[发明专利]变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法

说明书

本发明提供了一种变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法，涉及模具的技术领域，包括以下步骤：设计基于正弦函数的对称流线型挤压模具；对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形；建立变通道转角自弯曲挤压模具的模腔壁面方程；在变通道转角自弯曲挤压模具的模腔后面增设工作带结构；金属流经变通道转角自弯曲挤压模具后，控制挤出速度呈线性分布，从而直接挤压出弯曲件，因此型材不受横向力矩，从而使型材外侧面减小或者杜绝截面变形，而且金属在挤压过程中发生的流动比传统阶梯型挤压模具更加顺畅，挤压载荷变低；缓解了现有技术中存在的型材弯曲加工时回弹、起皱、截面变形的技术问题和降低挤压时的载荷的技术问题。

技术领域

本发明涉及模具技术领域，尤其是涉及一种变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法。

背景技术

弯曲铝型材广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域中，随着工业经济的飞速发展，各领域对弯曲铝型材结构件的需求日益增多，通常弯曲型材的加工采用先挤压后弯曲的方式，传统的推弯、拉弯、折弯、滚弯等二次加工技术会带来铝型材开裂、截面畸变、失稳起皱、回弹等缺陷，严重影响弯曲铝型材的成型率。

现有技术中采用挤压弯曲一体化成型，在挤压模具后安装由环形圆盘或辊子组成的弯曲装置，金属挤出后直接进入弯曲装置，实现型材的弯曲变形。相比传统工艺，该工艺结合了压力弯弧与滚压弯弧的优点，可使回弹、起皱弯弧不稳等缺陷减小，但横向力矩的存在使得这些缺陷不能根本上避免，而且弯曲通道外侧会对挤压出的金属产生阻力，弯弧较大或挤压速度较快时，型材外侧面受到较大应力容易导致截面变形。

另一方面，流线型挤压模具在特定的材料和工艺条件下，使挤压过程变成完美的材料流动，产生的应变能小，挤压载荷低，即具有适应性，但流线型挤压模具设计与加工较为困难，多用于简单对称型挤压模具的设计上，而且功能上只限于挤出直的铝型材。

发明内容

本发明的目的在于提供变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法，以缓解现有技术中存在的型材弯曲加工时回弹、起皱、截面变形的技术问题和降低挤压时的载荷的技术问题。

本发明提供的一种变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，包括以下步骤：

设计基于正弦函数的对称流线型挤压模具，所述挤压模具模腔的两侧壁面为对称流线型；

对所述对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形，形成一拱形曲线；其中，拱形曲线保持沿挤压方向对称，在曲线的两端无偏移且与轴线相切；

根据拱形曲线的中轴线，建立变通道转角自弯曲挤压模具的模腔壁面方程；

在变通道转角自弯曲挤压模具的模腔后面增设工作带结构，工作带结构的壁面与挤压方向平行。

在本发明较佳的实施例中，设计基于正弦函数的对称流线型挤压模具的步骤还包括：

挤压模具的模腔沿任意水平截面的形状保持圆形，挤压模具模腔的边界曲线由正弦函数描述，以中轴线的中心作为原点，设z方向为挤压方向，左边线函数描述为：

右边线函数描述为：

式中，R为入口模孔直径，即坯料直径；r为出口模孔直径，即棒材直径，L为模腔高度。

在本发明较佳的实施例中，对所述对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形的步骤还包括：

扭曲后的中轴线Axis的Axis_trig基于三角函数描述为：

式中，h为扭曲变形的中轴曲线的最大偏移距离；