[發明專利]一種扁擠壓筒用板材擠壓模具設計方法

有效

• 申請號: 201710344641.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107185987B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 成小樂;尹君;符寒光;胥光申;屈銀虎;岳鵬
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅磊

本發明公開了一種扁擠壓筒用板材擠壓模具設計方法，擠壓模具包括模墊，模墊一端面固定安裝有型材模，型材模的另一端面固定安裝有大頭模，大頭模中心開設有截面設置為橢圓形狀的變形腔，變形腔設置有入口和出口，變形腔的截面橢圓長軸b保持不變，變形腔截面橢圓短軸a從入口到出口逐漸減小，大頭模設置出口的一端面固定安裝在型材模上，設計方法包括對變形腔截面橢圓短軸a變化曲線的計算方法。本發明設計的擠壓模具為等應變速率模具，與扁擠壓筒結合使用，使得坯料以等應變速率流經模具工作帶，保證了難變形材料擠壓制品的質量。

技術領域

本發明屬于板材擠壓模具設計方法技術領域，涉及一種扁擠壓筒用板材擠壓模具設計方法。

背景技術

顆粒增強金屬基復合材料因其高比強度、耐疲勞及耐磨損等優良的機械性能，成為近年來研究熱點。通常顆粒增強金屬基復合材料中的增強體具有高強度及高硬度，較之基體材料，金屬基復合材料的塑性變形能力很差，室溫下的延伸率一般都低于10％，使得二次塑性加工成為阻礙其進一步發展的關鍵問題。現有的顆粒增強鋁基復合材料的制備方法有的只適合制備小塊制品，有的在制備大尺寸制品時制備工藝復雜成本較高，從而限制了應用范圍。而擠壓過程，坯料三項壓應力狀態下，可以得到比軋制、鍛壓更大的塑性變形。復合材料有望實現擠壓比10-20的大變形。同時也對擠壓機提出了更高的要求，扁擠壓筒擠壓是大型寬幅板材成型的主要方式，與圓擠壓筒相比，扁擠壓筒內腔與壁板型材因幾何相似性，金屬流動更均勻，產品組織性能更好，成品率高。應變速率的大小直接影響著擠壓制品力學性能的好壞，擠壓變形過程中，保持坯料應變速率在軸向為常量，有利于提高顆粒增強金屬基復合材料的擠出性，改善擠壓制品表面質量與材料綜合性能。現有的扁筒擠壓用板材擠壓模具設計方法設計出的擠壓模具擠壓出的擠壓制品質量差。

發明內容

本發明的目的是提供一種扁擠壓筒用板材擠壓模具設計方法，能設計出等應變速率的擠壓模具，其擠壓成型效果好。

本發明所采用的技術方案是，一種扁筒擠壓用板材擠壓模具設計方法，擠壓模具包括模墊，模墊一端面固定安裝有型材模，型材模的另一端面固定安裝有大頭模，大頭模中心開設有截面設置為橢圓形狀的變形腔，變形腔設置有入口和出口，變形腔的橫截面橢圓的長軸b保持不變，變形腔的橫截面橢圓的短軸a從入口到出口逐漸減小，大頭模設置出口的一端面固定安裝在型材模上，設計方法包括對變形腔的橫截面橢圓的短軸a變化曲線的計算方法，具體步驟為：

步驟1：計算材料在變形腔中移動距離dz所需的時間：設定在擠壓過程中，保持擠壓速度和應變速率恒定，則材料在變形腔中移動距離dz所需的時間為：

其中，v為材料在z處的擠壓速度，z為材料距變形腔入口的距離；

步驟2，計算材料在z處的等效應變速率：變形腔在z處的橫截面積為A＝πab，其中，a為變形腔的橫截面橢圓的短軸，b為變形腔的橫截面橢圓的長軸，則材料在z處的等效應變速率為：

步驟3，計算材料在z處的應變速率：由(1)和(2)式得出，材料在移動距離dz經歷的等效應變速率為：

記v₀和a₀分別是材料在入口處的速度和變形腔入口截面橢圓的短軸長度，則材料在z處的應變速率為：

步驟4，計算材料在變形腔入口處的應變速率：由于應變速率恒定，則材料在變形腔入口處的應變速率為：

步驟5，由公式(5)推導出變形腔的橫截面橢圓的短軸a變化曲線為：