异形件加工模具及设计、装配方法组成比例

本申请涉及一种异形件加工模具及设计、装配方法，其中设计方法包括：根据异形件加工所需参数，构建一个多层组合式模具；分析模具装配后的等效应力分布，并选取其中部分等效应力评价点，进行等强度模拟，获得模具配合面处周向分布的压套比变化曲线；根据模具配合面处周向分布的压套比变化曲线，获得模具周向不同位置处曲线变化，以此设计出新模具；判断新模具是否具有应力分布不均匀的情况，若是，则重复分析模具装配后的等效应力分布；若否，则模具设计完成。上述异形件加工模具及设计、装配方法，避免了模具发生应力集中和断裂，改善了模具配合面处的周向应力分布不均匀的问题，使得模具使用寿命更长。模具使用寿命更长。模具使用寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
异形件加工模具及设计、装配方法


[0001]本申请涉及模具设计领域，特别是涉及一种异形件加工模具及设计、装配方法。

技术介绍

[0002]目前市场上对于结构复杂的异形件产品需求越来越多，尤其是在航空航天器件、汽车覆盖件、家用电器部件等领域的应用颇为广泛。
[0003]冷锻技术是生产异形件产品的常用方法，在三向压应力条件下完成产品的塑性成形过程，使得到的锻件形状接近于零件成型形状，且没有毛边或很少毛边，有些产品的材料利用率能达到95％以上，大幅降低了材料成本，甚至后序可不进行机加工直接使用，该种锻造方式不仅能够节约原材料，还可以大幅度提高产品内部质量和成形精度，且成形的零件尺寸稳定，一致性好。
[0004]异形件在精密冷锻实际生产中一般采用多层嵌套式挤压模具，模具外形一般为正圆形，但由于成形力大且不对称，在挤压模具圆周方向常常存在应力分布不均匀甚至是局部应力集中问题，造成模具之间磨损严重乃至局部开裂，从而大大降低模具使用寿命。例如在黑色金属异形件的挤压过程中，由于单位挤压力相当大，导致异形模具型腔内部的应力集中和切向拉应力较大，使得模具极易出现局部磨损和纵向开裂。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种异形件加工模具及设计、装配方法，能够有效改善模具周向应力分布不均匀的问题，使得模具使用寿命更长。
[0006]第一方面，本申请提供了一种异形件加工模具设计方法，所述方法包括：
[0007]根据异形件加工所需参数，构建一个多层组合式模具；
[0008]分析模具装配后的等效应力分布，并选取其中部分等效应力评价点，进行等强度模拟，获得模具配合面处周向分布的压套比变化曲线；
[0009]根据模具配合面处周向分布的压套比变化曲线，获得模具周向不同位置处曲线变化，以此设计出新模具；
[0010]判断新模具是否具有应力分布不均匀的情况，若是，则重复
[0011]分析模具装配后的等效应力分布；若否，则
[0012]模具设计完成。
[0013]在其中一个实施例中，所述异形件加工所需参数，包括：
[0014]异形件的形状、材料及所需成型力的大小。
[0015]在其中一个实施例中，所述分析模具装配后的等效应力分布，之前还包括：
[0016]对模具各配合面处的轴向压套比进行调整，使一个模具配合面处的压套比沿轴向渐增或渐缩，使相邻的模具配合面处的轴向压套比变化方向与之相反。
[0017]在其中一个实施例中，所述选取其中部分等效应力评价点，包括：
[0018]采用非均匀选取评价点方法，对应力集中处进行密集选点，对其他位置进行稀疏、
对称选点。
[0019]在其中一个实施例中，所述进行等强度模拟，包括：
[0020]对各评价点处的模具直径进行微调，改变模具配合面处的压套比，从而调整模具配合面处的等效应力分布。
[0021]在其中一个实施例中，所述获得模具配合面处周向分布的压套比变化曲线，之前还包括：
[0022]反复迭代等效应力分布分析、评价点选取及等效应力分布调整过程。
[0023]在其中一个实施例中，所述以此设计出新模具，包括：
[0024]对模芯外周轮廓进行局部的微量修改，获得不完全为规整圆形的模芯。
[0025]第二方面，本申请提供了一种异形件加工模具，应用上述设计方法获得，所述模具包括：
[0026]模芯，内部具有与待加工异形件轮廓相匹配的模腔；
[0027]中间套，套设在所述模芯外圈，且与所述模芯之间的配合面的轮廓不完全为规整圆形；
[0028]外套，套设在所述中间套外圈，且所述外套、所述中间套和所述模芯之间的配合面处的等效应力分布均匀。
[0029]在其中一个实施例中，所述模芯、所述中间套和所述外套之间的一个配合面处的压套比沿轴向渐增或渐缩，另一个配合面处的轴向压套比变化方向与之相反。
[0030]第三方面，本申请提供了一种异形件加工模具装配方法，应用于上述模具，其特征在于，所述方法包括：
[0031]采用热套或冷压套法的方式，由内向外或由外向内对模芯、中间套和外套进行装配。
[0032]上述异形件加工模具及设计、装配方法，通过分析模具装配后的等效应力分布，并根据等效应力分布情况对配合面处的轮廓进行微调，从而改变模具配合面处的等效应力分布情况，该方法可操作性强、成本低、效率高，适用于所有异形件冷锻模具的局部应力调整及任何精锻挤压模具的优化设计生产。可以有效减小模具后续使用过程中的局部应力集中，并在一定程度上抵消冷锻变形过程中模具上的剪切应力，避免发生应力集中和断裂，改善了模具配合面处的周向应力分布不均匀的问题，使得模具使用寿命更长。
附图说明
[0033]图1为一个实施例中的异形件加工模具设计方法的步骤图；
[0034]图2为另一个实施例中的异形件加工模具设计方法的步骤图；
[0035]图3为一个实施例中的异形件加工模具数值模拟分析前的等效应力分布图；
[0036]图4为一个实施例中的异形件加工模具数值模拟分析后的等效应力分布图；
[0037]图5为一个实施例中的叉形零件的结构示意图；
[0038]图6为一个实施例中的异形件加工模具的结构示意图；
[0039]图7为一个实施例中的得到配合面补偿后的近似圆周曲线的异形件加工模具的结构示意图。
[0040]图中：110、模芯；120、中间套；130、外套。
具体实施方式
[0041]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0042]需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0043]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0044]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形件加工模具设计方法，其特征在于，所述方法包括：根据异形件加工所需参数，构建一个多层组合式模具；分析模具装配后的等效应力分布，并选取其中部分等效应力评价点，进行等强度模拟，获得模具配合面处周向分布的压套比变化曲线；根据模具配合面处周向分布的压套比变化曲线，获得模具周向不同位置处曲线变化，以此设计出新模具；判断新模具是否具有应力分布不均匀的情况，若是，则重复分析模具装配后的等效应力分布；若否，则模具设计完成。2.根据权利要求1所述的异形件加工模具设计方法，其特征在于，所述异形件加工所需参数，包括：异形件的形状、材料及所需成型力的大小。3.根据权利要求1所述的异形件加工模具设计方法，其特征在于，所述分析模具装配后的等效应力分布，之前还包括：对模具各配合面处的轴向压套比进行调整，使一个模具配合面处的压套比沿轴向渐增或渐缩，使相邻的模具配合面处的轴向压套比变化方向与之相反。4.根据权利要求3所述的异形件加工模具设计方法，其特征在于，所述选取其中部分等效应力评价点，包括：采用非均匀选取评价点方法，对应力集中处进行密集选点，对其他位置进行稀疏、对称选点。5.根据权利要求4所述的异形件加工模具设计方法，其特征在于，所述进行等强度模拟，包括：对各评价点处的模具直径进行微调，改变模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐潇，王欣，胡金华，刘鹏，付奎奎，张晓峰，李志松，胡红磊，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：