[发明专利]变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法

权利要求书

1.一种变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

设计基于正弦函数的对称流线型挤压模具，所述挤压模具模腔的两侧壁面为对称流线型；

对所述对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形，形成一拱形曲线；其中，拱形曲线保持沿挤压方向对称，在曲线的两端无偏移且与轴线相切；

根据拱形曲线的中轴线，建立变通道转角自弯曲挤压模具的模腔壁面方程；

在变通道转角自弯曲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。

2.根据权利要求1所述的变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，设计基于正弦函数的对称流线型挤压模具的步骤还包括：

挤压模具的模腔沿任意水平截面的形状保持圆形，挤压模具模腔的边界曲线由正弦函数描述，以中轴线的中心作为原点，设z方向为挤压方向，左边线函数描述为：

右边线函数描述为：

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。

3.根据权利要求2所述的变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，对所述对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形的步骤还包括：

扭曲后的中轴线Axis的Axis_trig基于三角函数描述为：

式中，h为扭曲变形的中轴曲线的最大偏移距离；z为中轴线任意一点在z方向的坐标值。

4.根据权利要求2所述的变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，对所述对称流线型挤压模具的模腔中轴线在某一平面进行扭曲变形的步骤还包括：

扭曲后的中轴线Axis的Axis_gauss基于类高斯分布函数描述为：

Axis_gauss0＝Aexp(-B·z²)

式中，A，B为待定系数。

5.根据权利要求4所述的变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对Axis_gauss0做数学变形进行修正，其中，先求出Axis_gauss0在端点处的值Axis_gauss0(L/2)，系数A定为h+Axis_gauss0(L/2)，使曲线高度放大Axis_gauss(L/2)倍，再整体减去Axis_gauss0(L/2)得到修正后的基于类高斯分布函数的中轴线Axis_gauss，方程描述为：

Axis_gauss＝(h+Axis_gauss0(L/2))exp(B·z²)-Axis_gauss0(L/2)

其中，系数B的取值为经验值，B取值为0.01时，曲线端点到原轴线的距离能够控制在0.01mm以内。

6.根据权利要求3-5任一项所述的变通道转角自弯曲挤压模具设计方法，其特征在于，建立变通道转角自弯曲挤压模具的模腔壁面方程包括以下步骤：

模腔壁面描述为曲面方程：

其中，Axis分别为Axis_trig或Axis_gauss；x，y，z为曲面中任意一点位于空间坐标系三个方向的坐标值，且z方向为挤压方向。

7.一种变通道转角自弯曲挤压模具的制作方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的变通道转角自弯曲挤压模具的设计方法进行制作。

8.一种变通道转角自弯曲挤压模具，通过如权利要求7所述的变通道转角自弯曲挤压模具制作方法制作得到，其特征在于，包括：模具本体；

所述模具本体包括模腔和工作带结构；所述模腔具有自弯曲出口，所述工作带结构沿着所述模腔的自弯曲出口延伸，且所述工作带结构与所述模腔一体连接；

所述模腔的壁面为曲面方程：

其中，R为模腔的入口模孔直径，即坯料直径；r为模腔的出口模孔直径，即棒材直径，L为模腔高度，Axis为模腔的中轴线的方程；x，y，z为曲面中任意一点位于空间坐标系三个方向的坐标值，且z方向为挤压方向。