[发明专利]一种自旋转正挤压成形模具及方法

说明书

本发明公开了一种自旋转正挤压成形模具及方法，包括第一固定组件、凸模、凹模、挤压模、推力球轴承、第二固定组件、固定套，所述第一固定组件包括上模板、上垫板、固定板，所述固定板中心放置凸模后，所述上垫板、上模板通过定位销定位，且通过内六角螺栓固定连接，所述挤压模置于凹模下方，所述挤压模通过销钉与凹模固定连接，所述挤压模与下垫板之间通过中圈固定装配有推力球轴承，所述中圈与下垫板固定连接。本发明通过模具结构设计实现凹模、挤压模自旋转，无需电机驱动；且坯料在旋转模具内发生剧烈扭转变形，降低了成形载荷，有利于细化组织、提高性能，制备高性能型材。

技术领域

本发明涉及金属材料塑性成形技术领域，尤其涉及一种自旋转正挤压成形模具及方法。

背景技术

正挤压是制备型材的常用技术，具有操作简便、设备简单、生产灵活等优点。然而，正挤压过程中，坯料与凹模之间发生相对运动，摩擦阻力大(占总耗能30-40％)，使挤压力和能耗增加。强烈的摩擦发热作用还限制了铝合金、镁合金等中低熔点合金挤压速度的提高，使挤压型材头部温度低、尾端温度高，金属流动不均匀，中心流速较边部快，机械性能存在各向异性。另外，正挤压技术的变形量较小(由挤压比控制)，对坯料的晶粒细化效果有限，挤出型材的综合力学性能逐渐不能满足更高的使用要求。

目前，在正挤压的基础上，给模具或坯料施加一个旋转运动，是解决上述问题的有效方式。该方式能有效改变挤压成形过程中坯料与模具间摩擦阻力的作用方向，显著降低成形载荷，同时使坯料受到扭转剪切变形，提高变形量，有效细化晶粒，提高型材的性能。

经过对现有技术的检索发现，现有技术中公开了很多正挤压中施加旋转运动的成形方法，如：申请号为201510372069.1的中国发明专利申请公开《一种螺旋阶梯挤压模具及应用》(公开号：CN104985014A)，该申请公开了一种螺旋阶梯挤压模具，通过在模具锥形凸或凹表面设置螺旋阶梯台阶，实现坯料挤压过程中旋转，制备型材或管材；申请号为CN200810064386.7的中国发明专利授权公开《旋转凹模的金属挤压成形方法》(专利号ZL200810064386.7)，该专利公开了一种旋转凹模的金属挤压成形方法，通过使凹模按一定角速度转动，改变坯料与凹模的之间摩擦力的作用方式，减小成形载荷。

2018年，谢政龙所著的硕士论文“扭转挤压工艺及模具设计研究”中对扭转挤压模具进行了设计制造，通过电机带动扭转模旋转，实现坯料扭转挤压成形。

上述专利文献和文章中涉及的坯料旋转挤压的成形方法均可实现坯料在挤压成形中扭转变形，但是，在模具中设置螺旋台阶的工艺，加大了模具加工难度、精度，且坯料仍然与凹模发生相对运动，坯料的塑性流动性较差，模具易发生损伤，挤压成形载荷高；通过电机驱动模具旋转的工艺，需对成形模具和设备进行设计改造，设备复杂，投入成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中以下缺点，需要对设备加装电机来实现模具旋转以及在加工过程中能耗高，坯料变形量差，而提出的一种自旋转正挤压成形模具。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自旋转正挤压成形模具，包括第一固定组件、凸模、凹模、挤压模、推力球轴承、第二固定组件、固定套；

所述第一固定组件包括上模板、上垫板、固定板，所述固定板中心放置凸模后，所述上垫板、上模板通过定位销定位，且通过内六角螺栓固定连接，所述挤压模置于凹模下方，所述挤压模通过销钉与凹模固定连接，所述挤压模与下垫板之间通过中圈固定装配有推力球轴承，所述中圈与下垫板固定连接；

所述第二固定组件包括下垫板、下模板，所述固定套用于保证挤压模、推力球轴承相对位置，且与下模板之间通过螺栓、螺母连接。

优选的，所述凸模轴向依次加工成挤压部分、旋转部分，所述旋转部分加工成螺旋状。