[发明专利]双向连续剪切变形装置及方法

权利要求书

1.一种双向连续剪切变形装置，其特征在于，包括轴向中空的变截面环形挤压筒、变截面芯杆、上固定压盘、下固定压盘、上环形挤压冲头、下环形挤压冲头以及扭转式工作台；

其中，所述变截面环形挤压筒的上端连接所述上固定压盘，下端连接所述下固定压盘；

所述变截面环形挤压筒的内壁面上设置有凹槽；所述变截面芯杆设置在所述变截面环形挤压筒的内侧；所述变截面芯杆设置有与所述凹槽相匹配的凸起；

所述上环形挤压冲头穿过所述上固定压盘的第一通孔连接所述变截面芯杆的上端；所述下环形挤压冲头穿过所述下固定压盘的第二通孔连接所述变截面芯杆的下端；

所述下固定压盘设置在所述扭转式工作台上，当所述扭转式工作台驱动所述下固定压盘、所述变截面环形挤压筒和所述上固定压盘以第一转速运动时，所述变截面芯杆、所述上环形挤压冲头以及所述下环形挤压冲头保持不动或以第二转速运动，所述第二转速小于所述第一转速。

2.根据权利要求1所述的双向连续剪切变形装置，其特征在于，所述变截面环形挤压筒包括第一半环形筒体和第二半环形筒体；

其中，所述第一半环形筒体和所述第二半环形筒体的开口相对紧贴形成所述变截面环形挤压筒；

所述第一半环形筒体和所述第二半环形筒体的上端通过一固定销连接所述上固定压盘，所述第一半环形筒体和所述第二半环形筒体的下端通过另一固定销连接所述下固定压盘。

3.根据权利要求1所述的双向连续剪切变形装置，其特征在于，所述上环形挤压冲头和所述下环形挤压冲头的中心呈通孔结构；所述通孔结构与所述变截面芯杆的两端直径相等。

4.根据权利要求1所述的双向连续剪切变形装置，其特征在于，所述变截面环形挤压筒的半高位置处有圆弧过渡的凹槽，所述变截面环形挤压筒的内表面经粗糙化处理；所述变截面芯杆的半高位置有与所述凹槽相匹配的圆弧凸起。

5.根据权利要求1所述的双向连续剪切变形装置，其特征在于，所述变截面环形挤压筒与变截面芯杆之间形成的型腔的任一纵向截面上为左右对称的组合式通道结构；

所述组合式通道包括顺次连通的上直线形通道、圆弧通道、下直线形通道；所述上直线形通道和所述圆弧通道之间以及所述下直线形通道和所述圆弧通道之间为平滑过渡。

6.一种双向连续剪切变形方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的双向连续剪切变形装置，包括如下步骤：

步骤S1、将下固定压盘固定于扭转式工作台上，并将两片半环形挤压筒固定于下固定压盘之上组成环形挤压筒；插入变截面芯杆，放入管形坯料，将上固定压盘穿过变截面芯杆固定于环形挤压筒上；放入上环形挤压冲头，保证上环形挤压冲头与管形坯料接触，放入下环形挤压冲头，并将下环形挤压冲头上升至下直线形通道与圆弧通道相交的位置处；

步骤S2、对上环形挤压冲头施压，使得预先置于上直线形通道中的管形坯料发生挤压变形，进入圆弧形通道；

步骤S3、当管形坯料头部与预先置于下直线形通道中的下环形挤压冲头接触时，增大上环形挤压冲头的挤压力，同时下环形挤压冲头对管形坯料反向施加背压，打开扭转式工作台，使管形坯料发生挤压和扭转变形，直至管形坯料完全离开上直线形通道，进入圆弧通道和下直线形通道，停止推进，完成第一道次加工；

步骤S4、反向驱动上环形挤压冲头、下环形挤压冲头，同时扭转双向连续剪切变形装置使管形坯料发生扭转变形，直至管形坯料完全离开下直线形通道，进入圆弧通道和上直线形通道，停止推进，完成第二道次加工。

7.根据权利要求6所述的双向连续剪切变形方法，其特征在于，还包括如下步骤：

-重复步骤S2～步骤S3，实现多道次双向连续剪切变形。

8.根据权利要求6所述的双向连续剪切变形方法，其特征在于，在步骤S3或步骤S4中，还包括如下步骤：

当管形坯料随着上环形挤压冲头和下环形挤压冲头的上或下行运动，连续通过圆弧形的型腔，沿其横截面方向发生连续剪切；

经表面粗糙化处理的变截面环形挤压筒在扭转运动时，在摩擦力作用下带动管形坯料的外径以第一转速进行周向运动，而管形坯料的内径与变截面芯杆接触，不发生或发生第二转速的周向运动，使得管形坯料沿管壁厚度方向发生连续剪切；

所述第二转速小于所述第一转速。