[发明专利]一种锥形件往复波动挤压成形设计方法

说明书

本发明公开了一种锥形件往复波动挤压成形设计方法，（1）设计挤压上模的复合速度、挤压下模的复合速度的工艺方案，然后挤压上模和挤压下模分别按照设定的速度对坯料进行往复施压成形，促使坯料发生塑性变形，达到锥形件设计的形状；（2）获取锥形件相同横截面的所有变形单元的等效应变量，计算该截面随时间的整体变形均匀性；（3）以变形均匀性和成形力最小为目标，优化挤压上模复合速度、挤压下模复合速度的波动振幅、频率等参数；（4）按照最优的挤压上模复合速度、挤压下模复合速度的工艺方案，进行工艺验证，获得变形相对均匀的锥形件。本发明能够有效提高锥形件的变形均匀性，同时有利于减小最大等效应变，提高锥形件的变形能力。

技术领域

背景技术

一般锥形件的锥角较小，壁厚较薄，由于挤压过程中加工硬化严重，成形力大，需要通过多道次挤压制备。同时在挤压过程中，坯料发生变形的区域主要集中在与上模接触的表层部位，而其它区域的材料基本处于不变形的状态，这样制备的锥形件变形十分不均匀。并且在后续退火等工艺过程中，容易出现粗晶、混晶等缺陷，影响锥形件的产品性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锥形件往复波动挤压成形设计方法，通过上模和下模的往复波动挤压成形，相继增加坯料内外表面的累积变形量，从而提高锥形件的变形均匀性，同时有利于减小最大等效应变，提高锥形件的变形能力。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种锥形件往复波动挤压成形设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)设计挤压上模的复合速度、挤压下模的复合速度的工艺方案，然后挤压上模和挤压下模分别按照设定的速度对坯料进行往复施压成形，促使坯料发生塑性变形，达到锥形件设计的形状；

(2)获取锥形件相同横截面的等效应变量，计算该截面随时间的整体变形均匀性；

(3)以变形均匀性和成形力最小为目标，优化挤压上模复合速度、挤压下模复合速度的波动振幅、频率参数，获得变形相对均匀的锥形件。

挤压上模和挤压下模的复合速度V_ij由多个阶段的线性速度组合而成，其函数表达式为：其中，V_ij—第i个阶段第j个离散点的线性速度(mm/s)，i—复合速度包含的阶段线性函数的数量排序，j—第i个阶段离散点的排序，n_i—第i个阶段离散点的总数，a_i—第i个阶段速度振幅(mm)，a_i-1—第i-1个阶段速度振幅(mm)，k_i—第i个阶段速度振幅的状态函数，取值0或-1或1，决定了速度振幅的方向；k_i-1—第i-1个阶段速度振幅的状态函数，取值0或-1或1，决定了速度振幅的方向。

挤压下模的复合速度和挤压上模的复合速度波相交叉，当挤压下模速度的矢量方向沿挤压轴线向下时，同一个循环周期内挤压上模的复合速度的绝对值不小于挤压下模的复合速度的绝对值。

挤压下模的运动位移其中，s_ij—挤压下模从运动开始到第i个阶段第j个离散点所累计的位移(mm)，s_i(j-1)—挤压下模从运动开始到第i个阶段第j-1个离散点所累计的位移(mm)，V_i0—挤压下模第i个阶段起始的线性速度(mm/s)，n_i—第i个阶段离散点的总数，f_i—第i个阶段速度波动频率(Hz)，k_i—第i个阶段速度振幅的状态函数，取值0或-1或1，决定了速度振幅的方向；a_i—第i个阶段速度振幅(mm)，j—第i个阶段离散点的排序。挤压下模在一个循环周期内的运动位移为零，假设挤压下模一个循环周期由m个阶段线性函数组成，则挤压下模在该循环周期结束时累计运动的位移为零，完成一个循环动作的位移复位。