[發明專利]變通道轉角自彎曲擠壓模具及其設計、制造和擠壓方法

有效

• 申請號: 202010520555.4
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111644478B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 朱光明;閔范磊;常征;劉惠蘋
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B21C23/12
• 分類號: B21C23/12;B21C25/02;B21C25/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊萌

1.一種變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

設計基于正弦函數的對稱流線型擠壓模具，所述擠壓模具模腔的兩側壁面為對稱流線型；

對所述對稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進行扭曲變形，形成一拱形曲線；其中，拱形曲線保持沿擠壓方向對稱，在曲線的兩端無偏移且與軸線相切；

根據拱形曲線的中軸線，建立變通道轉角自彎曲擠壓模具的模腔壁面方程；

在變通道轉角自彎曲擠壓模具的模腔后面增設工作帶結構，工作帶結構的壁面與擠壓方向平行。

2.根據權利要求1所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，設計基于正弦函數的對稱流線型擠壓模具的步驟還包括：

擠壓模具的模腔沿任意水平截面的形狀保持圓形，擠壓模具模腔的邊界曲線由正弦函數描述，以中軸線的中心作為原點，設z方向為擠壓方向，左邊線函數描述為：

右邊線函數描述為：

式中，R為入口模孔直徑，即坯料直徑；r為出口模孔直徑，即棒材直徑，L為模腔高度。

3.根據權利要求2所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，對所述對稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進行扭曲變形的步驟還包括：

扭曲后的中軸線Axis的Axis_trig基于三角函數描述為：

式中，h為扭曲變形的中軸曲線的最大偏移距離；z為中軸線任意一點在z方向的坐標值。

4.根據權利要求2所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，對所述對稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進行扭曲變形的步驟還包括：

扭曲后的中軸線Axis的Axis_gauss基于類高斯分布函數描述為：

Axis_gauss0＝Aexp(-B·z²)

式中，A，B為待定系數。

5.根據權利要求4所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，還包括以下步驟：

對Axis_gauss0做數學變形進行修正，其中，先求出Axis_gauss0在端點處的值Axis_gauss0(L/2)，系數A定為h+Axis_gauss0(L/2)，使曲線高度放大Axis_gauss(L/2)倍，再整體減去Axis_gauss0(L/2)得到修正后的基于類高斯分布函數的中軸線Axis_gauss，方程描述為：

Axis_gauss＝(h+Axis_gauss0(L/2))exp(B·z²)-Axis_gauss0(L/2)

其中，系數B的取值為經驗值，B取值為0.01時，曲線端點到原軸線的距離能夠控制在0.01mm以內。

6.根據權利要求3-5任一項所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具設計方法，其特征在于，建立變通道轉角自彎曲擠壓模具的模腔壁面方程包括以下步驟：

模腔壁面描述為曲面方程：

其中，Axis分別為Axis_trig或Axis_gauss；x，y，z為曲面中任意一點位于空間坐標系三個方向的坐標值，且z方向為擠壓方向。

7.一種變通道轉角自彎曲擠壓模具的制作方法，其特征在于，基于如權利要求1-6任一項所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具的設計方法進行制作。

8.一種變通道轉角自彎曲擠壓模具，通過如權利要求7所述的變通道轉角自彎曲擠壓模具制作方法制作得到，其特征在于，包括：模具本體；

所述模具本體包括模腔和工作帶結構；所述模腔具有自彎曲出口，所述工作帶結構沿著所述模腔的自彎曲出口延伸，且所述工作帶結構與所述模腔一體連接；

所述模腔的壁面為曲面方程：

其中，R為模腔的入口模孔直徑，即坯料直徑；r為模腔的出口模孔直徑，即棒材直徑，L為模腔高度，Axis為模腔的中軸線的方程；x，y，z為曲面中任意一點位于空間坐標系三個方向的坐標值，且z方向為擠壓方向。