CN108127001B - 一种弧形件冷挤压波动整形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弧形件冷挤压波动整形方法，给冷挤压上模加载一个复合速度，通过分别控制在复合速度各个周期内的瞬时真应变，从而优化设计复合速度各个周期内的速度轨迹路线及其对应的整形量，促进上模向下对坯料进行冷挤压整形，提高弧形件的成形精度。所述的复合速度包括多个周期性复合速度，每个周期性复合速度均由固定速度和波动速度相加组成；复合速度的矢量方向一直沿挤压轴线向下；相邻振幅大于0的波动速度的振幅逐次减小。本发明能够有效减小冷挤压件精整时的回弹变形，可以广泛应用于铜、钽钨等各种合金产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种弧形件冷挤压波动整形方法。
背景技术
纯铜、钽钨合金等材料冷成形性能好，在高精密零部件中应用广泛。特别对于弧形件，其产品几何结构多过渡弧线，并且形位精度高，采用传统的冷挤压方法成形，弧形件的内部应力大，回弹大，各部位的尺寸跳差无法控制，造成后续需要进行精加工或打磨，影响产品制造质量和效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弧形件冷挤压波动整形方法，通过将总的变形量分解为若干个小变形量的成形周期，采用复合速度波动整形的方法，对各个成形周期的小变形量进行控制，促进内部应力屈服和塑性变形，减小累积应力和弹性变形，实现弧形件的净成形。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：
一种弧形件冷挤压波动整形方法，其特征在于：给冷挤压上模加载一个复合速度，通过分别控制在复合速度各个周期内的瞬时真应变，从而优化设计复合速度各个周期内的速度轨迹路线及其对应的整形量，促进上模向下对坯料进行冷挤压整形，提高弧形件的成形精度。
复合速度包括N个周期性复合速度，每个周期性复合速度均由固定速度和波动速度相加组成，第i个周期(1≤i≤N)中第j个有效数据点的复合速度的函数Vij为：Vij＝vi+2πfiaicos(2πfitij)。式中vi-第i个周期的固定速度(mm/s)，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率(Hz)，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅(mm)，ai≥0；tij—从第1个有效数据点到第i个周期(1≤i≤N)中第j个有效数据点总共累积时间(s)，tij≥0。
第i个(1≤i≤N)周期中第j个有效数据点在累积时间tji的瞬时整形量ΔZij(mm)为：式中vi—第i个周期的固定速度(mm/s)，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率(Hz)，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅(mm)，ai≥0；ni—第i个周期中离散点的个数；mi—第i个周期中离散点的有效个数；j—第i个周期中有效离散点的排序数，1≤j≤mi。
第i个(1≤i≤N)周期中第j个有效数据点在累积时间tji的瞬时真应变平均值式中η—修正系数，η≥1；hij—变形坯料的瞬时厚度(mm)；εTS—材料在恒定温度和应变速率条件下的抵抗位错起始抗力的等效应变；∑ti-1—前面第i-1个周期(1≤i≤N)总共累积时间(s)，∑ti-1≥0；tij—第1个有效数据点到第i个周期(1≤i≤N)中第j个有效数据点总共累积时间(s)，tij≥0；vi—第i个周期的固定速度(mm/s)，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率(Hz)，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅(mm)，ai≥0；j—第i个周期中有效离散点的排序数，1≤j≤mi；ΔZij—第i个(1≤i≤N)周期中第j个有效数据点在累积时间tji的瞬时整形量(mm)。
复合速度的矢量方向一直沿挤压轴线向下。
相邻的有效塑性变形周期内的波动速度的振幅逐次减小。
本发明通过给冷挤压上模加载一个复合速度，通过分别控制在复合速度各个周期内的瞬时真应变，从而优化设计复合速度各个周期内的速度轨迹路线及其对应的整形量，促进上模向下对坯料进行冷挤压整形，提高弧形件的成形精度。所述的复合速度包括多个周期性复合速度，每个周期性复合速度均由固定速度和波动速度相加组成；复合速度的矢量方向一直沿挤压轴线向下；相邻振幅大于0的波动速度的振幅逐次减小。本发明能够有效减小冷挤压件精整时的回弹变形，可以广泛应用于铜、钽钨等各种合金产品。
说明书附图
图1为弧形件冷挤压波动整形示意图；
图2为冷挤压波动整形的加载速度与位移曲线示意图；
图3计算与FEM获得的等效应变对比示意图；
图4瞬时整形量、瞬时真应变与时间的关系示意图。
图中，1-下模，2-上模，3-坯料。
具体实施方式s
以下结合实例对本发明作进一步说明。
实施例1
以纯铜弧形件为实施对象，其坯料的主体厚度为4mm，冷挤压整形模具如图1所示，给冷挤压上模加载包括10个周期性复合速度，其中，相邻的有效塑性变形周期内的波动速度的振幅从0.2mm，依次以0.02mm的梯度递减，波动速度频率为1.6Hz，离散点为100个，加载的复合速度和运动轨迹如图2所示，上模依次向下对坯料进行增速加载、减速加载、保压等多个循环成形。采用相同的方法，在有限元(FEM)仿真软件中设定波动复合速度，并导入纯铜材料模型，对弧形件冷挤压波动整形过程进行模拟分析，在修正系数取值1.25时，公式计算得到的累积等效应变与时间的曲线与FEM获得的曲线基本一致(如图3所示)。说明本发明的一种弧形件冷挤压波动整形方法可靠性高。
在此基础上，计算得到弧形件冷挤压波动整形的瞬时整形量、瞬时真应变与时间的关系(如图4所示)，据此可以优化确定最终弧形件的整形量等相关工艺参数，并指导弧形件冷挤压整形工艺设计开发。
本发明的实施案例揭露如上，然而并非限定本发明，这些依据本发明精神所做的变化都应包括在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种弧形件冷挤压波动整形方法，其特征在于：给冷挤压上模加载一个复合速度，分别控制在复合速度各个周期内的瞬时真应变，促进上模向下对坯料进行冷挤压整形；
复合速度包括N个周期性复合速度，每个周期性复合速度均由固定速度和波动速度相加组成，第i个周期中第j个有效数据点的复合速度的函数Vij为：Vij＝vi+2πfiaicos(2πfitij)；
式中vi—第i个周期的固定速度，单位为mm/s，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率，单位为Hz，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅，单位为mm，ai≥0；tij—从第1个有效数据点到第i个周期中第j个有效数据点总共累积时间，单位为s，tij≥0；
第i个周期中第j个有效数据点在累积时间tij的瞬时整形量ΔZij，单位为mm，
式中vi—第i个周期的固定速度，单位为mm/s，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率，单位为Hz，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅，单位为mm，ai≥0；ni—第i个周期中离散点的个数；mi—第i个周期中离散点的有效个数；j—第i个周期中有效离散点的排序数，1≤j≤mi，1≤i≤N。
2.如权利要求1所述的弧形件冷挤压波动整形方法，其特征在于：第i个周期中第j个有效数据点在累积时间tij的瞬时真应变平均值
式中η—修正系数，η≥1；hij—变形坯料的瞬时厚度，单位为mm；εTS—材料在恒定温度和应变速率条件下的抵抗位错起始抗力的等效应变；∑ti-1—前面第i-1个周期总共累积时间，单位为s，∑ti-1≥0；tij—第1个有效数据点到第i个周期中第j个有效数据点总共累积时间，单位为s，tij≥0；vi—第i个周期的固定速度，单位为mm/s，vi≤0；fi—第i个周期的波动速度频率，单位为Hz，fi≥0；ai—第i个周期的波动速度振幅，单位为mm，ai≥0；j—第i个周期中有效离散点的排序数，1≤j≤mi；ΔZij—第i个周期中第j个有效数据点在累积时间tij的瞬时整形量，单位为mm，1≤i≤N。
3.如权利要求1所述的弧形件冷挤压波动整形方法，其特征在于：复合速度的矢量方向一直沿挤压轴线向下。
4.如权利要求1所述的弧形件冷挤压波动整形方法，其特征在于：相邻的有效塑性变形周期内的波动速度的振幅逐次减小。
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