[发明专利]一种可实现多方向剪切的挤扭复合加工模具与方法

权利要求书

1.一种可实现多方向剪切的挤扭复合加工模具，其特征在于，该模具分为凸模、凹模及背压装置，凸模的顶部与压力机的压头连接固定，凹模的底部与下模座固定，凹模包括模芯和模座两部分，加工坯料的型腔在模芯中；背压装置安放在模芯型腔的出口端，坯料放置在模芯型腔中；

模芯型腔自上而下依次为导入段、挤压段、挤压扭转周向剪切段、整形段、变通道角挤压径向剪切段；

在挤压扭转周向剪切段实现径向压缩的同时，发生周向剪切，在变通道角挤压径向剪切段实现径向压缩与剪切复合变形，材料通过单道次变形，实现3~4的等效塑性变形及1~2剪切变形累积；

模芯型腔的导入段长度为80~100mm，挤压扭转周向剪切段长度为30~60mm，0扭转角度≤90°，整形段长度40~60mm，变通道角挤压径向剪切段通道夹角为90~150°，0背压装置施加背压力≤150MPa。

2.根据权利要求1所述的可实现多方向剪切的挤扭复合加工模具，其特征在于，模芯型腔的出口端通过顶杆作为背压装置施加背压，增加材料所受静水压力，提高工件材料的变形能力。

3.根据权利要求1所述的可实现多方向剪切的挤扭复合加工模具，其特征在于，凹模的模座和模芯分为对称的左侧和右侧两部分，方便加工后试样取出。

4.一种使用权利要求1~3之一所述加工模具的可实现多方向剪切的挤扭复合加工方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）多方向剪切的挤扭复合加工模具设计，根据材料制备和加工需要，确定模具关键挤压扭转周向剪切段、变通道角挤压径向剪切段的主要变形参数；

（2）整体模具设计，模具整体外形尺寸，主要包括模具高度、长度及宽度；

（3）将步骤（1）和步骤（2）设计完成的模具，根据需要选择加入背压的大小，同时确定凸模的挤压速度；

（4）利用步骤（3）中装配好的模具，选择压力机进行模具装配，并进行坯料多方向剪切的挤扭复合加工。

5.根据权利要求4所述的可实现多方向剪切的挤扭复合加工方法，其特征在于，步骤（4）中，首先在型腔内壁均匀涂抹润滑剂，将坯料放进导入段，凸模将坯料推入导入段进行加工，随着凸模的压下，坯料依次通过挤压段、挤压扭转周向剪切段、整形段、变通道角挤压径向剪切段，最终完成加工。