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一种管材剪挤成形方法

阅读：391发布：2023-01-11

专利汇可以提供一种管材剪挤成形方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种管材剪挤成形装置及其成形方法，包括夹具I，主轴，剪切模和夹具II组成，夹具I及夹具II均为一组合环件，由可分开可闭合的八瓣等分的块件组成，主轴为一柱状体，由圆柱轴和锥度轴组成，剪切模为一环件，夹具I及夹具II通过内环夹住管材，主轴由管材内部挤入，管材外由剪切模切割，管材内外壁的周向受到方向相反的扭转剪切变形，管材的轴向受到挤压变形，有利于细化材料组织和提高材料性能，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，极大地改善了材料内部的应力应变分布，改善材料组织的同时，提高了材料的综合性能。该发明设计合理可靠，具有成形方法简单，操作简便等优点，有利于提高管材的成形效率。，下面是一种管材剪挤成形方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种管材剪挤成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备工作：清洁管材剪挤成形装置的主轴、剪切模的外表面，清洁预成形管材内外表面，在主轴的外表面和预成形管材内外表面涂抹挤压润滑剂；
步骤二，装配工作：将剪切模套在预成形管材上，保证剪切模的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，将夹具I和夹具II夹持在预成形管材的两端，剪切模位于靠近夹具I的预成形管材的位置，剪切模与进给扭转设备连接；
步骤三，剪挤成形：主轴的圆柱轴与进给扭转设备连接，保证主轴的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，开启与主轴连接的进给扭转设备，以夹具I向夹具II的进给方向为正，主轴以1～10mm/s的进给速度和1～3r/min转速逆时针方向运转，开启与剪切模连接的进给扭转设备，剪切模以1～10mm/s的进给速度和1～3r/min转速顺时针方向运转，当剪切模抵达夹具II时，关闭与剪切模连接的进给扭转设备，主轴停止进给和转动，当主轴的圆柱轴穿过预成形管材，关闭与主轴连接的进给扭转设备；
步骤四，完成成形：开启与主轴连接的进给扭转设备的进给控制，主轴以-1～-10mm/s的进给速度行进，当主轴的圆柱轴完全退出预成形管材，关闭与主轴连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具II，开启与剪切模连接的进给扭转设备的进给控制，剪切模以1～
10mm/s的进给速度行进，当剪切模完全移出预成形管材，关闭与剪切模连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具I，将预成形管材从管材剪挤成形装置上取出，完成预成形管材的剪挤成形；
所述的管材剪挤成形方法采用的装置，包括夹具I（1），主轴（2），剪切模（3）和夹具II（4）组成，其特征在于，夹具I（1）及夹具II（4）均为一组合环件，由可分开可闭合的八瓣等分的块件组成，主轴（2）为一柱状体，由圆柱轴（5）和锥度轴（6）组成，剪切模（3）为一环件，夹具I（1）及夹具II（4）通过内环夹住管材，主轴（2）由管材内部挤入，管材外由剪切模（3）切割；所述的夹具I（1）及夹具II（4）闭合的环件内径为D；圆柱轴（5）的直径为D1，长度为L1，锥度轴（6）的一端横截面为大圆形，大圆形的直径为D1，另一端横截面为小圆形，锥度轴的锥角为α，15°≤α≤30°，锥度轴的长度为L2；剪切模（3）的内径为D，环件的长度为L；其中D1L2≤L；预成形管材的外径为D，内径为D2，长度为L3，2（L1+L2）≤L3，D2

说明书全文

一种管材剪挤成形方法

技术领域

[0001] 本发明属于管材成形技术领域，具体涉及一种管材剪挤成形装置及其成形方法。

背景技术

[0002] 管材是工业生产中广泛使用的重要原料。管材的塑性加工技术是管材加工的主要手段之一，具有低能耗、省材料、高效率等优点。基于传统的管材成形方法，剧烈塑性变形衍生出一系列的新型管材成形方式，例如，Tubular channel angular pressing，Tube channel pressing和High-pressure tube twisting等（Sci China Tech Sci, 2012, 55: 1−6），此外，申请公布号为CN104307908A和CN102430609A的申请专利也提出在传统的管材挤压变形的基础上增加其他扭转变形方式实现材料的大塑性变形，从而提高管材的成形效率。基于剧烈塑性变形的管材成形方法一般不适用于长管材的成形，长度过大的管材成形过程容易发生失稳，致使管材成形的终止。

[0003] 通过大的塑性变形实现管材的成形是当今管材塑性加工的一个研究方向，采用复合加载方式可有效地提高管材的成形效率，挤压和扭转相结合是一种很有潜力的管材成形方式。

发明内容

[0004] 为了克服上述的缺陷，本发明的目的是提供一种管材剪挤成形装置及其成形方法，可实现管材的挤压和扭转相结合的复合成形方式，改善管材材料的组织，提高管材的成形效率。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0006] 一种管材剪挤成形装置，其特征在于，包括夹具I，主轴，剪切模和夹具II组成，夹具I及夹具II均为一组合环件，由可分开可闭合的八瓣等分的块件组成，主轴为一柱状体，由圆柱轴和锥度轴组成，剪切模为一环件，夹具I及夹具II通过内环夹住管材，主轴由管材内部挤入，管材外由剪切模切割。

[0007] 所述的夹具I及夹具II闭合的环件内径为D；圆柱轴的直径为D1，的长度为L1，锥度轴的一端横截面为大圆形，大圆形的直径为D1，另一端横截面为小圆形，锥度轴的锥角为α，15°≤α≤30°，锥度轴的长度为L2；剪切模的内径为D，环件的长度为L；其中D1

[0008] 一种管材剪挤成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0009] 步骤一，准备工作：清洁管材剪挤成形装置的主轴、剪切模的外表面，清洁预成形管材内外表面，在主轴的外表面和预成形管材内外表面涂抹挤压润滑剂；

[0010] 步骤二，装配工作：将剪切模套在预成形管材上，保证剪切模的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，将夹具I和夹具II夹持在预成形管材的两端，剪切模位于靠近夹具I的预成形管材的位置，剪切模与进给扭转设备连接；

[0011] 步骤三，剪挤成形：主轴的圆柱轴与进给扭转设备连接，保证主轴的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，开启与主轴连接的进给扭转设备，以夹具I向夹具II的进给方向为正，主轴以1～10mm/s的进给速度和1～3r/min转速逆时针方向运转，开启与剪切模连接的进给扭转设备，剪切模以1～10mm/s的进给速度和1～3r/min转速顺时针方向运转，当剪切模抵达夹具II时，关闭与剪切模连接的进给扭转设备，主轴停止进给和转动，当主轴的圆柱轴穿过预成形管材，关闭与主轴连接的进给扭转设备；

[0012] 步骤四，完成成形：开启与主轴连接的进给扭转设备的进给控制，主轴以-1～-10mm/s的进给速度行进，当主轴的圆柱轴完全退出预成形管材，关闭与主轴连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具II，开启与剪切模连接的进给扭转设备的进给控制，剪切模以
1～10mm/s的进给速度行进，当剪切模完全移出预成形管材，关闭与剪切模连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具I，将预成形管材从管材剪挤成形装置上取出，完成预成形管材的剪挤成形。

[0013] 所述的预成形管材的外径为D，内径为D2，长度为L3，2（L1+L2）≤L3，D2

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] 本发明采用的管材剪挤成形的技术方案，可实现管材的挤压与扭转剪切相结合的复合成形方式。管材内外壁的周向受到方向相反的扭转剪切变形，管材的轴向受到挤压变形，因而材料能够获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于细化材料组织和提高材料性能，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，极大地改善了材料内部的应力应变分布，改善材料组织的同时，提高了材料的综合性能。该发明设计合理可靠，具有成形方法简单，操作简便等优点，有利于提高管材的成形效率。附图说明

[0016] 图1为本发明的结构剖视图；

[0017] 图2为管材剪挤成形装置的右视图；

[0018] 图3是图1中A-A位置的剖视图；

[0019] 图4为本发明的主轴的结构示意图；

[0020] 其中1为夹具I；2为主轴；3为剪切模；4为夹具II；5为圆柱轴；6为锥度轴。

具体实施方式

[0021] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

[0022] 实施例：外径为20mm，内径为10mm，长度为50mm的管材剪挤成形装置及其成形方法[0023] 图1～4示出了管材剪挤成形装置的结构，由夹具I1，主轴2，剪切模3和夹具II4组成。

[0024] 夹具I1为一组合环件，由可分开可闭合的八瓣等分的块件组成，闭合的环件内径为20mm；

[0025] 主轴2为一柱状体，由圆柱轴5和锥度轴6组成，圆柱轴5的横截面为圆形，圆形的直径为12 mm，圆柱轴5的的长度为10mm，锥度轴6的一端横截面为大圆形，大圆形的直径为12 mm，另一端横截面为小圆形，锥度轴6的锥角为20°，锥度轴6的长度为15mm；

[0026] 剪切模3为一环件，环件的内径为20mm，环件的长度为15mm；

[0027] 夹具II4为一组合环件，由可分开可闭合的八瓣等分的块件组成，闭合的环件内径为20mm；

[0028] 本发明采用上述管材剪挤成形装置的成形方法的步骤为：

[0029] 步骤一，准备工作：清洁管材剪挤成形装置的主轴2、剪切模3的外表面，清洁预成形管材内外表面，在主轴2的外表面和预成形管材内外表面涂抹挤压润滑剂；

[0030] 步骤二，装配工作：将剪切模3套在预成形管材上，保证剪切模3的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，将夹具I1和夹具II4夹持在预成形管材的两端，剪切模3位于靠近夹具I1的预成形管材的位置，剪切模3与进给扭转设备连接；

[0031] 步骤三，剪挤成形：主轴2的圆柱轴5与进给扭转设备连接，保证主轴2的中心轴和预成形管材的中心轴同轴，开启与主轴2连接的进给扭转设备，以夹具I1向夹具II4的进给方向为正，主轴2以8mm/s的进给速度和2r/min转速逆时针方向运转，开启与剪切模3连接的进给扭转设备，剪切模3以8mm/s的进给速度和2r/min转速顺时针方向运转，当剪切模3抵达夹具II4时，关闭与剪切模3连接的进给扭转设备，主轴2停止进给和转动，当主轴2的圆柱轴5穿过预成形管材，关闭与主轴2连接的进给扭转设备；

[0032] 步骤四，完成成形：开启与主轴2连接的进给扭转设备的进给控制，主轴2以-8mm/s的进给速度行进，当主轴2的圆柱轴5完全退出预成形管材，关闭与主轴2连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具II4，开启与剪切模3连接的进给扭转设备的进给控制，剪切模3以8mm/s的进给速度行进，当剪切模3完全移出预成形管材，关闭与剪切模3连接的进给扭转设备的进给控制，打开夹具I1，将预成形管材从管材剪挤成形装置上取出，完成预成形管材的剪挤成形。

[0033] 本发明的目的在于提出了一种简单易操作的用于管材剪挤成形装置及其成形方法，可实现管材的挤压与扭转剪切相结合的复合成形方式，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，可满足材料科学工程中科研和生产的需求。通过更改模具的形状和尺寸，具体实施方式不变，满足不同管材的成形要求，更多的成形实施例不便胜举。

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