本發(fā)明涉及金屬塑性成形領(lǐng)域，具體涉及一種促進(jìn)正擠壓均勻變形的模具。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)正擠壓各階段網(wǎng)格變化如圖1所示。圖1(a)表示正擠壓開始狀態(tài)，圖1(b)表示高度大于直徑的坯料進(jìn)入穩(wěn)定變形狀態(tài)時(shí)網(wǎng)格的變化情況。此時(shí)可將坯料內(nèi)部的網(wǎng)格變化分為三個(gè)區(qū)域：i區(qū)為金屬死區(qū)，它緊貼凸模端面，呈錐形。錐形大小由凸模端面與坯料之間的摩擦力大小決定。這部分金屬基本上不變形。ii區(qū)為劇烈變形區(qū)。坯料在該區(qū)向外向上急劇流動(dòng)，杯形件主要靠這部分金屬流動(dòng)成形。該區(qū)的軸向高度約為0.1d～0.2d(d為凸模工作部分直徑)。當(dāng)凸模下壓到坯料底部高度仍大于該軸向高度時(shí)，盡管變形區(qū)內(nèi)的金屬產(chǎn)生劇烈的流動(dòng)，但底部的一部分金屬仍保持原狀，此時(shí)仍處于穩(wěn)定變形狀態(tài)，但當(dāng)凸模繼續(xù)下壓，坯料殘余厚度小于改軸向高度時(shí)，殘余厚度內(nèi)的全部金屬產(chǎn)生流動(dòng)，成為如圖1(c)所示的非穩(wěn)定變形狀態(tài)。iii區(qū)為剛性平移區(qū)，劇烈變形區(qū)的金屬流動(dòng)形成杯壁后，就不再變形了，而是以剛體平移的形式向上運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)一直進(jìn)行到凸模停止下壓時(shí)為止。圖1(c)中d為死區(qū)，當(dāng)?shù)缀襁^(guò)薄時(shí)，塑性差的材料會(huì)產(chǎn)生環(huán)形脫落。

圖6為deform模擬的原始凸模擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)狀況，從圖中可以看出，在原始凸模擠壓過(guò)程中，金屬流動(dòng)方向始終保持直線向下，這顯然不利于金屬的流動(dòng)，會(huì)在凹模出口轉(zhuǎn)角處會(huì)產(chǎn)生程度不同的金屬“死區(qū)”，導(dǎo)致成形件變形不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種正擠壓件變形過(guò)程中，保證材料利用率的同時(shí)，使鍛件均勻變形，獲得更好的鍛后組織與性能；對(duì)凸模結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，大大減小凸模與坯料間的摩擦力，促進(jìn)金屬的均勻流動(dòng)的正擠壓均勻變形模具及方法。

為了解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案：一種正擠壓均勻變形模具，它包含凸模主體，凸模主體的凸模頭部中間設(shè)置有溝槽，溝槽的中部設(shè)置有一拱形結(jié)構(gòu)，該拱形結(jié)構(gòu)的截面為弧形。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的溝槽的長(zhǎng)度與凸模頭部的直徑相等。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明就是在減小凸模與坯料間接觸摩擦即減小軸向應(yīng)力的同時(shí)，減小杯形件擠壓過(guò)程中受到的徑向應(yīng)力促進(jìn)金屬均勻流動(dòng)并改善金屬死區(qū)，改善了技術(shù)成形領(lǐng)域正擠壓實(shí)心件變形不均勻的問(wèn)題，減小了凸模與坯料間的接觸摩擦，提高了材料的均勻性，大大改善了鍛件的性能，并且提高了材料利用率，在鍛壓行業(yè)推廣其經(jīng)濟(jì)效益顯著。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1(a)為背景技術(shù)中正擠壓開始狀態(tài)的示意圖；

圖1(b)為背景技術(shù)中高度大于直徑的坯料進(jìn)入穩(wěn)定變形狀態(tài)時(shí)網(wǎng)格的變化情況示意圖；

圖1(c)為背景技術(shù)中非穩(wěn)定變形狀態(tài)的示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的實(shí)施例中凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為圖2的a向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的b向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為deform模擬原始凸模擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)狀況示意圖；

圖7為deform模擬本發(fā)明改進(jìn)凸模擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)狀況示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-凸模本體；2-凸模頭部；3-溝槽；4-拱形結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖2-圖5，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：一種正擠壓均勻變形模具，它包含凸模本體1、凸模頭部2、溝槽3和拱形結(jié)構(gòu)4，凸模主體1的凸模頭部2中間設(shè)置有溝槽3，溝槽3的長(zhǎng)度與凸模頭部2的直徑相等，溝槽3的中部設(shè)置有一拱形結(jié)構(gòu)4，該拱形結(jié)構(gòu)4的截面為弧形。采用這樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)凸模頭部2與坯料表面接觸時(shí)，減小凸模主體1與坯料的接觸面積，避免接觸摩擦過(guò)大而使金屬流動(dòng)不均勻。

一種正擠壓均勻變形方法，在工作行程中，力的變化可以分作三個(gè)階段。

在第i階段，毛坯在模具內(nèi)鐓粗，直至毛坯與模具內(nèi)表面接觸，即充滿凹模時(shí)為止；

第ii階段是擠壓的穩(wěn)定階段，在這個(gè)階段，變形區(qū)的形狀、尺寸與位置保持不變；

第iii階段是最后的不穩(wěn)定階段，在這個(gè)階段，塑性區(qū)的金屬體積逐漸減少，而變形力急劇增加，杯形件擠壓過(guò)程中受到切向應(yīng)力，徑向應(yīng)力以及軸向應(yīng)力。在減小凸模與坯料間接觸摩擦即減小軸向應(yīng)力的同時(shí)，減小杯形件擠壓過(guò)程中受到的徑向應(yīng)力促進(jìn)金屬均勻流動(dòng)并改善金屬死區(qū)。

請(qǐng)參閱圖7，圖7為deform模擬的改進(jìn)凸模擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)狀況，從圖中可以看出，改進(jìn)后的凸模本體1在擠壓過(guò)程中，能夠很好的促進(jìn)金屬向兩邊分散流動(dòng)，在保證材料利用率的同時(shí)，使成形件更加均勻，獲得更好的組織與性能。同時(shí)通過(guò)模擬拱形高度不同的改進(jìn)效果來(lái)看，隨著拱形的加高，金屬流動(dòng)效果沒(méi)有顯著提高的同時(shí)，卻因?yàn)楣靶温氏扰c坯料接觸而產(chǎn)生了較為明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。故拱形結(jié)構(gòu)高度與溝槽深度相同為最佳方案。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種正擠壓均勻變形模具，涉及金屬塑性成形領(lǐng)域。凸模主體的凸模頭部中間設(shè)置有溝槽，溝槽的中部設(shè)置有一拱形結(jié)構(gòu)，該拱形結(jié)構(gòu)的截面為弧形；所述的溝槽的長(zhǎng)度與凸模頭部的直徑相等；所述的拱形結(jié)構(gòu)高度與溝槽深度相同.本發(fā)明大大減小凸模與坯料間的摩擦力，促進(jìn)金屬的均勻流動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：張治民;于建民;白冰;董貝貝;王強(qiáng);郝紅元;程眉;孟模
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.27
技術(shù)公布日：2017.11.07