本發(fā)明屬于管材成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管材剪擠成形裝置及其成形方法。

背景技術(shù)：

管材是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的重要原料。管材的塑性加工技術(shù)是管材加工的主要手段之一，具有低能耗、省材料、高效率等優(yōu)點?；趥鹘y(tǒng)的管材成形方法，劇烈塑性變形衍生出一系列的新型管材成形方式，例如，tubularchannelangularpressing，tubechannelpressing和high-pressuretubetwisting等（scichinatechsci,2012,55:1?6），此外，申請公布號為cn104307908a和cn102430609a的申請專利也提出在傳統(tǒng)的管材擠壓變形的基礎(chǔ)上增加其他扭轉(zhuǎn)變形方式實現(xiàn)材料的大塑性變形，從而提高管材的成形效率?；趧×宜苄宰冃蔚墓懿某尚畏椒ㄒ话悴贿m用于長管材的成形，長度過大的管材成形過程容易發(fā)生失穩(wěn)，致使管材成形的終止。

通過大的塑性變形實現(xiàn)管材的成形是當今管材塑性加工的一個研究方向，采用復(fù)合加載方式可有效地提高管材的成形效率，擠壓和扭轉(zhuǎn)相結(jié)合是一種很有潛力的管材成形方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種管材剪擠成形裝置及其成形方法，可實現(xiàn)管材的擠壓和扭轉(zhuǎn)相結(jié)合的復(fù)合成形方式，改善管材材料的組織，提高管材的成形效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種管材剪擠成形裝置，其特征在于，包括夾具i，主軸，剪切模和夾具ii組成，夾具i及夾具ii均為一組合環(huán)件，由可分開可閉合的八瓣等分的塊件組成，主軸為一柱狀體，由圓柱軸和錐度軸組成，剪切模為一環(huán)件，夾具i及夾具ii通過內(nèi)環(huán)夾住管材，主軸由管材內(nèi)部擠入，管材外由剪切模切割。

所述的夾具i及夾具ii閉合的環(huán)件內(nèi)徑為d；圓柱軸的直徑為d1，的長度為l1，錐度軸的一端橫截面為大圓形，大圓形的直徑為d1，另一端橫截面為小圓形，錐度軸的錐角為α，15°≤α≤30°，錐度軸的長度為l2；剪切模的內(nèi)徑為d，環(huán)件的長度為l；其中d1<d；l2≤l。

一種管材剪擠成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，準備工作：清潔管材剪擠成形裝置的主軸、剪切模的外表面，清潔預(yù)成形管材內(nèi)外表面，在主軸的外表面和預(yù)成形管材內(nèi)外表面涂抹擠壓潤滑劑；

步驟二，裝配工作：將剪切模套在預(yù)成形管材上，保證剪切模的中心軸和預(yù)成形管材的中心軸同軸，將夾具i和夾具ii夾持在預(yù)成形管材的兩端，剪切模位于靠近夾具i的預(yù)成形管材的位置，剪切模與進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備連接；

步驟三，剪擠成形：主軸的圓柱軸與進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備連接，保證主軸的中心軸和預(yù)成形管材的中心軸同軸，開啟與主軸連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，以夾具i向夾具ii的進給方向為正，主軸以1～10mm/s的進給速度和1～3r/min轉(zhuǎn)速逆時針方向運轉(zhuǎn)，開啟與剪切模連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，剪切模以1～10mm/s的進給速度和1～3r/min轉(zhuǎn)速順時針方向運轉(zhuǎn)，當剪切模抵達夾具ii時，關(guān)閉與剪切模連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，主軸停止進給和轉(zhuǎn)動，當主軸的圓柱軸穿過預(yù)成形管材，關(guān)閉與主軸連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備；

步驟四，完成成形：開啟與主軸連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，主軸以-1～-10mm/s的進給速度行進，當主軸的圓柱軸完全退出預(yù)成形管材，關(guān)閉與主軸連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，打開夾具ii，開啟與剪切模連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，剪切模以1～10mm/s的進給速度行進，當剪切模完全移出預(yù)成形管材，關(guān)閉與剪切模連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，打開夾具i，將預(yù)成形管材從管材剪擠成形裝置上取出，完成預(yù)成形管材的剪擠成形。

所述的預(yù)成形管材的外徑為d，內(nèi)徑為d2，長度為l3，2（l1+l2）≤l3，d2<d1≤0.75d+0.25d2。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用的管材剪擠成形的技術(shù)方案，可實現(xiàn)管材的擠壓與扭轉(zhuǎn)剪切相結(jié)合的復(fù)合成形方式。管材內(nèi)外壁的周向受到方向相反的扭轉(zhuǎn)剪切變形，管材的軸向受到擠壓變形，因而材料能夠獲得比傳統(tǒng)單純擠壓成形更大的變形程度，有利于細化材料組織和提高材料性能，具有變形效果好，速度快，效率高的優(yōu)點，極大地改善了材料內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布，改善材料組織的同時，提高了材料的綜合性能。該發(fā)明設(shè)計合理可靠，具有成形方法簡單，操作簡便等優(yōu)點，有利于提高管材的成形效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為管材剪擠成形裝置的右視圖；

圖3是圖1中a-a位置的剖視圖；

圖4為本發(fā)明的主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中1為夾具i；2為主軸；3為剪切模；4為夾具ii；5為圓柱軸；6為錐度軸。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例：外徑為20mm，內(nèi)徑為10mm，長度為50mm的管材剪擠成形裝置及其成形方法

圖1～4示出了管材剪擠成形裝置的結(jié)構(gòu)，由夾具i1，主軸2，剪切模3和夾具ii4組成。

夾具i1為一組合環(huán)件，由可分開可閉合的八瓣等分的塊件組成，閉合的環(huán)件內(nèi)徑為20mm；

主軸2為一柱狀體，由圓柱軸5和錐度軸6組成，圓柱軸5的橫截面為圓形，圓形的直徑為12mm，圓柱軸5的的長度為10mm，錐度軸6的一端橫截面為大圓形，大圓形的直徑為12mm，另一端橫截面為小圓形，錐度軸6的錐角為20°，錐度軸6的長度為15mm；

剪切模3為一環(huán)件，環(huán)件的內(nèi)徑為20mm，環(huán)件的長度為15mm；

夾具ii4為一組合環(huán)件，由可分開可閉合的八瓣等分的塊件組成，閉合的環(huán)件內(nèi)徑為20mm；

本發(fā)明采用上述管材剪擠成形裝置的成形方法的步驟為：

步驟一，準備工作：清潔管材剪擠成形裝置的主軸2、剪切模3的外表面，清潔預(yù)成形管材內(nèi)外表面，在主軸2的外表面和預(yù)成形管材內(nèi)外表面涂抹擠壓潤滑劑；

步驟二，裝配工作：將剪切模3套在預(yù)成形管材上，保證剪切模3的中心軸和預(yù)成形管材的中心軸同軸，將夾具i1和夾具ii4夾持在預(yù)成形管材的兩端，剪切模3位于靠近夾具i1的預(yù)成形管材的位置，剪切模3與進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備連接；

步驟三，剪擠成形：主軸2的圓柱軸5與進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備連接，保證主軸2的中心軸和預(yù)成形管材的中心軸同軸，開啟與主軸2連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，以夾具i1向夾具ii4的進給方向為正，主軸2以8mm/s的進給速度和2r/min轉(zhuǎn)速逆時針方向運轉(zhuǎn)，開啟與剪切模3連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，剪切模3以8mm/s的進給速度和2r/min轉(zhuǎn)速順時針方向運轉(zhuǎn)，當剪切模3抵達夾具ii4時，關(guān)閉與剪切模3連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備，主軸2停止進給和轉(zhuǎn)動，當主軸2的圓柱軸5穿過預(yù)成形管材，關(guān)閉與主軸2連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備；

步驟四，完成成形：開啟與主軸2連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，主軸2以-8mm/s的進給速度行進，當主軸2的圓柱軸5完全退出預(yù)成形管材，關(guān)閉與主軸2連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，打開夾具ii4，開啟與剪切模3連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，剪切模3以8mm/s的進給速度行進，當剪切模3完全移出預(yù)成形管材，關(guān)閉與剪切模3連接的進給扭轉(zhuǎn)設(shè)備的進給控制，打開夾具i1，將預(yù)成形管材從管材剪擠成形裝置上取出，完成預(yù)成形管材的剪擠成形。

本發(fā)明的目的在于提出了一種簡單易操作的用于管材剪擠成形裝置及其成形方法，可實現(xiàn)管材的擠壓與扭轉(zhuǎn)剪切相結(jié)合的復(fù)合成形方式，具有變形效果好，速度快，效率高的優(yōu)點，可滿足材料科學(xué)工程中科研和生產(chǎn)的需求。通過更改模具的形狀和尺寸，具體實施方式不變，滿足不同管材的成形要求，更多的成形實施例不便勝舉。