[發(fā)明專利]變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具及其設(shè)計(jì)、制造和擠壓方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010520555.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN111644478B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱光明;閔范磊;常征;劉惠蘋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21C23/12
• 分類號(hào): B21C23/12;B21C25/02;B21C25/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊萌

本發(fā)明提供了一種變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具及其設(shè)計(jì)、制造和擠壓方法，涉及模具的技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：設(shè)計(jì)基于正弦函數(shù)的對(duì)稱流線型擠壓模具；對(duì)稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進(jìn)行扭曲變形；建立變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具的模腔壁面方程；在變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具的模腔后面增設(shè)工作帶結(jié)構(gòu)；金屬流經(jīng)變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具后，控制擠出速度呈線性分布，從而直接擠壓出彎曲件，因此型材不受橫向力矩，從而使型材外側(cè)面減小或者杜絕截面變形，而且金屬在擠壓過程中發(fā)生的流動(dòng)比傳統(tǒng)階梯型擠壓模具更加順暢，擠壓載荷變低；緩解了現(xiàn)有技術(shù)中存在的型材彎曲加工時(shí)回彈、起皺、截面變形的技術(shù)問題和降低擠壓時(shí)的載荷的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模具技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具及其設(shè)計(jì)、制造和擠壓方法。

背景技術(shù)

彎曲鋁型材廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域中，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)澢X型材結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，通常彎曲型材的加工采用先擠壓后彎曲的方式，傳統(tǒng)的推彎、拉彎、折彎、滾彎等二次加工技術(shù)會(huì)帶來鋁型材開裂、截面畸變、失穩(wěn)起皺、回彈等缺陷，嚴(yán)重影響彎曲鋁型材的成型率。

現(xiàn)有技術(shù)中采用擠壓彎曲一體化成型，在擠壓模具后安裝由環(huán)形圓盤或輥?zhàn)咏M成的彎曲裝置，金屬擠出后直接進(jìn)入彎曲裝置，實(shí)現(xiàn)型材的彎曲變形。相比傳統(tǒng)工藝，該工藝結(jié)合了壓力彎弧與滾壓彎弧的優(yōu)點(diǎn)，可使回彈、起皺彎弧不穩(wěn)等缺陷減小，但橫向力矩的存在使得這些缺陷不能根本上避免，而且彎曲通道外側(cè)會(huì)對(duì)擠壓出的金屬產(chǎn)生阻力，彎弧較大或擠壓速度較快時(shí)，型材外側(cè)面受到較大應(yīng)力容易導(dǎo)致截面變形。

另一方面，流線型擠壓模具在特定的材料和工藝條件下，使擠壓過程變成完美的材料流動(dòng)，產(chǎn)生的應(yīng)變能小，擠壓載荷低，即具有適應(yīng)性，但流線型擠壓模具設(shè)計(jì)與加工較為困難，多用于簡(jiǎn)單對(duì)稱型擠壓模具的設(shè)計(jì)上，而且功能上只限于擠出直的鋁型材。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具及其設(shè)計(jì)、制造和擠壓方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的型材彎曲加工時(shí)回彈、起皺、截面變形的技術(shù)問題和降低擠壓時(shí)的載荷的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的一種變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

設(shè)計(jì)基于正弦函數(shù)的對(duì)稱流線型擠壓模具，所述擠壓模具模腔的兩側(cè)壁面為對(duì)稱流線型；

對(duì)所述對(duì)稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進(jìn)行扭曲變形，形成一拱形曲線；其中，拱形曲線保持沿?cái)D壓方向?qū)ΨQ，在曲線的兩端無偏移且與軸線相切；

根據(jù)拱形曲線的中軸線，建立變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具的模腔壁面方程；

在變通道轉(zhuǎn)角自彎曲擠壓模具的模腔后面增設(shè)工作帶結(jié)構(gòu)，工作帶結(jié)構(gòu)的壁面與擠壓方向平行。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)基于正弦函數(shù)的對(duì)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(shù)描述，以中軸線的中心作為原點(diǎn)，設(shè)z方向?yàn)閿D壓方向，左邊線函數(shù)描述為：

右邊線函數(shù)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。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，對(duì)所述對(duì)稱流線型擠壓模具的模腔中軸線在某一平面進(jìn)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(shù)描述為：

式中，h為扭曲變形的中軸曲線的最大偏移距離；