[發明專利]一種錐形件往復波動擠壓成形設計方法

有效

• 申請號: 201711432669.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107931350B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 黃樹海;黃志偉;夏祥生;韓虞梅;劉艷紅;趙祖德;陳強;陳文
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: B21C25/08
• 分類號: B21C25/08
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

本發明公開了一種錐形件往復波動擠壓成形設計方法，（1）設計擠壓上模的復合速度、擠壓下模的復合速度的工藝方案，然后擠壓上模和擠壓下模分別按照設定的速度對坯料進行往復施壓成形，促使坯料發生塑性變形，達到錐形件設計的形狀；（2）獲取錐形件相同橫截面的所有變形單元的等效應變量，計算該截面隨時間的整體變形均勻性；（3）以變形均勻性和成形力最小為目標，優化擠壓上模復合速度、擠壓下模復合速度的波動振幅、頻率等參數；（4）按照最優的擠壓上模復合速度、擠壓下模復合速度的工藝方案，進行工藝驗證，獲得變形相對均勻的錐形件。本發明能夠有效提高錐形件的變形均勻性，同時有利于減小最大等效應變，提高錐形件的變形能力。

技術領域

背景技術

一般錐形件的錐角較小，壁厚較薄，由于擠壓過程中加工硬化嚴重，成形力大，需要通過多道次擠壓制備。同時在擠壓過程中，坯料發生變形的區域主要集中在與上模接觸的表層部位，而其它區域的材料基本處于不變形的狀態，這樣制備的錐形件變形十分不均勻。并且在后續退火等工藝過程中，容易出現粗晶、混晶等缺陷，影響錐形件的產品性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種錐形件往復波動擠壓成形設計方法，通過上模和下模的往復波動擠壓成形，相繼增加坯料內外表面的累積變形量，從而提高錐形件的變形均勻性，同時有利于減小最大等效應變，提高錐形件的變形能力。

為了實現上述目的，采用以下技術方案：一種錐形件往復波動擠壓成形設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)設計擠壓上模的復合速度、擠壓下模的復合速度的工藝方案，然后擠壓上模和擠壓下模分別按照設定的速度對坯料進行往復施壓成形，促使坯料發生塑性變形，達到錐形件設計的形狀；

(2)獲取錐形件相同橫截面的等效應變量，計算該截面隨時間的整體變形均勻性；

(3)以變形均勻性和成形力最小為目標，優化擠壓上模復合速度、擠壓下模復合速度的波動振幅、頻率參數，獲得變形相對均勻的錐形件。

擠壓上模和擠壓下模的復合速度V_ij由多個階段的線性速度組合而成，其函數表達式為：其中，V_ij—第i個階段第j個離散點的線性速度(mm/s)，i—復合速度包含的階段線性函數的數量排序，j—第i個階段離散點的排序，n_i—第i個階段離散點的總數，a_i—第i個階段速度振幅(mm)，a_i-1—第i-1個階段速度振幅(mm)，k_i—第i個階段速度振幅的狀態函數，取值0或-1或1，決定了速度振幅的方向；k_i-1—第i-1個階段速度振幅的狀態函數，取值0或-1或1，決定了速度振幅的方向。

擠壓下模的復合速度和擠壓上模的復合速度波相交叉，當擠壓下模速度的矢量方向沿擠壓軸線向下時，同一個循環周期內擠壓上模的復合速度的絕對值不小于擠壓下模的復合速度的絕對值。

擠壓下模的運動位移其中，s_ij—擠壓下模從運動開始到第i個階段第j個離散點所累計的位移(mm)，s_i(j-1)—擠壓下模從運動開始到第i個階段第j-1個離散點所累計的位移(mm)，V_i0—擠壓下模第i個階段起始的線性速度(mm/s)，n_i—第i個階段離散點的總數，f_i—第i個階段速度波動頻率(Hz)，k_i—第i個階段速度振幅的狀態函數，取值0或-1或1，決定了速度振幅的方向；a_i—第i個階段速度振幅(mm)，j—第i個階段離散點的排序。擠壓下模在一個循環周期內的運動位移為零，假設擠壓下模一個循環周期由m個階段線性函數組成，則擠壓下模在該循環周期結束時累計運動的位移為零，完成一個循環動作的位移復位。