CN107321808A - 一种正挤压均匀变形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正挤压均匀变形模具，涉及金属塑性成形领域。凸模主体的凸模头部中间设置有沟槽，沟槽的中部设置有一拱形结构，该拱形结构的截面为弧形；所述的沟槽的长度与凸模头部的直径相等；所述的拱形结构高度与沟槽深度相同.本发明大大减小凸模与坯料间的摩擦力，促进金属的均匀流动。

Description

一种正挤压均匀变形模具

技术领域

本发明涉及金属塑性成形领域，具体涉及一种促进正挤压均匀变形的模具。

背景技术

传统正挤压各阶段网格变化如图1所示。图1(a)表示正挤压开始状态，图1(b)表示高度大于直径的坯料进入稳定变形状态时网格的变化情况。此时可将坯料内部的网格变化分为三个区域：I区为金属死区，它紧贴凸模端面，呈锥形。锥形大小由凸模端面与坯料之间的摩擦力大小决定。这部分金属基本上不变形。II区为剧烈变形区。坯料在该区向外向上急剧流动，杯形件主要靠这部分金属流动成形。该区的轴向高度约为0.1d～0.2d(d为凸模工作部分直径)。当凸模下压到坯料底部高度仍大于该轴向高度时，尽管变形区内的金属产生剧烈的流动，但底部的一部分金属仍保持原状，此时仍处于稳定变形状态，但当凸模继续下压，坯料残余厚度小于改轴向高度时，残余厚度内的全部金属产生流动，成为如图1(c)所示的非稳定变形状态。III区为刚性平移区，剧烈变形区的金属流动形成杯壁后，就不再变形了，而是以刚体平移的形式向上运动，该运动一直进行到凸模停止下压时为止。图1(c)中D为死区，当底厚过薄时，塑性差的材料会产生环形脱落。

图6为Deform模拟的原始凸模挤压过程中金属流动状况，从图中可以看出，在原始凸模挤压过程中，金属流动方向始终保持直线向下，这显然不利于金属的流动，会在凹模出口转角处会产生程度不同的金属“死区”，导致成形件变形不均匀。

发明内容

本发明的目的是提供一种正挤压件变形过程中，保证材料利用率的同时，使锻件均匀变形，获得更好的锻后组织与性能；对凸模结构进行微调，大大减小凸模与坯料间的摩擦力，促进金属的均匀流动的正挤压均匀变形模具及方法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种正挤压均匀变形模具，它包含凸模主体，凸模主体的凸模头部中间设置有沟槽，沟槽的中部设置有一拱形结构，该拱形结构的截面为弧形。

作为本发明的进一步改进，所述的沟槽的长度与凸模头部的直径相等。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

本发明就是在减小凸模与坯料间接触摩擦即减小轴向应力的同时，减小杯形件挤压过程中受到的径向应力促进金属均匀流动并改善金属死区，改善了技术成形领域正挤压实心件变形不均匀的问题，减小了凸模与坯料间的接触摩擦，提高了材料的均匀性，大大改善了锻件的性能，并且提高了材料利用率，在锻压行业推广其经济效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为背景技术中正挤压开始状态的示意图；

图1(b)为背景技术中高度大于直径的坯料进入稳定变形状态时网格的变化情况示意图；

图1(c)为背景技术中非稳定变形状态的示意图；

图2为本发明所提供的实施例中凸模的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的A向结构示意图；

图5为图4的B向结构示意图；

图6为Deform模拟原始凸模挤压过程中金属流动状况示意图；

图7为Deform模拟本发明改进凸模挤压过程中金属流动状况示意图；

附图标记：

1-凸模本体；2-凸模头部；3-沟槽；4-拱形结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2-图5，本具体实施方式采用以下技术方案：一种正挤压均匀变形模具，它包含凸模本体1、凸模头部2、沟槽3和拱形结构4，凸模主体1的凸模头部2中间设置有沟槽3，沟槽3的长度与凸模头部2的直径相等，沟槽3的中部设置有一拱形结构4，该拱形结构4的截面为弧形。采用这样的设计，当凸模头部2与坯料表面接触时，减小凸模主体1与坯料的接触面积，避免接触摩擦过大而使金属流动不均匀。

一种正挤压均匀变形方法，在工作行程中，力的变化可以分作三个阶段。

在第I阶段，毛坯在模具内镦粗，直至毛坯与模具内表面接触，即充满凹模时为止；

第II阶段是挤压的稳定阶段，在这个阶段，变形区的形状、尺寸与位置保持不变；

第III阶段是最后的不稳定阶段，在这个阶段，塑性区的金属体积逐渐减少，而变形力急剧增加，杯形件挤压过程中受到切向应力，径向应力以及轴向应力。在减小凸模与坯料间接触摩擦即减小轴向应力的同时，减小杯形件挤压过程中受到的径向应力促进金属均匀流动并改善金属死区。

请参阅图7，图7为Deform模拟的改进凸模挤压过程中金属流动状况，从图中可以看出，改进后的凸模本体1在挤压过程中，能够很好的促进金属向两边分散流动，在保证材料利用率的同时，使成形件更加均匀，获得更好的组织与性能。同时通过模拟拱形高度不同的改进效果来看，随着拱形的加高，金属流动效果没有显著提高的同时，却因为拱形率先与坯料接触而产生了较为明显的应力集中现象。故拱形结构高度与沟槽深度相同为最佳方案。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种正挤压均匀变形模具，它包含凸模主体，其特征在于，凸模主体的凸模头部中间设置有沟槽，沟槽的中部设置有一拱形结构，该拱形结构的截面为弧形；所述的沟槽的长度与凸模头部的直径相等；所述的拱形结构高度与沟槽深度相同。