[发明专利]一种径向掰断高效精密的低应力下料方法

说明书

本发明公开了一种径向掰断高效精密的低应力下料方法，属于智能制造技术领域，其采用沿棒料的圆周方向上对称分布的4组下料单元依次间隔对棒料进行施加载荷，每组下料单元包括设置在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、分别固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头，下料夹具和推力锤头相对设置，在对棒料进行掰断的过程中，推力锤头顶住棒料之后，有下料夹具向棒料的V型槽两端同时施加载荷，4组下料单元中的下料夹具和推力锤头相互配合将会在V型槽处产生交变的力，在这个作用力下，V型槽处萌生裂纹，并保证沿V型槽尖端截面呈圆周逐渐向圆心扩展，具有效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种径向掰断高效精密的低应力下料方法。

背景技术

低应力下料是将裂纹技术应用于棒材下料中，先人为地在棒材表面上预制一条环向V型槽，然后对带有环向V型槽表的棒材施加一定外力，使其以低应力脆断的形式动态分离。它利用环向V型槽的缺口效应和弯曲效应，实现材料在低应力水平下的脆断。目前学者们已就低应力弯曲下料技术从应力集中、机构设计、断口形貌等方面进行了一些研究。但低应力弯曲下料的材料分离机理、高效精密实现方法和质量评价标准等关键核心技术仍未突破，因而提高产品精度和生产效率，降低能耗以及减少污染等的综合目标也未能真正实现。为加快振兴我国装备制造业发展，研究高效、高品质、节能、环境友好型金属材料近净成形下料新技术及材料分离机理势在必行。

参考图1所示，目前的低应力下料装置在对棒料施加载荷的方式上具有一定的局限性，主要体现在其对棒料的加载方式为一端夹紧，对另一端施加载荷，这样的加载方式即没有让V型槽的应力集中效应得到充分发挥，又增大了V型槽处裂纹的起裂角和扩展路径控制难度，进而导致棒料断面不平整，下料力较大，影响断面质量。

作为金属材料成型加工的第一道工序，所下棒料的断面质量直接影响到后续加工效率和成本。棒料V型槽尖端起裂角会影响到最终的下料断面质量，在裂纹的萌生阶段，起裂角会决定裂纹的扩展路径和断面的平整度。理想的裂纹起裂角应该是0°，这样棒料断面较为平整，但由于现有的低应力下料装置中棒料的受载方式不是纯弯曲而是横力弯曲，即V型槽尖端裂纹是以I型为主、II型为辅的复合型裂纹，所以外载荷除了会在棒料V型槽底部以弯矩的形式产生正应力外，还会在V型槽尖端截面产生切应力，正应力和切应力的合应力会出现在V型槽尖端截面偏右的位置，导致裂纹起裂角增大，棒料断面不平整；并且由于现有下料装置的加载方式为一端夹紧，另一端加载，所以无法从根本上消除裂纹的起裂角大的问题，进而影响断面质量。

发明内容

本发明提供一种径向掰断高效精密的低应力下料方法，旨在解决已有技术中对棒料采取的加载方式导致的断面质量较差、断面平整度较低的问题，具有下料范围广、效率高、疲劳裂纹扩展区面积大、断面质量好等优点。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种径向掰断高效精密的低应力下料方法包括：

将待下料的棒料安装在径向掰断高效精密的低应力下料机上，其中，所述低应力下料机包括4组下料单元，4组下料单元中的2组下料单元安装在待下料的棒料的上下方向，另2组下料单元安装在待下料的棒料的左右方向，每组下料单元包括第一液压油缸和第二液压油缸、设置在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具、设置在第一液压油缸和第二液压油缸对侧的第三液压油缸和第四液压油缸、分别固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头；

第一下料单元中的第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆向外伸出，进而固定在第三液压油缸和第四液压油缸的活塞杆端部的推力锤头抵接在待下料的棒料的V型槽的两端，同时，第一下料单元的第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆逐渐伸出，进而安装在第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆端部的下料夹具分别对待下料的棒料的V型槽的两端施加载荷；