[發明專利]一種自旋轉正擠壓成形模具及方法

有效

• 申請號: 202011468072.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112620376B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 鄭順奇;閆發發;鄭陽升;李樹昌;國寧
• 申請（專利權）人: 北方材料科學與工程研究院有限公司
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/14
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 康晨

本發明公開了一種自旋轉正擠壓成形模具及方法，包括第一固定組件、凸模、凹模、擠壓模、推力球軸承、第二固定組件、固定套，所述第一固定組件包括上模板、上墊板、固定板，所述固定板中心放置凸模后，所述上墊板、上模板通過定位銷定位，且通過內六角螺栓固定連接，所述擠壓模置于凹模下方，所述擠壓模通過銷釘與凹模固定連接，所述擠壓模與下墊板之間通過中圈固定裝配有推力球軸承，所述中圈與下墊板固定連接。本發明通過模具結構設計實現凹模、擠壓模自旋轉，無需電機驅動；且坯料在旋轉模具內發生劇烈扭轉變形，降低了成形載荷，有利于細化組織、提高性能，制備高性能型材。

技術領域

本發明涉及金屬材料塑性成形技術領域，尤其涉及一種自旋轉正擠壓成形模具及方法。

背景技術

正擠壓是制備型材的常用技術，具有操作簡便、設備簡單、生產靈活等優點。然而，正擠壓過程中，坯料與凹模之間發生相對運動，摩擦阻力大(占總耗能30-40％)，使擠壓力和能耗增加。強烈的摩擦發熱作用還限制了鋁合金、鎂合金等中低熔點合金擠壓速度的提高，使擠壓型材頭部溫度低、尾端溫度高，金屬流動不均勻，中心流速較邊部快，機械性能存在各向異性。另外，正擠壓技術的變形量較小(由擠壓比控制)，對坯料的晶粒細化效果有限，擠出型材的綜合力學性能逐漸不能滿足更高的使用要求。

目前，在正擠壓的基礎上，給模具或坯料施加一個旋轉運動，是解決上述問題的有效方式。該方式能有效改變擠壓成形過程中坯料與模具間摩擦阻力的作用方向，顯著降低成形載荷，同時使坯料受到扭轉剪切變形，提高變形量，有效細化晶粒，提高型材的性能。

經過對現有技術的檢索發現，現有技術中公開了很多正擠壓中施加旋轉運動的成形方法，如：申請號為201510372069.1的中國發明專利申請公開《一種螺旋階梯擠壓模具及應用》(公開號：CN104985014A)，該申請公開了一種螺旋階梯擠壓模具，通過在模具錐形凸或凹表面設置螺旋階梯臺階，實現坯料擠壓過程中旋轉，制備型材或管材；申請號為CN200810064386.7的中國發明專利授權公開《旋轉凹模的金屬擠壓成形方法》(專利號ZL200810064386.7)，該專利公開了一種旋轉凹模的金屬擠壓成形方法，通過使凹模按一定角速度轉動，改變坯料與凹模的之間摩擦力的作用方式，減小成形載荷。

2018年，謝政龍所著的碩士論文“扭轉擠壓工藝及模具設計研究”中對扭轉擠壓模具進行了設計制造，通過電機帶動扭轉模旋轉，實現坯料扭轉擠壓成形。

上述專利文獻和文章中涉及的坯料旋轉擠壓的成形方法均可實現坯料在擠壓成形中扭轉變形，但是，在模具中設置螺旋臺階的工藝，加大了模具加工難度、精度，且坯料仍然與凹模發生相對運動，坯料的塑性流動性較差，模具易發生損傷，擠壓成形載荷高；通過電機驅動模具旋轉的工藝，需對成形模具和設備進行設計改造，設備復雜，投入成本高。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中以下缺點，需要對設備加裝電機來實現模具旋轉以及在加工過程中能耗高，坯料變形量差，而提出的一種自旋轉正擠壓成形模具。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種自旋轉正擠壓成形模具，包括第一固定組件、凸模、凹模、擠壓模、推力球軸承、第二固定組件、固定套；

所述第一固定組件包括上模板、上墊板、固定板，所述固定板中心放置凸模后，所述上墊板、上模板通過定位銷定位，且通過內六角螺栓固定連接，所述擠壓模置于凹模下方，所述擠壓模通過銷釘與凹模固定連接，所述擠壓模與下墊板之間通過中圈固定裝配有推力球軸承，所述中圈與下墊板固定連接；

所述第二固定組件包括下墊板、下模板，所述固定套用于保證擠壓模、推力球軸承相對位置，且與下模板之間通過螺栓、螺母連接。

優選的，所述凸模軸向依次加工成擠壓部分、旋轉部分，所述旋轉部分加工成螺旋狀。