[发明专利]一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法

说明书

本发明公开了一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法，通过挤压凹模成形腔的底部正挤压成形空间，挤压凸模向下运动时，挤压凸模下端处坯料以正向流动为主，优先填充正挤压成形空间，促进材料正向流动，增加死区材料的应变量；当挤压凸模继续向下运动时，正挤压成形空间填充完成后，挤压凸模下端处坯料以反向流动为主并填充成形腔。在反挤压成形腔的上部设置溢流槽，挤压凸模下压至溢流槽内，坯料在成形腔内闭合挤压，坯料同时正向和反向流动，促进口部材料的正向流动，增加刚性平移区材料的应变量，从而实现壳体不同部位的材料应变均匀，解决了现有曲母线型壳体成形后存在的变形不均匀、不同部位以及不同方向力学性能差异大等问题。

技术领域

本发明属于成形加工技术领域，尤其涉及一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法。

背景技术

挤压成形，是一种锻造成形工艺，坯料受三向压应力，周向力学性能均匀，适合成形难变形金属材料。在挤压成形过程中，坯料与模具发生相对运动，材料沿挤压轴相同方向流出，被称为正挤压成形；

在申请号为CN201710544672.2的专利中记载到，传统正挤压各阶段网格变化时，坯料内部的网格变化分为三个区域：I区为金属死区，它紧贴凸模端面，呈锥形。锥形大小由凸模端面与坯料之间的摩擦力大小决定。这部分金属基本上不变形。II区为剧烈变形区。坯料在该区向外向上急剧流动，杯形件主要靠这部分金属流动成形。该区的轴向高度约为0.1d～0.2d(d为凸模工作部分直径)。当凸模下压到坯料底部高度仍大于该轴向高度时，尽管变形区内的金属产生剧烈的流动，但底部的一部分金属仍保持原状，此时仍处于稳定变形状态，但当凸模继续下压，坯料残余厚度小于改轴向高度时，残余厚度内的全部金属产生流动，成为非稳定变形状态。III区为刚性平移区，剧烈变形区的金属流动形成杯壁后，就不再变形了，而是以刚体平移的形式向上运动，该运动一直进行到凸模停止下压时为止。当死区底厚过薄时，塑性差的材料会产生环形脱落。

坯料与模具不发生相对运动，材料沿挤压轴相反方向流出，被称为反挤压成形。在反挤压成形过程中，材料温度升高小，易控制成形温度。

在申请号为CN201610681623.9的专利中，公开了一种细长构件转模反挤压细晶成形方法与模具，包括上模结构和下模结构，其过程是，首先将坯料置于凹模型腔内，然后在主动模作用下凸模沿轴向相对运动，使坯料发生塑性变形；当凸模工作带区域完全进入坯料内部后，凸模沿轴向相对运动的同时，沿挤压中心轴旋转运动，当左右镶块与限高块接触后，左右镶块在凸模中同时相对滑动，使坯料发生连续旋转挤压细晶变形。可以大幅降低成形载荷，增强凸模的稳定性，提高凸模长径比，适用于铜合金、铝合金、镁合金、合金钢等多种材料的细长构件成形制造，缩短工艺流程，提高细长构件制造性能。

在专利号为CN201811422161.4的专利中，公开了一种多凸模分步反向挤压成形方法，采用由内凸模、外凸模组成的多凸模，包括：下料——制坯——分步反向挤压——后续处理，其特征是：所述的分步反向挤压是使用内凸模、外凸模至少一次挤压坯料金属，坯料金属在所述多凸模的作用下产生流动变形，并通过控制内凸模、外凸模的行程，获得底部为实心平底、或凹底、或凸底的空心件。本发明在同一套模具内，可实现平底、凸底、凹底等空心件的成形制造；挤压成形接触面积的减小，降低了挤压成形力，可提高挤压变形量。该方案通过多次反向挤压的方式，来获得不同的工件或提高单个工件的挤压变形量。

上述专利为通过正挤压或反挤压成形方式来进行壳体类工件的成形。而曲母线型壳体是机械加工中常见的一种工件,此类工件具有曲率变化大、壁厚薄的特点。因此，反挤压成形是制造曲母线型壳体的较佳方法。虽然反挤压成形，可以一次成形曲母线型壳体，但是存在不同部位变形不均匀，力学性能差异大等缺点，尤其是底部形成材料死区，口部形成刚性平移区，变形应变量小，力学性能较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法，以解决现有曲母线型壳体成形后存在的变形不均匀、力学性能差异大等问题。