[發(fā)明專利]一種有效降低箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110360600.9
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113094951B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 徐健;張治民;王強;季金晟;劉蕓芳
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;B21D37/10;B21D22/02;G06F113/22
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

本發(fā)明公開一種有效降低箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法，包括以下步驟：一、分析箱體的擠壓特征和尺寸，擠壓特征包括內(nèi)部型腔的形狀位置、擠壓工藝和擠壓工序，首先對整體內(nèi)部型腔的形狀進行初步拆分，拆分成若干個不同位置的型腔形狀；二、通過UG建模同時預設最大擠壓載荷，通過模擬試驗的擠壓載荷數(shù)據(jù)與最大擠壓載荷作判斷，判斷每個型腔的初步拆分方式是否合適，將超值的型腔的擠壓成形特征進一步拆分開來，重新合理安排和修改；三、確定分步擠壓的拆分方式；四、重復步驟二、三，直至確定最優(yōu)的擠壓設計方案。本案解決箱體擠壓成形過程中載荷過大的問題，通過數(shù)值模擬的方式合理設計分步擠壓工序，達到降低載荷、有效成形的目的。

技術領域

本發(fā)明屬于模具擠壓成形技術領域，具體涉及一種有效降低箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法。

背景技術

隨著節(jié)能減排的要求，鎂合金系列的輕質(zhì)合金在生產(chǎn)生活中得到廣泛應用，尤其在汽車制造、交通運輸?shù)刃袠I(yè)已經(jīng)獲得明顯的成效。隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，小型零部件的輕量化替換已經(jīng)不能滿足人們實際的生產(chǎn)活動需要，越來越多的大尺寸零部件開始輕量化的探索。對于大尺寸成形目標來說，輕量化的實現(xiàn)及應用在節(jié)能減排方面具有重要的經(jīng)濟價值，但由于坯料尺寸過大導致的成形載荷過大一直是擠壓成形過程中的難題。

箱體，這種構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)復雜、尺寸較大等特征，在有限的技術條件下無法一次完善成形，其中以成形載荷太大最為主要。此外，箱體多次成形需耗費大量的人力物力，給實際生產(chǎn)加工帶來了不必要的麻煩。結(jié)合箱體的結(jié)構(gòu)特點和降載成形、快速生產(chǎn)的實際需求，一種有效可行的降低大型箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法被急需提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有效降低箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法，解決箱體擠壓成形過程中載荷過大的問題，并通過數(shù)值模擬的方式合理設計分步擠壓工序，達到降低載荷、有效成形的目的。

為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案為：一種有效降低箱體成形載荷的分步擠壓模具設計方法，包括以下步驟：

步驟一、分析并初步確定箱體的擠壓特征和尺寸，所述擠壓特征包括內(nèi)部型腔的形狀位置、擠壓工藝和擠壓工序，首先對整體內(nèi)部型腔的形狀進行初步拆分，拆分成若干個不同位置的型腔形狀，所述擠壓工藝根據(jù)各個型腔的形狀來初步確定，所述擠壓工序根據(jù)各個型腔的位置順序來初步確定；

步驟二、建模進行模擬實驗，結(jié)合所述擠壓特征和尺寸，通過UG建模設計凹模和凸模尺寸，同時預設滿足成形要求的最大擠壓載荷，然后進行擠壓模擬試驗，通過模擬試驗的擠壓載荷數(shù)據(jù)與最大擠壓載荷作判斷，判斷每個型腔的初步拆分方式是否合適，若為合適，實行下一步驟，若為不合適，將超過預設最大擠壓載荷的型腔的擠壓成形特征進一步拆分開來，重新進行合理安排和修改，修改完成后重新建模進行模擬實驗、判斷修改后的拆分方式是否合適，直到判斷結(jié)果為合適；

步驟三、確定分步擠壓的拆分方式；

步驟四、重復步驟二、步驟三操作，直至確定最優(yōu)的擠壓設計方案。

優(yōu)選的，在步驟二中，模擬參數(shù)可以設定為：坯料溫度為450℃，坯料的材料為稀土鎂合金、塑性體，網(wǎng)格數(shù)為50000；鑲塊為剛體，溫度為450℃，擠壓速度為0.6mm/sec；凹模以及墊板為剛體，溫度為450℃。

優(yōu)選的，在步驟三中，擠壓成形條件是最大擠壓載荷不超過3000T。

本發(fā)明通過分步擠壓的方式，有效實現(xiàn)降低箱體擠壓成形載荷的目的。通過對復雜的箱體特征進行分析，對成形部位進行有效拆分達到降低載荷的目的。結(jié)合有限元模擬分析技術實現(xiàn)分步擠壓方式的優(yōu)化，根據(jù)模擬結(jié)果判斷分步擠壓方式是否合理。不滿足擠壓條件則進行擠壓部位的拆分，以此來降低載荷，重復上述過程直至設計出合適的擠壓方式。結(jié)合分步擠壓降低成形載荷方法的特點，模具設計采用可拆卸銷結(jié)構(gòu)進行鑲塊和上模板固定。完成擠壓后將鑲塊拆卸并放入成形型腔內(nèi)，再進行下一步擠壓工作。本發(fā)明適用于解決大尺寸坯料擠壓成形中的載荷過大問題。本發(fā)明的有益效果在于：