一种空心坯料反挤压工艺优化设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属塑性成形领域，尤其是涉及一种空心坯料反挤压成形工艺优化方 法。
【背景技术】
[0002] 飞机起落装置用铝合金轮辋、重型车辆用铝合金轮辋、镁合金轮辋及其他类似几 何形状构件在恶劣工况下使用，对构件的塑性指标、强度指标等有较高要求，必须采用整体 塑性成形工艺改善其组织和性能。采用实心坯料直接进行反挤压成形对设备有较高的要 求。而采用空心坯料进行反挤压成形可有效降低成形力，可以在较低成形设备上完成成形 过程。目前，空心坯料反挤压成形工艺设计中，由于缺乏如何界定参数设计中的约束条件， 对坯料和芯模尺寸设计主要采用"经验+试错"方式进行，效率低，不利于空心坯料反挤压 成形工艺设计和开发。本发明主要解决这个问题。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决中空坯料反挤压成形中坯料、芯模尺寸参数设计所采用的"经验+ 试错"方法，提供一种中空坯料反挤压成形中坯料、芯模尺寸参数的优化设计方法。
[0004] 本发明的优化设计方法采用了如下的流程优化流程：
[0005] a.根据给出的凹凸模直径D、d，初步给出中空坯料内径Cli、外径d。、高度H、芯模直 径Cl111，其中要求Vd i
[0006] b.判断坯料在压缩初期的是否在轴向压力下是否压缩失稳、芯模在稳定流动时是 否弯曲失稳；
[0007] C.如果产生失稳，修改中空坯料、芯模尺寸，要求d/di，返回b步重新计算，如果不 失稳，则输出坯料、芯模尺寸。
[0008] 本发明的一种中空坯料反挤压成形中坯料、芯模尺寸参数的优化设计方法。中空 坯料反挤压工艺如图1所示，图中D为凹模直径，d为凸模直径，d m为芯模直径；d i、d。、H为 坯料的初始尺寸；稳定挤压时（图左侧），A、B和C为坯料的三个组成部分，其中A区域为 刚性位移区、B部分为塑性变形区，C部分为未变形区，h为塑性变形区的高度。按照下面计 算公式进行：
[0009] 一、反挤压成形力计算
[0010] 将反挤压变形力的计算分成两个部分，一是冲头下坯料镦粗变形力的计算，二是 将坯料挤压至出模口的计算。
[0011] (1)坯料流入环形间隙的单位挤压力的计算
[0012] 考虑到芯模直径为七的条件下，坯料流入环形间隙的单位挤压力的计算为，
[0013]
【主权项】
1. 空心坯料反挤压工艺优化设计方法，其特征在于：采用了如下流程优化坯料、芯模 尺寸： a. 根据给出的凹凸模直径D、d，初步给出中空坯料尺寸（包括内径Cli、外径d。、高度H)、 芯模尺寸（直径d m)，要求七叫； b. 判断坯料是否压缩失稳、芯模是否弯曲失稳； c. 如果产生失稳，修改中空坯料、芯模尺寸，要求d/di，返回b步重新计算；如果不失 稳，则输出坯料、芯模尺寸。
2. 根据权利要求1的空心坯料反挤压工艺优化设计方法，其特征在于：基于空心坯料 反挤压工艺中坯料和模具几何参数及坯料、模具等力学性能等建立了优化公式及约束条 件。
3. 用于权利要求1的空心坯料反挤压工艺优化设计方法，其特征在于单位压力计算公 式： 作用在凸模上的单位压力计算公式为：
作用在芯模上的单位压力计算公式为：
作用在凸模上的总挤压力计算公式为：
4. 用于权利要求1的空心坯料反挤压工艺优化设计方法，其特征在于空心坯料反挤压 工艺中压缩压缩失稳判据表达式为：
5. 用于权利要求1的空心坯料反挤压工艺优化设计方法，其特征在于空心坯料反挤压 工艺中的芯轴弯曲失稳判据的表达式为：
【专利摘要】一种空心坯料反挤压工艺优化设计方法，属于金属塑性成形领域，目的在于克服现有空心坯料反挤压工艺设计所采用的“经验和试错”导致的工艺设计效率低下等问题。本发明基于空心坯料反挤压工艺中坯料和模具尺寸及坯料强度等参数，建立了包含成形力计算、坯料轴向压缩失稳、芯轴弯曲失稳等公式，用于优化出最佳坯料尺寸、最佳芯轴尺寸，以期合理降低成形力，优选出合适成形设备和模具尺寸。本发明计算公式准确可靠；工艺参数计算快速精准；显著提高工艺设计效率。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104636535
【申请号】CN201410757099
【发明人】林军, 陈强, 夏祥生, 舒大禹, 康凤, 黄树海, 赵祖德, 李祖荣
【申请人】中国兵器工业第五九研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月10日