CN103480681A - 一种大舌比半空心型材的模具结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大舌比半空心型材的模具结构及其制造方法，遮蔽式模具由上模和下模构成，所述上模上设有均匀分布的四个分流孔，所述上模的模芯遮蔽下模的模孔处的悬臂，所述悬臂部位的顶部与模芯部位的底部留有间隙；模具的材料选用优质4Cr5MoSiV1热作模，采用全自动加工方法，设计出大舌比半空心型材的模具结构模具经过高温淬火，回火及氮化工艺处理，提高了模具表面的硬度值。本发明的模具结构简单、合理，采用上模和下模构成的遮蔽式模具结构，使模具的悬臂部位不直接承受变形金属的作用力；悬臂的顶部与上模模芯底部留有间隙，用来消除因中心弹性变形或压挤后对悬臂的压力，较好地保证了型材质量，满足用户对该型材的技术要求，并具有长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种绿色建筑铝合金型材的加工模具及其加工工艺，具体涉及一种大舌比半空心型材的模具结构及其制造方法。
背景技术
绿色建筑铝合金结构挤压型材品种多达百余种，而且规格范围广，现有绿色建筑用铝合金结构型材直接作为零部件来与相关件配合使用的。绿色建筑铝合金结构挤压型材的技术要求高，形状复杂，生产技术难度大，需要设计与制造多种特殊结构模具才能保证挤压材成形和各种技术指标。绿色建筑铝合金结构挤压型材包括各种异形型材如空心型材、实心型材和半空心型材以及各种特殊棒材；大舌比半空心型材属特别难挤压的型材，以WYY1125型材为例，该大舌比半空心型材的设计要求和难度如下：
（1）WYY1125型材的合金状态为6061FT6，挤压材需经精密水、雾、气淬火和人工时效制成，要求型材的尺寸与形位精度达到超高精级水平，并具有良好的力学性能、耐磨、耐蚀、可焊等综合性能的合理匹配，但现有模具很难加工出具有如此性能的型材。
（2）WYY1125型材属于属典型的大舌比半空心型材如图1所示，该型材从形状来看是从三个方面包围，一方面有一部分开口，被包围部分为空间面积，这个面积从模具方面看是个悬臂梁，这个悬臂梁细而深，悬臂梁极易下塌；现有模具的强度差，易变形、开裂、压塌，不能保证加工出尺寸精度和形位精度的型材，且模具也很容易损坏。
（3）该型材有三个90°转角，其中两个角为
一个角为
这三个角度的公差值都已超出《国标》的任何等级规定。用户要求保证该型材三个角度精度是为了确保模板装配整体的平直度，而现有模具很难加工出如此精确的型材。
（4）现有模具的使用寿命短，不能实现批量化大生产。
（5）该型材需要模板型材的表面光洁、尺寸和形位精度高，因此需要采用高质量的模具钢及严格的模具热处理工艺和新型的表面处理工艺。机加工全部实施CNC工艺规程，难度是非常大的。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中模具使用时间短，模具加工效率低等不足，提供一种大舌比半空心型材的模具结构，该模具结构简单，能实现型材的大批量生产，生产成本低，且能够保障大舌比半空心型材的质量。
本发明的目的之二是为了提供一种大舌比半空心型材的模具制造方法，该制造方法能够高效的生产出高强度、高韧性、高精度和表面粗糙度低的优质大舌比半空心型材模具，提高模具的使用寿命。
本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：
一种大舌比半空心型材的模具结构，所述模具采用遮蔽式模具结构，遮蔽式模具由上模和下模构成，所述上模上设有均匀分布的四个分流孔，所述上模的模芯遮蔽下模的模孔处的悬臂，使模具的悬臂不直接承受变形金属的作用力；所述悬臂部位的顶部与模芯部位的底部留有间隙，该模具可有效改善由悬臂顶端部位模孔挤出型材的壁厚偏差，较好地保证型材质量，并大大提高模具使用寿命。
本发明的目的之一还可以通过以下技术方案实现：
进一步地：所述悬臂的顶部与模芯的底部留有0.8-1.0mm的间隙，用来消除因中心弹性变形或压挤后对悬臂的压力。
进一步地：所述上模的模芯缩短0.8-1.0mm。
本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：
一种大舌比半空心型材的模具制造方法，其特征在于：
模具的材料选用4Cr5MoSiV1热作模具钢；
模具的粗坯制作：将模块采用电渣重熔钢坯，依次经过锻造、退火，得到硬度达到HB229的模块；
模具的设计制造：采用CAD/CAM/CAE全自动加工方法，通过建立三维模型确保模具的各参数，设计出大舌比半空心型材的模具结构；
模具的热处理：模具经过1000～1050℃高温淬火，然后经过2次回火，使模具硬度值到达48～49HRC；
模具表面强化处理：采用二阶段气体氮化工艺处理，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100～160μm，提高模具使用寿命。
进一步地：所述模具的设计制造，遵循铝合金挤压时金属流动规律，合理分配金属量和控制流速，尽量减少挤压阻力和平衡流速。
进一步地：所述模具热处理经1035℃高温淬火。
本发明的有益效果：
1、本发明的模具结构简单、合理，采用遮蔽式模具结构，遮蔽式模具由上模和下模构成，上模的模芯部分遮蔽下模的模孔的悬臂部位，使模具的悬臂部位不直接承受变形金属的作用力；所述悬臂部位的顶部与上模模芯底部留有0.8-1.0mm的间隙，用来消除因中心弹性变形或压挤后对悬臂的压力，该模具可有效改善由悬臂顶端部位模孔挤出型材的壁厚偏差，较好地保证了型材质量，满足用户对该型材的技术要求，并具有长的使用寿命。
2、本发明模具的加工方法，由于选用了优质模具材料，设计特殊结构的模具、制造工艺合理、热处理和表面处理先进，不仅保证了产品的成形和尺寸、形位精度与表面质量及焊合质量，提高了模具表面硬度值，从而使模具的使用寿命提高了2-3倍。
3、该大舌比半空心型材的模具经2次试模就合格，每次修模量都较小，降低挤压生产过程的辅助时间。采用该模具生产的产品尺寸精度和形位精度更稳定，产品的组织和性能更好，能满足绿色建筑结构材的产业化、大批量生产的要求，生产效率高，成品率高，从而降低了大舌比半空心型材型材的技术难度和生产成本。
附图说明
图1是现有大舌比半空心型材的结构示意图。
图2是本发明具体实施例1中上模的结构示意图。
图3是图2中A-A的剖视图。
图4是图2中B-B处上模和下模的装配示意图。
图5是本发明具体实施例1中下模的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
具体实施例1：
如图2、图3、图4和图5所示的一种大舌比半空心型材的模具结构，所述模具采用遮蔽式模具结构，遮蔽式模具包括上模1和下模2，所述上模1上设有均匀分布的四个分流孔1-2，下模2上设有模孔2-2和焊合室2-3，模孔2-2处设有悬臂2-1；上模1的模芯1-1部分遮蔽下模2的模孔2-2处的悬臂2-1部位，使模具的悬臂2-1部位不直接承受变形金属的作用力；所述上模1的模芯1-1缩短0.8-1.0mm，悬臂2-1部位的顶部与的模芯1-1部分的底部留有0.8-1.0mm的间隙，用来消除因中心弹性变形或压挤后对悬臂的压力，该模具可有效改善由悬臂2-1顶端部位模孔挤出型材的壁厚偏差，较好地保证型材质量。该上模1和下模2还具有现有上模和下模的其他基本结构特征，因与现有技术相同故在此省略。
一种大舌比半空心型材的模具制造方法，其特征在于：
模具的材料选用优质4Cr5MoSiV1热作模具钢；
模具的粗坯制作：将模块采用电渣重熔钢坯，依次经过锻造、退火，得到硬度达到HB229的模块；
模具的设计制造：在设计制造挤压模时，一定要严格遵循铝合金挤压时金属流动规律，设计特种结构模具合理分配金属量和控制流速，尽量减少挤压阻力和平衡流速；采用CAD/CAM/CAE全自动加工方法实现全自动化生产，通过建立三维模型确保模具的各参数，设计出大舌比半空心型材的模具结构；采用国内外最先进的模具加工设备，数控车床、数控铣床、CNC加工中心、数控电火花机床、数控雕铣机、低速线切割机等现代化机床，在模具制作的全过程中已实现CAD/CAM/CAE全自动加工,可确保模具加工质量；
模具的热处理：模具经过1035℃高温淬火，然后经过2次回火，使模具硬度值到达48～49HRC；
模具表面强化处理：采用二阶段气体氮化工艺处理，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100～160μm，提高模具使用寿命。
本模具加工方法中还包括现有模具加工的其他基本步骤，因现有模具加工的步骤属于现有技术，故在此省略。
该模具是制作大舌比半空心型材的模具，该挤压型材的挤压比λ、金属变程度ε、金属分流比K分、焊合室深度h焊等每一个设计参数值都经过严格的计算，取值都符合铝合金挤压大舌比半空心材的技术要求，以此，保证挤压产品的质量要求。
用于挤压WYY1125大舌比半空心型材的模具，该模具的设计依据参数如表1所示，该模具设计方案参数如表2，该模具尺寸及技术要求如表3所示，制成的模具成品参数如表4所示，该模具经多次试模后的检测统计如表5所示。
由于WYY1125大舌比半空心型材的模具选用了优质4Cr5MoSiV1热作模具钢为材料，并实施了先进的热处理制度，经过高温淬火和2次回火使模子硬度值到达48～49HRC，对模子表面进行强化处理，提高了模具表面硬度值；全过程都采用CAD/CAM/CAE全自动生产，通过采用全自动加工方法，提高了模具的加工精度，保证了挤压产品的力学性能；每套模具都具有很高的强度和韧性，模具尺寸制作精确，型材挤压厂严格遵循模具使用制度。因此，该模具试模2次就合格，修模量比较小，使用寿命比较高，达到了项目提高2-3倍的目标。该模具保证了超高精度舌比大于5的半空心型材的成型与超高精度，而且使用寿命大幅度提高，并实现批量生产，具有明显的社会效益和经济效益。
表1：WYY1125型材的模具尺寸设计及技术要求
表2：WYY1125型材的模具设计方案参数
表3：WYY1125型材的模具设计尺寸及技术要求
表4：WYY1125型材的模具成品模检测记录
表5：WYY1125型材模具经第1、2次试模后的型材尺寸检测记
具体实施例2：
本实施例的特点是：模具的制造方法中，所述模子经过1035℃高温淬火，其他特点与具体实施例1相同。
具体实施例3：
本实施例的特点是：模具的制造方法中，所述模子经过1035℃高温淬火，其他特点与具体实施例1相同。
Claims (6)
1.一种大舌比半空心型材的模具结构，其特征在于：所述模具采用遮蔽式模具结构，遮蔽式模具由上模（1）和下模（2）构成，所述上模（1）上设有均匀分布的四个分流孔（1-2），所述上模（1)的模芯(1-1)遮蔽下模(2)的模孔(2-2)处的悬臂(2-1)，使模具的悬臂(2-1)不直接承受变形金属的作用力；所述悬臂（2-1）的顶部与模芯部分（1-1）的底部留有间隙，该模具可有效改善由悬臂顶端部位模孔挤出型材的壁厚偏差，较好地保证型材质量，并能大大提高模具使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种大舌比半空心型材的模具结构，其特征在于：所述悬臂（2-1）的顶部与模芯（1-1）的底部留有0.8-1.0mm的间隙，用来消除因中心弹性变形或压挤后对悬臂的压力。
3.根据权利要求2所述的一种大舌比半空心型材的模具结构，其特征在于：所述上模（1）的模芯(1-1)缩短0.8-1.0mm。
4.一种大舌比半空心型材的模具制造方法，其特征在于：
模具的材料选用4Cr5MoSiV1热作模具钢；
模具的粗坯制作：将模块采用电渣重熔钢坯，依次经过锻造、退火，得到硬度达到HB229的模块；
模具的设计制造：采用CAD/CAM/CAE全自动加工方法，通过建立三维模型确保模具的各参数，设计出大舌比半空心型材的模具结构；
模具的热处理：模具经过1000～1050℃高温淬火，然后经过2次回火，使模具硬度值到达48～49HRC；
模具表面强化处理：采用二阶段气体氮化工艺处理，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100～160μm，提高模具使用寿命。
5.根据权利要求4所述的一种大舌比半空心型材的模具制造方法，其特征在于：所述模具的设计制造，遵循铝合金挤压时金属流动规律，合理分配金属量和控制流速，尽量减少挤压阻力和平衡流速。
6.根据权利要求4所述的一种大舌比半空心型材的模具制造方法，其特征在于：所述模具热处理经1035℃高温淬火。
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