在预成形凹模内型腔底面设置两个椭圆形顶杆孔，顶杆孔沿着内型腔底面几何中心对称分布，且在内型腔底面长度方向平齐排列；预成形包络模用于成形预锻件高筋内型面和预锻件底板内表面，预成形包络模的型腔型面设计方法为：将预锻件高筋内型面和底板内表面离散成点云，以底板内表面几何中心确定预成形包络模锥点，保持点云中各点到预成形包络模锥点的距离不变，将点云中各点在经过预成形包络模锥点的竖直轴线与该点构成的平面向上偏转角度γ，获得预成形包络模型腔点云，再将预成形包络模型腔点云拟合成曲面，即可获得...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩星会，华林，庄武豪，袁新鸿，胡轩，郑方焱，柴方，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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