[发明专利]一种多效应耦合剧烈塑性变形模具及方法

权利要求书

1.一种多效应耦合剧烈塑性变形模具，包括模具本体，所述模具本体包括挤压凹模和凸模，所述挤压凹模和所述凸模安装于液压机的工作台上；其特征在于：所述挤压凹模内由上至下依次设置有入口通道、第一挤压通道、过渡通道、第二挤压通道和出口通道，所述过渡通道与所述第一挤压通道之间设置有第一转角，所述过渡通道与所述第二挤压通道之间设置有第二转角，所述第一挤压通道与所述第二挤压通道均为螺旋梯度挤压通道，所述螺旋梯度挤压通道内设置有梯度挤压模块，所述梯度挤压模块包括挤压模块上部和挤压模块下部，所述挤压模块上部由上至下呈台阶状扩径，所述挤压模块下部由上至下呈台阶状缩径；所述凸模包括第一凸模和第二凸模，所述第一凸模用于顶入所述入口通道内，所述第二凸模用于顶入所述出口通道内。

2.根据权利要求1所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述挤压凹模包括两个凹模半模，两个所述凹模半模关于所述过渡通道的中心水平纵截面对称设置，并通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述入口通道为竖直通道，所述过渡通道为水平通道，并与所述入口通道垂直设置，所述出口通道为竖直通道，并与所述入口通道平行设置，所述入口通道、所述过渡通道以及所述出口通道的横截面为圆形。

4.根据权利要求3所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述梯度挤压模块的顶部和底部分别设置有上连接通道和下连接通道；所述第一挤压通道的上连接通道与所述入口通道的底部连通，所述第一挤压通道的下连接通道通过第一转角与所述过渡通道的一端垂直连通；所述第二挤压通道的上连接通道通过第二转角与所述过渡通道的另一端垂直连通，所述第二挤压通道的下连接通道与所述出口通道的顶部连通。

5.根据权利要求4所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述挤压模块上部和所述挤压模块下部对称设置。

6.根据权利要求5所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述梯度挤压模块的横截面为椭圆形，形成台阶状椭圆梯度，所述台阶状椭圆梯度的椭圆截面等比例发生扭转，所述梯度挤压模块从最顶部的椭圆截面到最底部的椭圆截面整体扭转90°，所述上连接通道以及所述下连接通道靠近所述梯度挤压模块一端的横截面为椭圆形，另一端的横截面为圆形。

7.根据权利要求3所述的多效应耦合剧烈塑性变形模具，其特征在于：所述第一转角和所述第二转角均为球形转角，所述球形转角内设置有球形空腔，所述球形空腔的直径大于所述入口通道、所述过渡通道以及所述出口通道的横截面直径。

8.一种多效应耦合剧烈塑性变形方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将挤压凹模安装在液压机工作台上，将第一凸模安装于液压机主缸的上滑块，将第二凸模安装于液压机顶出缸的滑块，与挤压凹模进行对模调试；

步骤二、将坯料从入口通道放入，开启液压机；

步骤三、启动顶出缸，将第二凸模末端移动至第二挤压通道下部，用于提供背压，对坯料进行成形；

步骤四、启动主缸，上滑块下行，带动第一凸模向下运动，挤压坯料至第一挤压通道上部，停止挤压，主缸回程；

步骤五、接着放入下一根坯料，重复步骤四中挤压过程，直至第一根变形坯料从出口通道被挤出；

步骤六、重复上述步骤五。

9.根据权利要求8所述的多效应耦合剧烈塑性变形方法，其特征在于：所述步骤五中，坯料在挤压凹模内可实现往复、多道次、连续变形，在第一根坯料从出口通道被挤出前，主缸用于提供背压力，将第一凸模末端移动至第一挤压通道上部，用于提供背压，对坯料进行成形；启动顶出缸，向上移动第二凸模，将第二凸模顶端上移挤压至第二挤压通道下部，停止挤压，顶出缸回程；接着从出口通道放入下一根坯料，重复上述挤压过程，直至变形坯料从入口通道被挤出。

10.根据权利要求8所述的多效应耦合剧烈塑性变形方法，其特征在于：所述步骤二中可根据实际挤压情况和材料变形特点，对模具本体进行预热，对坯料进行加热并保温，所述坯料采用可塑性成形的轻质金属材料。