CN110340171A - 一种管材成形模具及其成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材成形模具，由冲模、型芯和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段组成，采用上述管材成形模具的成形方法，将镦粗和挤压相结合，比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高。

Description

一种管材成形模具及其成形方法

技术领域

本发明属于管材挤压技术领域，具体涉及一种管材成形模具及其成形方法。

背景技术

挤压和镦粗是金属材料塑性成形两种基本成形方法，两种成形方式都能够有效地细化材料组织，改善材料的综合性能。但在实际操作中，镦粗和挤压相结合的管材变形方式并不多见，将镦粗和挤压结合可更大程度上提高了材料成形的效率。

基于上述考虑，提出一种新型镦粗和挤压相结合的管材复合成形方法。

发明内容

本发明旨在提供一种管材成形模具及其成形方法，以解决目前管材成形细晶制备方法中存在的工序复杂、可操作性不强及成形效率低的问题。

本发明的管材成形模具由冲模、型芯和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段组成。

冲模为一管件，冲模的横截面为环形，内径为D1，外径为D，冲模的长度为1.2L~1.5L。

模芯为一圆柱体，圆形横截面的直径为D1，模芯的长度为1.8L。

型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔。

挤入段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为D，挤入段的长度为L。

右偏挤压段与挤入段相连接的横截面为圆形，定义为大圆，大圆的直径为D，右偏挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为D－M，右偏挤压段的垂直长度为0.2L。

左偏挤压段与右偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为D－M，左偏挤压段与正挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为D－M，右偏挤压段的垂直长度为0.2L。

正挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为D－M，正挤压段与挤出段相连接的横截面为圆形，定义为小圆，小圆的直径为D－2M，正挤压段的垂直长度为0.2L。

挤出段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为D－2M，挤出段的长度为0.2L。

在水平面投影上，大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离为0.5M，右偏圆与大圆内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离为0.5M，左偏圆与大圆内切，小圆内切于右偏圆和左偏圆。

在水平面投影上，大圆的圆心、右偏圆的圆心、左偏圆的圆心、大圆和右偏圆的内切点、大圆和左偏圆的内切点、小圆与右偏圆、左偏圆的内切点位于同一直线上。

所述0<M<0.25D，0<D－2M－D1。

本发明采用上述管材成形模具的成形方法步骤为：

步骤一，准备：清洁管材成形模具的型模的成形型腔，在第一预挤压管材外表面、型芯和管材成形模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂。

步骤二，装配：将第一预挤压管材套在型芯上，将套在型芯上第一预挤压管材放置于管材成形模具的挤入段中，型芯的下端面与管材成形模具的挤出段的下端面重合，第一预挤压管材的下端面与挤入段的下端面相接触，第一预挤压管材的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预挤压管材的挤压端面相接触。

步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以0.1D/s ~D/s的挤压速度挤压第一预挤压管材，当冲模的挤压工作端面与管材成形模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行。

步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以D/s ~2D/s的速度提升，当冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来时，将第二预挤压管材套在型芯上放置于管材成形模具的挤入段中，开启挤压装置，冲模以0.1D/s ~D/s的挤压速度挤压第二预挤压管材，当冲模的挤压端面与管材成形模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预挤压管材会将第一预挤压管材挤出管材成形模具的成形型腔，第一预挤压管材依次经过管材成形模具的挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段的变形，完成第一预挤压管材的挤压变形。

步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以D/s ~2D/s的速度提升，冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来。

上述管材成形模具的成形方法，所述预挤压管材为圆柱管材，圆柱管材的外径为D，内径为D1，预挤压管材的长度为0.5L~0.8L。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采用的管材成形模具及其成形方法的技术方案，预挤压管材在右偏挤压段变形、左偏挤压段变形时，环形截面的变形管材的壁厚不均匀，使得材料在塑性变形的流变速度就不一致，材料呈现一种不均匀剪切变形状态，正挤压段变形材料又达到左右偏挤压段的相互平衡，经过上述成形模具及其成形方法的管材获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高。

本发明提供的一种管材成形模具及其成形方法，具有变形效果好，效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的模具型腔结构示意图；

图2是本发明的模具型腔截面示意图；

图中：1. 挤入段，2. 右偏挤压段，3. 左偏挤压段，4. 正挤压段，5. 挤出段。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例：预挤压管材为管材，圆柱管材的外径为10mm，内径为5mm，预挤压管材的长度为70mm。

如图1~2所示，管材成形模具由冲模、型芯和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段1、右偏挤压段2、左偏挤压段3、正挤压段4和挤出段5组成。

冲模为一管件，冲模的横截面为环形，内径为5mm，外径为10mm，冲模的长度为120mm；

模芯为一圆柱体，圆形横截面的直径为5mm，模芯的长度为180mm。

型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔。

挤入段1为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，挤入段1的长度为100mm。

右偏挤压段2与挤入段1相连接的横截面为圆形，定义为大圆，大圆的直径为10mm，右偏挤压段2与左偏挤压段3相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为8mm，右偏挤压段2的垂直长度为20mm。

左偏挤压段3与右偏挤压段2相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为8mm，左偏挤压段3与正挤压段4相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为8mm，右偏挤压段2的垂直长度为20mm。

正挤压段4与左偏挤压段3相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为8mm，正挤压段4与挤出段5相连接的横截面为圆形，定义为小圆，小圆的直径为6mm，正挤压段4的垂直长度为20mm。

挤出段5为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为6mm，挤出段5的长度为20mm。

在水平面投影上，大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离为1mm，右偏圆与大圆内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离为1mm，左偏圆与大圆内切，小圆内切于右偏圆和左偏圆。

在水平面投影上，大圆的圆心、右偏圆的圆心、左偏圆的圆心、大圆和右偏圆的内切点、大圆和左偏圆的内切点、小圆与右偏圆、左偏圆的内切点位于同一直线上。

本发明采用上述管材成形模具的成形方法步骤为：

步骤一，准备：清洁管材成形模具的型模的成形型腔，在第一预挤压管材外表面、型芯和管材成形模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂。

步骤二，装配：将第一预挤压管材套在型芯上，将套在型芯上第一预挤压管材放置于管材成形模具的挤入段1中，型芯的下端面与管材成形模具的挤出段的下端面重合，第一预挤压管材的下端面与挤入段1的下端面相接触，第一预挤压管材的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预挤压管材的挤压端面相接触。

步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以8mm/s的挤压速度挤压第一预挤压管材，当冲模的挤压工作端面与管材成形模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行。

步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以15mm/s的速度提升，当冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来时，将第二预挤压管材套在型芯上放置于管材成形模具的挤入段1中，开启挤压装置，冲模以8mm/s的挤压速度挤压第二预挤压管材，当冲模的挤压端面与管材成形模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预挤压管材会将第一预挤压管材挤出管材成形模具的成形型腔，第一预挤压管材依次经过管材成形模具的挤入段1、右偏挤压段2、左偏挤压段3、正挤压段4和挤出段5的变形，完成第一预挤压管材的挤压变形。

步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以15mm/s的速度提升，冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来。

本实施例采用的管材成形模具及其成形方法的技术方案，预挤压管材在右偏挤压段2变形、左偏挤压段3变形时，环形截面的变形管材的壁厚不均匀，使得材料在塑性变形的流变速度就不一致，材料呈现一种不均匀剪切变形状态，正挤压段4变形材料又达到左右偏挤压段的相互平衡，经过上述成形模具及其成形方法的管材获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定本发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。

Claims (7)

1.一种管材成形模具，由冲模、型芯和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段组成，其特征在于，

所述型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔；

所述挤入段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为D，挤入段的长度为L；

所述右偏挤压段与挤入段相连接的横截面为圆形，定义为大圆，大圆的直径为D，右偏挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为D－M，右偏挤压段的垂直长度为0.2L；

所述左偏挤压段与右偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为D－M，左偏挤压段与正挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为D－M，右偏挤压段的垂直长度为0.2L；

所述正挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为D－M，正挤压段与挤出段相连接的横截面为圆形，定义为小圆，小圆的直径为D－2M，正挤压段的垂直长度为0.2L；

所述挤出段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为D－2M，挤出段的长度为0.2L。

2.根据权利要求1所述的管材成形模具，其特征在于，在水平面投影上，大圆的圆心、右偏圆的圆心、左偏圆的圆心、大圆和右偏圆的内切点、大圆和左偏圆的内切点、小圆与右偏圆、左偏圆的内切点位于同一直线上；大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离为0.5M，右偏圆与大圆内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离为0.5M，左偏圆与大圆内切，小圆内切于右偏圆和左偏圆。

3.根据权利要求1所述的管材成形模具，其特征在于，所述冲模为一管件，冲模的横截面为环形，内径为D1，外径为D，冲模的长度为1.2L~1.5L。

4.根据权利要求1所述的管材成形模具，其特征在于，所述模芯为一圆柱体，圆形横截面的直径为D1，模芯的长度为1.8L。

5.根据权利要求1所述的管材成形模具，其特征在于，所述0<M<0.25D，0<D－2M－D1。

6.一种管材管材成形方法，采用权利要求1~5任一项所述的管材成形模具，其特征在于，包括步骤为：

步骤一，准备：清洁管材成形模具的型模的成形型腔，在第一预挤压管材外表面、型芯和管材成形模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂；

步骤二，装配：将第一预挤压管材套在型芯上，将套在型芯上第一预挤压管材放置于管材成形模具的挤入段中，型芯的下端面与管材成形模具的挤出段的下端面重合，第一预挤压管材的下端面与挤入段的下端面相接触，第一预挤压管材的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预挤压管材的挤压端面相接触；

步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以0.1D/s ~D/s的挤压速度挤压第一预挤压管材，当冲模的挤压工作端面与管材成形模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行；

步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以D/s ~2D/s的速度提升，当冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来时，将第二预挤压管材套在型芯上放置于管材成形模具的挤入段中，开启挤压装置，冲模以0.1D/s ~D/s的挤压速度挤压第二预挤压管材，当冲模的挤压端面与管材成形模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预挤压管材会将第一预挤压管材挤出管材成形模具的成形型腔，第一预挤压管材依次经过管材成形模具的挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段的变形，完成第一预挤压管材的挤压变形；

步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以D/s ~2D/s的速度提升，冲模完全从管材成形模具的成形型腔出来。

7.根据权利要求6所述的管材成形方法，其特征在于，所述预挤压管材为圆柱管材，圆柱管材的外径为D，内径为D1，预挤压管材的长度为0.5L~0.8L。