一种细长构件转模反挤压细晶成形模具与成形方法与流程

技术特征：

1.一种细长构件转模反挤压细晶成形模具，其特征在于，所述模具包括：上模结构和下模结构，其中上模结构包括上筒体，上筒体内设置有镶块，在上筒体的内壁上设置有凸起，在镶块的外壁上设置有对应凹槽，上筒体内壁下部设置有阶梯孔，镶块的上表面设置有与阶梯孔对应的梯形台；上筒体的上表面设置有两个相对的齿轮圈，齿轮圈通过轴杆固定在上筒体壁内，两个齿轮圈的中间设置有与齿轮圈相啮合的凸模套，凸模的上部通过键与凸模套过盈配合，使得凸模套的转动可以带动凸模的转动；

下模结构包括下筒体，下筒体的上部具有下固定板，下筒体的下部具有下模板，下筒体的底部设置有下垫板，下垫板上设置有凹模，在凹槽与下筒体的内壁之间设置有预应力圈，顶杆穿过下垫板和下模板后位于下筒体的底部；

在下固定板上设置有支撑杆，支撑杆的头部设置有限高块，镶块的底部设置有与限高块对应的盲孔。

2.如权利要求1所述的细长构件转模反挤压细晶成形模具，其特征在于，镶块外表面开有4个均布的通孔槽，并对称剖分成左镶块和右镶块，左镶块和右镶块与凸模间隙配合，并与上筒体内表面4个均布的凸台间隙配合，防止左镶块和右镶块的转动，同时保证左镶块和右镶块的轴向运动。

3.如权利要求1所述的细长构件转模反挤压细晶成形模具，其特征在于，凹模内表面具有内锥角。

4.如权利要求1所述的细长构件转模反挤压细晶成形模具，其特征在于，在凹模上的4个均布的限高块，限高块可以沿其支撑杆轴线旋转，具有推动左镶块、右镶块轴向运动的功能，同时兼具打料的功能。

5.如权利要求1所述的细长构件转模反挤压细晶成形模具，其特征在于，主动模可以为上模，即上模沿轴线向下压制，下模轴向位置静止；主动模也可以为下模，即下模沿轴线向上压制，上模轴向位置静止。

6.一种使用权利要求1所述的细长构件转模反挤压细晶成形模具的成形方法，其特征在于，左电机驱动传递的总功率P_左(KW)，/右电机驱动传递的总功率P_右(KW)与转速n(rad/min)的比值其中η为功率传递效率；[τ]为凸模材料承受的最大扭转剪切应力(Pa)；d为凸模直径(m)。

7.如权利要求6所述的细长构件转模反挤压细晶成形方法，其特征在于首先将坯料置于凹模型腔内，然后在主动模作用下凸模沿轴向相对运动，使坯料发生塑性变形；当凸模工作带区域完全进入坯料内部后，凸模沿轴向相对运动的同时，沿挤压中心轴旋转运动，当左右镶块与限高块接触后，左右镶块在凸模中同时相对滑动，使坯料发生连续旋转挤压细晶变形。

8.如权利要求6所述的细长构件转模反挤压细晶成形方法，其特征在于凸模沿挤压中心轴旋转运动的实现方法，是通过左和/或右电机驱动分别带动左和/或右齿轮圈旋转，左和/或右齿轮圈通过齿轮啮合带动凸模套旋转，凸模套通过均匀分布的键块带动凸模旋转运动，键块与凸模套和凸模之间采用过盈配合。

9.如权利要求6所述的细长构件转模反挤压细晶成形方法，其特征在于当坯料工作状态下的最大变形应力σ_cr＞ασ_s时，凸模L₁段的许用最大长径比为凸模L₂段的许用最大长径比为当坯料工作状态下的最大变形应力σ_cr≤ασ_s时，凸模L₁段的许用最大长径比为凸模L₂段的许用最大长径比为

其中E为凸模材料的弹性模量(Pa)，σ_s为凸模工作状态下的极限屈服应力(Pa)，d为凸模直径(m)，α为弯曲失稳系数；σ_cr为坯料工作状态下的最大变形应力(Pa)，K₁和K₂为安全系数，凸模L₁段的安全系数K₁≤0.8，凸模L₂段的安全系数K₂≤0.6，并且K₁大于K₂。

10.如权利要求6所述的细长构件转模反挤压细晶成形方法，其特征在于凸模端面具有3～4个均布的凸起条状结构，凸模承受的最大扭矩其中[τ]为凸模材料承受的最大扭转剪切应力(Pa)，δ为安全系数；d为凸模直径(m)；在旋转凸模反挤压过程中，凸模端面的凸起条状结构嵌入坯料内部，并使坯料表层区域发生剧烈的塑性变形，细化晶粒。