CN114210835B - 一种镁合金组合式剪切挤压变形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，涉及一种模具，包括上、下模组件，上模组件包括上模主体、四个侧向支臂，下模组件包括下模主体、四个滑块，上模主体与下模主体互相配合、分别高度间隔设置有多级平面，四个侧向支臂固定在上模主体四周，四个滑块分别与四个侧向支臂斜楔配合，且两两相对形成两个滑块组，该方法包括以下步骤：在下模主体上安装至少一个滑块组，将坯料放置在上模主体与下模主体及各滑块组的两个滑块之间；上模组件下行，各侧向支臂分别推抵对应的滑块接触、定位坯料；各侧向支臂继续推抵对应的滑块，使坯料挤压变形，同时多级平面推挤坯料，使坯料剪切变形。本发明使镁合金大塑性变形材料的加工简单易行、效率更高。

Description

一种镁合金组合式剪切挤压变形方法
技术领域
本发明涉及冲压模具技术领域，特别涉及一种镁合金组合式剪切挤压变形方法。
背景技术
大塑性变形技术(Severe Plastic Deformation，SPD)具有将粗晶材料的晶粒细化到纳米量级的巨大潜力，是近年来逐步发展起来的一种独特的超微粒子金属及其合金材料的制备工艺，其在加工时仅需将材料置于较低的温度，在较大的外部压力作用下使材料发生剧烈塑性变形，进而达到细化晶粒的目的获得超细晶组织，从而大幅提升材料的力学性能，大塑性变形技术在高性能镁合金制备及加工方面展现出了明显的技术优势和发展前景，但现有的能够使材料产生大塑性变形的方法，其实现材料大塑性变形的工艺大都较为复杂，例如往复挤压、等通道转角挤压、高压扭转变形等，对工件的加工效率较低。
鉴于此，若能够应用压力机上下模座的相对运动，使模具内的坯料同时产生剪切和挤压变形，进而产生剧烈形变，实现大塑性变形细化晶粒的目的，将使大塑性变形材料的加工工艺更加简单易行，进而提升大塑性变形材料的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，克服上述缺陷，使大塑性变形材料的加工工艺更加简单易行，进而提升大塑性变形材料的生产效率。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，该方法涉及一种组合式剪切挤压模具，该模具包括固定在压力机上模座的上模组件、固定在压力机下模座的下模组件，所述上模组件包括上模主体、四个侧向支臂，所述下模组件包括下模主体、四个滑块；所述上模主体下表面与所述下模主体上表面互相配合、分别高度间隔设置有多级平面，且相邻两级平面间通过一斜面连接；所述四个侧向支臂固定在所述上模主体的四周，所述四个滑块分别与所述四个侧向支臂形成斜楔配合，并可拆卸地滑动设置在所述下模主体上表面，四个所述滑块两两相对形成两个滑块组，该方法包括以下步骤：
S1成型前准备：在所述下模主体上安装至少一个所述滑块组，将坯料放置在所述上模主体与所述下模主体及各滑块组的两个滑块之间；
S2坯料定位：使压力机上模座带动上模组件下行，各所述侧向支臂分别推抵对应的滑块接触坯料，以对坯料定位；
S3剪切挤压：使压力机上模座带动上模组件继续下行，各所述侧向支臂继续推抵对应的滑块向坯料滑动，以夹紧并使坯料挤压变形；同时，所述多级平面在上模组件下行的过程中推挤坯料，使坯料剪切变形。
进一步，所述坯料呈板状，所述下模主体和所述上模主体分别前后延伸有与所述坯料宽度向等的坯料固定槽，在步骤S1中，将坯料沿宽度方向卡接于所述坯料固定槽。
进一步，所述下模主体的上表面形成有第一平面、第二平面、第一斜面，所述第一平面高于第二平面，所述第一平面与所述第二平面间通过所述第一斜面连接，所述上模主体的下表面形成有第三平面、第四平面、第二斜面，所述第三平面高于所述第四平面，所述第三平面与所述第四平面间通过所述第二斜面连接，所述第三平面位于所述第一平面上方，所述第四平面位于所述第二平面上方，在步骤S3中，在上模组件下行的过程中，首先第四平面和第一平面分别从坯料的上下两侧推挤坯料，使坯料产生剪切变形，直至坯料与第三平面和第二平面接触后完成剪切变形。
采用上述方案后，本发明的有益效果在于：
(1)在所述下模主体上安装至少一个所述滑块组，将坯料放置在所述上模主体与所述下模主体及各滑块组的两个滑块之间，从而可以根据所需坯料的变形效果，安装对应的滑块组，进而使坯料在产生剪切变形的同时，产生不同方向的挤压变形；
(2)使压力机上模座带动上模组件下行，各所述侧向支臂分别推抵对应的滑块接触坯料，以对坯料定位，从而使尺寸规格一致的每个坯料在定位后，均与上模组件和下模组件处于相同位置关系，确保后续每个坯料的剪切及挤压变形效果均相同；
(3)在压力机上、下模座的带动下各所述侧向支臂推抵对应的滑块向坯料滑动，以夹紧并使坯料挤压变形；同时，所述多级平面在上模组件下行的过程中推挤坯料，使坯料剪切变形；通过现有压力机上下模座之间的相对运动带动上模主体和下模主体运动，同时使坯料产生剪切和挤压变形，增大了坯料的变形程度，提升了大塑性变形材料的生产效率，使大塑性变形材料的加工更加易于实施；
(4)滑块组除挤压坯料，还对坯料起到固定的作用，从而确保剪切变形发生在工件上的预定位置，防止因剪切过程中工件的位姿变化，导致最终产生剪切变形的位置偏移，影响工件的剪切变形效果。
附图说明
图1为本发明一剪一压时的示意图；
图2为本发明一剪二压时的示意图；
图3为本发明一剪三压时的示意图；
图4为本发明一剪三压时沿前后方向的截面示意图；
图5为本发明一剪一压时沿前后方向的截面示意图。
标号说明：1-上模组件，2-下模组件，3-上模主体，4-侧向支臂，5-下模主体，6-滑块，7-坯料，8-平面，9-斜面，10-坯料固定槽，11-避位槽，12-T形槽，13-第一平面，14-第二平面，15-第一斜面，16-第三平面，17-第四平面，18-第二斜面，19-支臂斜面。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
本发明提供一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，使用以下模具，如图1-5所示，包括固定在压力机上模座的上模组件1、固定在压力机下模座的下模组件2，所述压力机为现有技术(附图中未给出)，所述上模组件1和所述下模组件2与压力机上模座和下模座的连接固定形式不具体限定，所述上模组件1包括上模主体3、四个侧向支臂4，所述下模组件2包括下模主体5、四个滑块6；
所述上模主体3与所述下模主体5间用于放置坯料7，所述坯料7呈板状，所述下模主体5和所述上模主体3分别前后(即沿坯料长度方向)延伸有与所述坯料7宽度向等的坯料固定槽10，从而起到对坯料7进行定位及初步固定的作用，所述上模主体3下表面与所述下模主体5上表面轮廓能够互相贴合，所述上模主体3下表面与所述下模主体5上表面互相配合、分别高度间隔设置有多级平面8，且相邻两级平面8间通过一斜面9连接，以在所述上模组件1相对下模组件2下行时，使位于上模主体3与下模主体5间的坯料7发生剪切变形；重点参阅图5所示，具体在本实施例中，所述下模主体5的上表面形成有第一平面13、第二平面14、第一斜面15，所述第一平面13高于所述第二平面14，所述第一平面13与所述第二平面14间通过所述第一斜面15连接，所述第一平面13、第一斜面15、第二平面14间圆角过渡；所述上模主体3的下表面形成有第三平面16、第四平面17、第二斜面18，所述第三平面16高于所述第四平面17，所述第三平面16与所述第四平面17间通过所述第二斜面18连接，所述第三平面16、第二斜面18、第四平面17间圆角过渡，在未放置坯料将所述上模主体3与所述下模主体5压合时，述第一平面13与所述第三平面16对应贴合，所述第二平面14与所述第四平面17对应贴合，所述第一斜面15与所述第二斜面18对应贴合，进而坯料7放置在所述上模主体3与所述下模主体5之间并使下模组件2下行时，将使坯料7沿所述上模主体3下表面和所述下模主体5上表面的走向发生剪切变形；
所述四个侧向支臂4固定在所述上模主体3的四周，在本实施例中，所述四个侧向支臂4分别可拆卸地螺接固定在所述上模主体3上；所述四个滑块6与所述四个侧向支臂4形成斜楔配合并滑动设置在所述下模主体5上表面，所述四个滑块6分别可拆卸地滑动设置在所述下模主体5上，且两两相对形成两个滑块组，所述下模主体5对应每个所述滑块6开有一个T形槽12，一个所述滑块6对应与一个所述T形槽12卡接并沿所述T形槽12的延伸方向滑动，所述四个T形槽12的延伸方向分别对应垂直于所述坯料7的四周表面，所述上模主体3上开设有避位所述四个滑块6的避位槽11，进而根据实际生产需要可选择地装配所述四个侧向支臂4和所述四个滑块6，以使所述四个滑块6在所述上模组件1相对下模组件2下行时，分别从坯料7的四周对坯料7进行挤压，所述避位槽11还为坯料7在发生剪切和挤压变形过程中产生的飞边提供走向。重点结合图3所示，在所述四个滑块6与所述四个侧向支臂4全部拆卸下来时，将仅使坯料7产生剪切，并在竖直方向对坯料7进行挤压(即一剪一压)；重点结合图2所示，在左右或前后方向安装对应的滑块6和侧向支臂4时，将在对坯料7产生剪切和竖直方向挤压的同时产生沿左右或前后方向的挤压(即一剪二压)；重点结合图1所示，在所述四个滑块6和所述四个侧向支臂4全部安装时，将在对坯料7产生剪切和竖直方向挤压的同时在前后和左右方向产生挤压(即一剪三压)，在一剪二压和一剪三压状态时，滑块在起到对坯料7挤压的同时，还起到了固定坯料7的作用，防止坯料7在上模组件1相对下模组件2下行的过程中产生位移或偏斜，导致坯料7上实际产生剪切形变的位置与预定位置不符，影响与挤压变形共同作用于坯料7后产生的变形效果。
重点参阅图4所示，所述第一平面13与所述第二平面14与坯料7对应的长度(坯料7变形前、放置于所述上模主体3与所述下模主体5之间时，坯料7正下方的第一平面13与第二平面14的长度)为L1＝L3＝50～70mm，第一斜面15的长度为L2＝30～50mm；所述第一平面13与第一斜面15间的圆角半径为R1＝6～11mm，所述第一斜面15与第二平面14间的圆角半径为R2＝5～10mm；所述第一平面13与第一斜面15间的夹角、第二平面14与第一斜面15间的夹角为θ1＝θ2＝120°～170°。所述四个侧向支臂4与所述四个滑块6接触处均形成有支臂斜面19，所述支臂斜面19的倾斜角度根据实际加工过程中所需的滑块6进给速度确定，不具体限定。所述坯料固定槽10的深度为1～3mm，所述坯料7的厚度为5～12mm，所述坯料7的长度与厚度的比值为5:1～10:1，所述坯料7的宽度与厚度的比值为3:1～7:1。进而在对坯料7进行剪切和挤压后，坯料7的累计剪切应变可达到0.364～5.671，等效应变达到0.210～3.274。
优选在本实施例中，所述坯料7的厚度为7mm，长度为45mm，宽度为30mm。
该方法包括以下步骤：
S1成型前准备：在所述下模主体5上安装至少一个所述滑块组，将坯料7放置在所述上模主体3与所述下模主体5及各滑块组的两个滑块6之间，并将坯料7沿宽度方向卡接于所述坯料固定槽10，具体地，在仅需要使坯料7产生剪切及竖向挤压时，不安装所述滑块组，在需要使坯料7产生剪切及竖向挤压的同时，还产生沿左右或前后方向的挤压时，安装一个所述滑块组，在需要使坯料7产生剪切及竖向挤压的同时，还同时产生左右和前后方向的挤压时，将两个所述滑块组均安装在所述下模主体5上；
S2坯料定位：使压力机上模座带动上模组件1下行，各所述侧向支臂4分别推抵对应的滑块6接触坯料7，以对坯料7定位，从而使尺寸规格一致的每个坯料7在定位后，均与上模组件1和下模组件2处于相同位置关系，从而确保后续每个坯料7的剪切及挤压变形效果均相同；
S3剪切挤压：使压力机上模座带动上模组件1继续下行，各所述侧向支臂4继续推抵对应的滑块6向坯料7滑动，以夹紧并使坯料7挤压变形；同时，所述多级平面8在上模组件1下行的过程中推挤坯料7，使坯料7剪切变形，具体地，在上模组件1下行的过程中，首先第四平面17和第一平面13分别从坯料7的上下两侧推挤坯料，使坯料7产生剪切变形，直至坯料7与第三平面16和第二平面14接触后完成剪切变形，在安装滑块组时，滑块组除挤压坯料7，还对坯料7起到固定的作用，从而确保剪切变形发生在工件上的预定位置，防止因剪切过程中工件的位姿变化，导致最终产生剪切变形的位置偏移，影响工件的剪切变形效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (3)

1.一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，其特征在于：该方法涉及一种组合式剪切挤压模具，该模具包括固定在压力机上模座的上模组件(1)、固定在压力机下模座的下模组件(2)，所述上模组件(1)包括上模主体(3)、四个侧向支臂(4)，所述下模组件(2)包括下模主体(5)、四个滑块(6)；所述上模主体(3)下表面与所述下模主体(5)上表面互相配合、分别高度间隔设置有多级平面(8)，且相邻两级平面(8)间通过一斜面(9)连接；所述四个侧向支臂(4)固定在所述上模主体(3)的四周，所述四个滑块(6)分别与所述四个侧向支臂(4)形成斜楔配合，并可拆卸地滑动设置在所述下模主体(5)上表面，四个所述滑块(6)两两相对形成两个滑块组，该方法包括以下步骤：
S1成型前准备：在所述下模主体(5)上安装至少一个所述滑块组，将坯料(7)放置在所述上模主体(3)与所述下模主体(5)及各滑块组的两个滑块(6)之间；
S2坯料定位：使压力机上模座带动上模组件(1)下行，各所述侧向支臂(4)分别推抵对应的滑块(6)接触坯料(7)，以对坯料(7)定位；
S3剪切挤压：使压力机上模座带动上模组件(1)继续下行，各所述侧向支臂(4)继续推抵对应的滑块(6)向坯料(7)滑动，以夹紧并使坯料(7)挤压变形；同时，所述多级平面(8)在上模组件(1)下行的过程中推挤坯料(7)，使坯料(7)剪切变形。
2.如权利要求1所述一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，其特征在于：所述坯料(7)呈板状，所述下模主体(5)和所述上模主体(3)分别前后延伸有与所述坯料(7)宽度向等的坯料固定槽(10)，在步骤S1中，将坯料(7)沿宽度方向卡接于所述坯料固定槽(10)。
3.如权利要求1所述一种镁合金组合式剪切挤压变形方法，其特征在于：所述下模主体(5)的上表面形成有第一平面(13)、第二平面(14)、第一斜面(15)，所述第一平面(13)高于第二平面(14)，所述第一平面(13)与所述第二平面(14)间通过所述第一斜面(15)连接，所述上模主体(3)的下表面形成有第三平面(16)、第四平面(17)、第二斜面(18)，所述第三平面(16)高于所述第四平面(17)，所述第三平面(16)与所述第四平面(17)间通过所述第二斜面(18)连接，所述第三平面(16)位于所述第一平面(13)上方，所述第四平面(17)位于所述第二平面(14)上方，在步骤S3中，在上模组件(1)下行的过程中，首先第四平面(17)和第一平面(13)分别从坯料(7)的上下两侧推挤坯料，使坯料(7)产生剪切变形，直至坯料(7)与第三平面(16)和第二平面(14)接触后完成剪切变形。
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