CN104289547B - 一种铝合金空心型材挤压模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金型材挤压模具领域。一种铝合金空心型材挤压模具，包括前后叠加的上模、下模和模垫，所述上模进料面均布若干分流桥，相邻分流桥之间形成分流孔，所述分流桥连接支撑位于上模中心的芯头；所述芯头沿其中心轴线设有通孔，所述通孔中设有匹配杆件，杆件两端形成对芯头两端面挤压。本发明改善了分流桥的受力，提高了模具寿命，还可以降低挤压铸锭的温度，防止再结晶，产生了良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金型材挤压模具领域，特别是一种高铁车体用Al-Zn-Mg合金空心型材挤压模具。
背景技术
随着中国高铁的迅速发展，从引进，消化、吸收、创新，到车体铝合金关键材料的国产化，中国的铝挤压也迎来了新的发展。对于高铁车体最难挤压的Al-Zn-Mg合金空心型材，对模具的要求非常严格。Al-Zn-Mg合金属于7xxx合金，粘度大，硬度高，流动应力比6xxx大很多，该类合金一般都是实心型材，比较好挤，但对于该类合金空心型材，则非常难挤，桥非常容易裂。高温挤，合金易产生再结晶，低温挤，桥易断裂，模具寿命低。
空心型材模具，一般由上模、下模和模垫组合而成，上模有分流孔、分流桥、芯头，通过分流桥支撑的芯头来实现型材的内部形状，下模实现型材的外部形状，上、下模组合后会形成焊合室，挤压时，铝通过上模的分流孔，到达焊合室焊合一起后，最后通过芯头和下模的工作带，形成空心型材。
一般的空心型材模具设计，芯头直接由分流桥支撑，芯头工作带前的空刀一般都垂直的，由于Al-Zn-Mg合金粘度高、流动应力大，在分流桥和芯头的出口方向，最易裂，模具寿命低。
发明内容
本发明的发明目的是：针对上述技术问题，提供一种铝合金空心型材挤压模具，特别是一种高铁车体用Al-Zn-Mg合金空心型材挤压模具，本发明通过对上模的入口处的设计分散挤压力、在芯头上安装螺杆的设计改变力的传递路径从而改善芯头的应力分布、芯头工作带前的空刀设计减少铝对芯头的粘着力，保护桥的受力，提高模具寿命。
本发明技术方案为：一种铝合金空心型材挤压模具，包括前后叠加的上模、下模和模垫，所述上模进料面均布若干分流桥，相邻分流桥之间形成分流孔，所述分流桥连接支撑位于上模中心的芯头；所述芯头沿其中心轴线设有通孔，所述通孔中设有匹配杆件，杆件两端形成对芯头两端面挤压。
进一步了解，空心型材实际生产中，由于Al-Zn-Mg合金粘度高、流动应力大，在模具上模的分流桥和芯头的出口方向，会出现易裂，模具寿命低的问题。因此这里采用分散挤压力的设计，即沿芯头中心轴线设置通孔，通孔中设置大小匹配的杆件，杆件的两端形成对芯头两端面挤压。这样可以把分流桥于芯头出口处的结合点的最薄弱处的力通过杆件传递到分流桥的入口侧，达到减少分流桥的受力的目的。
优选的，所述杆件包括螺杆和螺母，所述螺杆杆径匹配所述通孔，所述螺杆穿过通孔并用螺母上紧。采用螺杆和螺母拧紧能够以最简单的方式实现本发明的目的，这样结构更简单，方便制造，节约制造成本。
优选的，所述通孔两端设有匹配杆件两端的沉孔，所述通孔上端沉孔采用盖板封盖。需知道，通孔上端沉孔位于进料口，为减少工作是铝液对杆件或螺杆的影响，采用盖板封盖隔绝。可采用焊接的方式对盖板封盖。
优选的，所述芯头上端面位于上模进料面下方，所述芯头上端面与上模进料面相距30-50mm。现有产品中，上模的进料面为平齐结构，即芯头上端面与上模的进料面为平齐。但是，这样会造成上模的入口处应力集中。为此，设计芯头上端面下沉，且进一步的分流桥呈20-35°倾斜连接芯头上端面与上模进料面。这样能够通过斜面分散铸锭对分流桥的剪切应力，减少分流桥的受力。
优选的，所述上模的桥底到芯头工作带前的空刀面与挤压方向夹角为5-15°。这里改变了以往空刀面与挤压方向垂直的设计，这样可以把芯头的粘力减少，也减少了桥的受力。
本发明有益效果是：
本发明改善了分流桥的受力，提高了模具寿命，还可以降低挤压铸锭的温度，防止再结晶，产生了良好的经济效益。
本发明采用在芯头上安装杆件的设计，改变力的传递路径从而改善芯头的应力分布；把分流桥于芯头出口处的结合点的最薄弱处的力通过杆件传递到分流桥的入口侧，减少分流桥的受力，提高了模具寿命。
本发明通过对上模的入口处的设计分散挤压力的设计，即将芯头上端面下沉，芯头上端面与上模的进料面呈斜坡设计，优化了上模的入口处分流桥的受力。
本发明将以往空刀面与挤压方向呈垂直的设计，改为倾斜面设计，把芯头的粘着力减少，也减少了分流桥的受力；满足Al-Zn-Mg合金粘度高、流动应力大的生产要求。
附图说明
图1是本发明结构俯视图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是图1中的B-B剖视图。
其中，1－上模、2－下模、3－模垫、4－分流桥、5－分流孔、6－盖板、7－螺母、8－螺杆、9－芯头、10－空刀面。
具体实施方式
本发明公开了一种铝合金空心型材挤压模具，包括前后叠加的上模1和下模2，所述上模1进料面均布若干分流桥4，相邻分流桥4之间形成分流孔5，所述分流桥4连接支撑位于上模1中心的芯头9；所述芯头9沿其中心轴线设有通孔，所述通孔中设有匹配杆件，杆件两端形成对芯头9两端面挤压。
本发明针对Al-Zn-Mg合金粘度高、流动应力大，在分流桥4和芯头9的出口方向，最易裂，模具寿命低的问题，采用分散挤压力的设计。即沿芯头9中心轴线设置通孔，通孔中设置大小匹配的杆件，杆件的两端形成对芯头9两端面挤压。这样可以把分流桥4于芯头9出口处的结合点的最薄弱处的力通过杆件传递到分流桥4的入口侧，达到减少分流桥4的受力的目的。
以下结合附图对本发明实施进行说明。
如图1所示，为本发明结构俯视图，图中所示为上模1的俯视图。上模1的进料面均布四个分流桥4，四个分流桥4沿上模1中心呈放射性设置；相邻分流桥4之间形成分流孔5，所述分流桥4连接支撑位于上模1中心的芯头9。通过分流桥4支撑的芯头9来实现型材的内部形状，下模2实现型材的外部形状，上模1、下模2组合后会形成焊合室，挤压时，铝通过上模1的分流孔5，到达焊合室焊合一起后，最后通过芯头9和下模2的工作带，形成空心型材。
如图2所示，为图1的A-A剖视图，包括依次叠加的上模1、下模2和模垫3。上模1中心设有芯头9，或者叫模芯。沿芯头9其中心轴线设有通孔，所述通孔中设有匹配杆件，杆件两端形成对芯头9两端面挤压。具体的，杆件包括螺杆8和螺母7，所述螺杆8杆径匹配所述通孔，所述螺杆8穿过通孔并用螺母7上紧。其中，所述通孔两端设有匹配螺杆8两端的沉孔，在螺杆8和螺母7拧紧后，通孔上端沉孔采用盖板6封盖。采用螺杆8和螺母7拧紧能够以最简单的方式实现本发明的目的，这样结构更简单，方便制造。还需知道，通孔上端沉孔位于进料口，为减少工作是铝液对杆件或螺杆8的影响，采用盖板6封盖隔绝。可采用焊接的方式对盖板6封盖。
如图3所示，为图1的B-B剖视图。这里可以清楚了解，上模1、下模2和模垫3依次叠加，上模1、下模2之间设置对应的定位销和匹配定位销的定位孔。芯头9上端面位于上模1进料面下方，芯头9上端面与上模1进料面距离h为35mm。这里只是提供其中一个优选的实施方案，h在30-50mm之间取值均能实现功能需求。明确的，这里采用进料口下沉设计，且分流桥4呈夹角a为25°倾斜连接芯头9上端面与上模1的进料面；当然，在所述夹角a可以在20-35°之间数值选取，这里只是提供其中一个优选的实施方案。在现有产品中，上模1的进料面为平齐结构，即芯头9上端面与上模1的进料面为平齐。但是，这样会造成上模1的入口处应力集中。为此，设计芯头9上端面下沉，且进一步的分流桥4呈20-35°倾斜连接芯头9上端面和上模1进料面。这样能够通过斜面分散铸锭对分流桥4的剪切应力，减少分流桥4的受力。
进一步优化，所述上模1的桥底到芯头9工作带前的空刀面10与挤压方向夹角b为6°，空刀面10为由上往下向上模1中心轴线倾斜。即当然，在所述夹角b可以在5-15°之间选取，这里只是提供其中一个优选的实施方案。这里改变了以往空刀面10与挤压方向垂直的设计，这样可以把芯头9的粘着力减少，也减少了桥的受力。
Claims (7)
1.一种铝合金空心型材挤压模具，包括前后叠加的上模、下模和模垫，所述上模进料面均布若干分流桥，相邻分流桥之间形成分流孔，所述分流桥连接支撑位于上模中心的芯头，所述芯头上端面位于上模进料面下方；其特征在于：所述芯头沿其中心轴线设有通孔，所述通孔中设有匹配杆件，杆件两端形成对芯头两端面挤压；所述杆件包括螺杆和螺母，所述螺杆杆径匹配所述通孔，所述螺杆穿过通孔并用螺母上紧。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述通孔两端设有匹配杆件两端的沉孔，所述通孔上端沉孔采用盖板封盖。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述芯头上端面位于上模进料面下方，所述芯头上端面与上模进料面相距30-50mm。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述芯头上端面位于上模进料面下方，所述分流桥呈20-35°倾斜连接芯头上端面与上模进料面。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述上模的桥底到芯头工作带前的空刀面与挤压方向夹角为5-15°。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述分流桥呈沿上模中心放射性设置。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金空心型材挤压模具，其特征在于：所述上模和下模匹配端面上设置若干定位销和与定位销匹配的的定位孔。
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