[发明专利]流线型自弯曲挤压模具及其设计方法

说明书

本发明提供了一种流线型自弯曲挤压模具及其设计方法，涉及模具的技术领域，包括以下步骤：基于正弦函数设计模腔截面一侧的边界控制曲线；设计模腔截面的两侧边界控制曲线呈非对称；基于两侧的边界控制曲线进行光滑过渡，得到模腔的曲面控制函数；在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；利用挤压模具的流线型模腔可以使材料挤压过程中发生不均匀流动进而得到自弯曲挤出的型材，流线型模腔的流动更接近于真实材料流动路径，流线型适应性模具能减小挤压载荷、减少模具的局部破坏；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

本发明涉及模具的技术领域，尤其是涉及一种流线型自弯曲挤压模具及其设计方法。

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；或者，在挤压模具后增设多个圆环作为导向装置，通过调节圆环的位置，控制挤出型材的曲率；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一种流线型自弯曲挤压模具及其设计方法，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。

本发明提供的一种流线型自弯曲挤压模具的设计方法，包括以下步骤：

基于正弦函数设计模腔截面一侧的边界控制曲线；

以正弦函数设计的边界控制曲线为基础设计模腔截面另一侧的边界控制曲线的函数，设计模腔截面的两侧边界控制曲线呈非对称；

基于两侧的边界控制曲线进行光滑过渡，得到模腔的曲面控制函数；

在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，基于正弦函数设计模腔截面一侧的边界控制曲线的步骤还包括：

挤压模具模腔的一侧边界曲线由正弦函数描述，一侧边界曲线的控制函数描述为：

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，以正弦函数设计的边界控制曲线为基础设计模腔截面另一侧的边界控制曲线的函数的步骤还包括：

基于反正切函数设计模腔截面另一侧的边界控制曲线；

挤压模具模腔的另一侧边界曲线由反正切函数描述，对反正切函数设计的边界控制曲线以加权过渡的方式设计挤压模具的流线型模腔，另一侧边界曲线的控制函数描述为：

式中，α为加权控制系数，A为B为

在本发明较佳的实施例中，基于两侧的边界控制曲线进行光滑过渡，得到模腔的曲面控制函数的步骤还包括：