一种扁挤压筒用板材挤压模具设计方法技术

本发明专利技术公开了一种扁挤压筒用板材挤压模具设计方法，挤压模具包括模垫，模垫一端面固定安装有型材模，型材模的另一端面固定安装有大头模，大头模中心开设有截面设置为椭圆形状的变形腔，变形腔设置有入口和出口，变形腔的截面椭圆长轴b保持不变，变形腔截面椭圆短轴a从入口到出口逐渐减小，大头模设置出口的一端面固定安装在型材模上，设计方法包括对变形腔截面椭圆短轴a变化曲线的计算方法。本发明专利技术设计的挤压模具为等应变速率模具，与扁挤压筒结合使用，使得坯料以等应变速率流经模具工作带，保证了难变形材料挤压制品的质量。

Design method of extrusion die for flat extrusion cylinder

The invention discloses a flat container extrusion die design method for sheet extrusion die includes a die pad, a die pad is fixedly provided with end face profile die, another end profile die is fixed at the head mold, mold cavity is provided with the bulk of the center section is set to the elliptical shape deformation, deformation and cavity is provided with entrance the export section of the long axis of the ellipse cavity deformation, B remains the same, short axis of the ellipse a cavity deformation section from the entrance to the exit decreases, one end head is fixed on the die set export profile die design method, including the calculation method of short axis a curve of cavity section ellipse deformation. Extrusion die for the invention and design of strain rate and mold, flat extrusion cylinder used in combination, so the blank with strain rate through the die working, ensure quality of extruded products hard deformation materials.

【技术实现步骤摘要】
一种扁挤压筒用板材挤压模具设计方法
本专利技术属于板材挤压模具设计方法
，涉及一种扁挤压筒用板材挤压模具设计方法。
技术介绍
颗粒增强金属基复合材料因其高比强度、耐疲劳及耐磨损等优良的机械性能，成为近年来研究热点。通常颗粒增强金属基复合材料中的增强体具有高强度及高硬度，较之基体材料，金属基复合材料的塑性变形能力很差，室温下的延伸率一般都低于10％，使得二次塑性加工成为阻碍其进一步发展的关键问题。现有的颗粒增强铝基复合材料的制备方法有的只适合制备小块制品，有的在制备大尺寸制品时制备工艺复杂成本较高，从而限制了应用范围。而挤压过程，坯料三项压应力状态下，可以得到比轧制、锻压更大的塑性变形。复合材料有望实现挤压比10-20的大变形。同时也对挤压机提出了更高的要求，扁挤压筒挤压是大型宽幅板材成型的主要方式，与圆挤压筒相比，扁挤压筒内腔与壁板型材因几何相似性，金属流动更均匀，产品组织性能更好，成品率高。应变速率的大小直接影响着挤压制品力学性能的好坏，挤压变形过程中，保持坯料应变速率在轴向为常量，有利于提高颗粒增强金属基复合材料的挤出性，改善挤压制品表面质量与材料综合性能。现有的扁筒挤压用板材挤压模具设计方法设计出的挤压模具挤压出的挤压制品质量差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种扁挤压筒用板材挤压模具设计方法，能设计出等应变速率的挤压模具，其挤压成型效果好。本专利技术所采用的技术方案是，一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法，挤压模具包括模垫，模垫一端面固定安装有型材模，型材模的另一端面固定安装有大头模，大头模中心开设有截面设置为椭圆形状的变形腔，变形腔设置有入口和出口，变形腔的截面椭圆长轴b保持不变，变形腔截面椭圆短轴a从入口到出口逐渐减小，大头模设置出口的一端面固定安装在型材模上，设计方法包括对变形腔截面椭圆短轴a变化曲线的计算方法，具体步骤为：步骤1：计算材料在变形腔中移动距离dz所需的时间：设定在挤压过程中，保持挤压速度和应变速率恒定，则材料在变形腔中移动距离dz所需的时间为：其中，v为材料在z处的挤压速度，z为材料据变形腔入口的距离；步骤2，计算材料在z处的等效应变速率：变形腔在z处的横截面积为A＝πab，其中，a为横截面椭圆的短轴，b为横截面椭圆的长轴，则材料在z处的等效应变速率为：步骤3，计算材料在z处的应变速率：由(1)和(2)式得出，材料在移动距离dz经历的等效应变速率为：记v0和a0分别是材料在入口处的速度和变形腔入口截面椭圆的短轴长度，则材料在z处的应变速率为：步骤4，计算材料在变形腔入口处的应变速率：由于应变速率恒定，则材料在变形腔入口处的应变速率为：步骤5，由公式(5)推导出变形腔截面椭圆短轴a变化曲线为：(6)；其中，变形腔入口处的挤压速度式中λ为挤压比，λ＝a0/af，af为变形腔出口截面椭圆的短轴长度，将v0带入公式(6)得到变形腔截面椭圆短轴a的变化曲线为：其中，L为大头模的长度，即变形腔入口到出口的距离。步骤5中的挤压比λ＝4～10。变形腔截面椭圆的长轴b大于所挤板材宽度的103％。2a0比所配套扁挤压筒内孔宽度小5mm-40mm，2af比所挤板材厚度大2mm-40mm。2b比所配套扁挤压筒内孔长度小5mm-20mm。大头模的长度L为60mm～300mm。步骤1的挤压速度为0.2mm/s～2mm/s。步骤1的应变速率为0.005～5s-1。本专利技术的有益效果是，本专利技术的一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法，设计出的挤压模具为等应变速率挤压模具，其和扁挤压筒结合，挤压过程中挤压速率恒定且坯料流动更加均匀，有利于提高挤压成品成型质量。且本专利技术的等应变速率挤压模具能明显减小挤压死区，即挤压过程中位于挤压筒与挤压模交界处金属不发生塑性变形的区域减小，降低挤压死区在挤压成型过程中产生的负面影响。附图说明图1是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的结构示意图；图2是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的大头模的结构示意图；图3是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的大头模的主视图；图4是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的大头模的俯视图；图5是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的计算模型图；图6是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具与扁挤压筒的安装主视图；图7是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具与扁挤压筒的安装俯视图；图8是本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的使用状态图；图9是现有传统模具的使用状态图；图10是本专利技术本专利技术一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法的挤压模具的实施例图。图中，1.大头模，2.型材模，3.模垫，4.挤压筒，5.死区，6.现有模具；1-1.变形腔，1-2.入口，1-3.出口；2-1.第二内腔，3-1.第三内腔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法，其中，如图1所示，挤压模具包括模垫3，模垫3一端面固定安装有型材模2，型材模2的另一端面固定安装有大头模1，如图2-4大头模1中心开设有截面设置为椭圆形状的变形腔1-1，变形腔1-1设置有入口1-2和出口1-3，变形腔1-1的截面椭圆长轴b保持不变，变形腔1-1截面椭圆短轴a从入口1-2到出口1-3逐渐减小，大头模1设置出口1-3的一端面固定安装在型材模2上，设计方法包括对变形腔1-1截面椭圆短轴a变化曲线的计算方法，具体步骤为：步骤1：计算材料在变形腔1-1中移动距离dz所需的时间：设定在挤压过程中，保持挤压速度和应变速率恒定，如图5所示，则材料在变形腔1-1中移动距离dz所需的时间为：其中，v为材料在z处的挤压速度，z为材料据变形腔入口的距离；步骤2，计算材料在z处的等效应变速率：变形腔1-1在z处的横截面积为A＝πab，其中，a为横截面椭圆的短轴，b为横截面椭圆的长轴，则材料在z处的等效应变速率为：步骤3，计算材料在z处的应变速率：由(1)和(2)式得出，材料在移动距离dz经历的等效应变速率为：记v0和a0分别是材料在入口处的速度和变形腔入口截面椭圆的短轴长度，则材料在z处的应变速率为：步骤4，计算材料在变形腔入口处的应变速率：由于应变速率恒定，则材料在变形腔入口处的应变速率为：步骤5，由公式(5)推导出变形腔1-1截面椭圆短轴a变化曲线为：其中，变形腔入口处的挤压速度式中λ为挤压比，λ＝a0/af，af为变形腔出口截面椭圆的短轴长度，将v0带入公式(6)得到变形腔截面椭圆短轴a的变化曲线为：其中，L为大头模的长度，即变形腔入口到出口的距离。步骤5中的挤压比λ＝4～10。变形腔(1-1)截面椭圆的长轴b大于所挤板材宽度的103％。如图6所示，2a0比所配套扁挤压筒内孔宽度A小5mm-40mm，2af比所挤板材厚度大2mm-40mm。如图7所示，2b比所配套扁挤压筒内孔长度B小5mm-20mm。大头模的长度L为60mm～300mm。步骤1的挤压速度为0.2mm/s～2mm/s。步骤1的应变速率为0.005～5s-1。本专利技术的型材模和模垫上中心分别开设有第二内腔2-1和第三内腔3-1，第二内腔2-1、第三内腔3-1和变形腔1-1相互连通且中心轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法，其特征在于，所述挤压模具包括模垫(3)，所述模垫(3)一端面固定安装有型材模(2)，所述型材模(2)的另一端面固定安装有大头模(1)，所述大头模(1)中心开设有截面设置为椭圆形状的变形腔(1‑1)，所述变形腔(1‑1)设置有入口(1‑2)和出口(1‑3)，所述变形腔(1‑1)的截面椭圆长轴b保持不变，所述变形腔(1‑1)截面椭圆短轴a从入口(1‑2)到出口(1‑3)逐渐减小，所述大头模(1)设置出口(1‑3)的一端面固定安装在型材模(2)上，所述设计方法包括对变形腔(1‑1)截面椭圆短轴a变化曲线的计算方法，具体步骤为：步骤1：计算材料在变形腔(1‑1)中移动距离dz所需的时间：设定在挤压过程中，保持挤压速度和应变速率恒定，则材料在变形腔(1‑1)中移动距离dz所需的时间为：

【技术特征摘要】
1.一种扁筒挤压用板材挤压模具设计方法，其特征在于，所述挤压模具包括模垫(3)，所述模垫(3)一端面固定安装有型材模(2)，所述型材模(2)的另一端面固定安装有大头模(1)，所述大头模(1)中心开设有截面设置为椭圆形状的变形腔(1-1)，所述变形腔(1-1)设置有入口(1-2)和出口(1-3)，所述变形腔(1-1)的截面椭圆长轴b保持不变，所述变形腔(1-1)截面椭圆短轴a从入口(1-2)到出口(1-3)逐渐减小，所述大头模(1)设置出口(1-3)的一端面固定安装在型材模(2)上，所述设计方法包括对变形腔(1-1)截面椭圆短轴a变化曲线的计算方法，具体步骤为：步骤1：计算材料在变形腔(1-1)中移动距离dz所需的时间：设定在挤压过程中，保持挤压速度和应变速率恒定，则材料在变形腔(1-1)中移动距离dz所需的时间为：其中，v为材料在z处的挤压速度，z为材料据变形腔入口的距离；步骤2，计算材料在z处的等效应变速率：变形腔(1-1)在z处的横截面积为A＝πab，其中，a为横截面椭圆的短轴，b为横截面椭圆的长轴，则材料在z处的等效应变速率为：步骤3，计算材料在z处的应变速率：由(1)和(2)式得出，材料在移动距离dz经历的等效应变速率为：记v0和a0分别是材料在入口处的速度和变形腔入口截面椭圆的短轴长度，则材料在z处的应变速率为：步骤4，计算材料在变形腔入口处的应变速率：...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小乐，尹君，符寒光，胥光申，屈银虎，岳鹏，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61