CN105537309B - 一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，包括上模和下模，所述上模包括上模基体和桥芯结构，所述桥芯结构包括一体成形的分流桥、模芯支撑和模芯，所述分流桥的桥面呈拱形，分流桥的桥体形状呈弯曲状，分流桥与上模基体可拆卸式连接，分流桥与上模基体之间形成分流孔；所述下模设置有焊合室、工作带、一级空刀和二级空刀。本发明产品在生产硬质难挤空心型材时材料整体供料均匀，减少了挤压流动死区，提高了挤压速度，改善了空心型材组织性能及力学性能，提高了模具寿命和生产效率，降低了生产成本。同时，本发明使得模具加工更加灵活，缩短模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

Description

一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具

技术领域

本发明属于金属挤压技术领域，特别涉及一种型材挤压模具结构及一种配合结构，主要用于硬质难挤合金的空心型材挤压，具体是一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具。

背景技术

目前90％以上的空心型材采用分流组合挤压技术进行生产，但在其挤压过程中存在变形阻力较大，金属流动困难；容易造成堵模，将模具分流桥部分压裂或压断；模芯极易失稳发生变形，模具寿命低等技术问题[程磊，谢水生，和优锋等.空心铝型材蝶形模挤压技术的应用.锻压技术,2011,36(1):13-16]。为解决传统分流组合模挤压时存在的问题，20世纪90年代末，Bergagna提出了蝶形模(Butterfly Die)的概念，其主要结构特点是将分流桥设计成拱形，以代替传统分流组合模的矩形状分流桥，而且分流桥的中心部位较低，以降低突破压力；采用分层导流结构，即分层设计分流孔的形状和数目，改善分流桥下遮蔽部分的金属供料；同时，模腔具有很好的流线型，减小材料流动阻力，改善材料的流动性[C.Pinter.Butterfly Die.Aluminum and Its Alloys,2006,7-8:130-131]。研究表明，蝶形模挤压技术是一种新型高效的空心型材挤压成形技术，不仅能有效提高挤压速度、降低突破压力、提高模具寿命和生产效率，而且可显著改善型材的组织性能，在硬质难挤合金的空心型材生产中具有很大的潜在技术优势[崔伟超,董盼稳.铝型材挤压蝶形模设计实践.硅谷,2013,12:71-72；C.Pinter,T.Pinter.Butterfly dies-Increase extrusion speedthrough innovative porthole die design.The Ninth International AluminumExtrusion Seminar&Exposition[C].Orlando,USA,May 13-16,2008]。

在实际生产中，挤压模具在高温、高摩擦及周期性载荷下工作，在挤压机加载瞬间其所承受的载荷变化幅度剧烈，模具分流桥根部或模芯部位容易产生应力集中，导致模具发生断裂而报废，不得不更换整套挤压上模，挤压成本较高[王彦俊,李鹏伟,孙巍等.H13大型挤压模具分流桥断裂分析.2012,7(4):262-264]。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，能够解决空心型材挤压生产中存在的材料流动不均和模具寿命较低问题，有效提高模具寿命、生产效率以及型材产品质量。其中，将挤压上模拆分成上模基体和拱形分流桥+模芯支撑+模芯(简称为桥芯结构)两部分并分开加工，设置模块化的可更换的桥芯结构，与上模基体以楔形配合方式镶嵌固定在一起。所述上模基体、桥芯结构在没有损坏情况下可重复使用。实际挤压中，当模具分流桥或模芯部位破裂损坏，只需要加工并更换一个桥芯结构便可继续进行生产，使得模具加工更加灵活，缩短模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，包括上模和下模，所述上模包括上模基体和桥芯结构，所述桥芯结构包括一体成形的分流桥、模芯支撑和模芯，所述分流桥的桥面呈拱形，分流桥的桥体形状呈弯曲状，分流桥与上模基体可拆卸式连接，分流桥与上模基体之间形成分流孔；所述下模设置有焊合室、工作带、一级空刀和二级空刀。

所述模芯支撑两端分别与分流桥和模芯相连接；分流桥桥面设置成拱形，存在一定弧度，呈流线型设计，可减小金属坯料流动阻力，有效降低突破挤压力；提高分流桥承载压力，控制金属流向；同时减小分流桥根部金属流动的死区，提高挤压型材焊合质量。

所述分流桥的桥体弯向模芯支撑；分流桥的桥体存在一定曲率，有一定圆弧半径R，挤压时可减小分流桥所受金属坯料阻力。

所述分流桥桥面与上模基体的上端面之间具有设定距离H，所述分流桥桥面与模芯支撑之间具有设定距离h，H即为分流桥下沉高度，h即为二级导流高度；采用分层导流结构，分流桥中心部位较低，有利于进一步降低挤压突破力，减小最大挤压载荷，同时使得金属材料易于向型材难成形部位流动，提高模具寿命以及生产效率。

所述分流桥与上模基体的配合处设有楔形结构，上模基体在与分流桥的配合处设有楔形卡槽，楔形结构与楔形卡槽镶嵌式配合。实际挤压中，当模具分流桥或模芯部位破裂损坏，只需要加工并更换一个桥芯结构便可继续进行生产，使得模具加工更加灵活，压缩模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

优选的，为了更有利于固定桥芯结构以及便于取出或更换桥芯结构，所述分流桥的楔形结构的楔形面与上模基体的轴线有一夹角；所述上模基体的楔形卡槽的楔形面与分流桥楔形结构的楔形面相平行。

所述焊合室的外轮廓为呈蝶形,减少了流动死区，在一定程度上降低了挤压缩尾缺陷。

本发明的有益效果：

本发明产品在生产硬质难挤空心型材时材料整体供料均匀，减少了挤压流动死区，提高了挤压速度，改善了空心型材组织性能及力学性能，提高了模具寿命和生产效率，降低了生产成本。采用本发明中的模具结构，上模被拆分成上模基体和楔形镶嵌式桥芯结构两大部分并进行分开加工，设置模块化的可更换的桥芯结构，与上模基体以楔形配合方式镶嵌固定在一起。不仅使得产品使用、储藏、运输更加方便，而且当模芯发生损坏时方便维修与更换，无需更换整个上模，即可投入使用，压缩模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

采用本发明的另外有益效果是桥芯结构与上模基体被分成两部分，在挤压过程中模具上的应力从桥芯结构与上模基体之间的连接处得以释放，降低了模具上的应力集中，从而提高模具寿命。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明中得到启发。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明蝶形模具的上模和下模配合结构示意图；

图2为图1中的A-A面剖视图；

图3为本发明蝶形模具上模的正视结构示意图；

图4为本发明蝶形模具上模的后视结构示意图；

图5为图4中A处的上模基体和桥芯结构的配合示意图；

图6为本发明下模的结构示意图；

图7为图6中B-B面剖视图；

图中，1为上模基体，2为桥芯结构，3为焊合室，4为工作带，5为一级空刀，6为二级空刀，7为分流桥，8为模芯，9为下模，10为分流孔，11为模芯支撑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，主要包括挤压上模和下模，上模和下模通过螺栓连接固定在一起，其中所述上模可分为上模基体1和桥芯结构2两大部分，桥芯结构2由拱形分流桥7、模芯支撑11和模芯8组成，所述下模主要设置有焊合室3、工作带4、一级空刀5和二级空刀6等。其中，将挤压上模拆分成上模基体1和桥芯结构2两部分并分开加工，设置模块化的可更换的桥芯结构2，与上模基体1以楔形配合方式镶嵌固定在一起。上模基体1、桥芯结构2在没有损坏情况下可重复使用。实际挤压中，当模具分流桥或模芯部位破裂损坏，只需要加工并更换一个桥芯结构2便可继续进行生产，使得模具加工更加灵活，压缩模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

如图2所示，模具结构方面，分流桥7桥面设置成拱形，存在一定弧度，呈流线型设计，可减小金属坯料流动阻力，有效降低突破挤压力；提高分流桥承载压力，控制金属流向；同时减小分流桥根部金属流动的死区，提高挤压型材焊合质量。分流桥7桥体形状呈弯曲状，存在一定曲率，有一定圆弧半径R(如图1所示)，挤压时可减小分流桥所受金属坯料阻力。分流桥7桥面与上模基体1上端面有一定距离，即分流桥下沉高度H；模芯支撑11与分流桥7桥面有一定距离，即二级导流高度h(图2中，上模基体1的左端为上端面，上模基体1和下模9的配合面为上模基体1的下端面)；采用分层导流结构，分流桥中心部位较低，有利于进一步降低挤压突破力，减小最大挤压载荷，同时使得金属材料易于向型材难成形部位流动，改善产品质量，提高模具寿命以及生产效率。

图2中由左至右为该模具的进料方向或挤压方向，模芯支撑11两端分别与分流桥7和模芯8相连接，分流桥7位于上模基体1的进料处，焊合室3设置于下模9的进料处，下模9的进料处与上模基体1的出料处相配合。

拱形分流桥，通过设置并加工不同分流桥下沉高度H，二级导流高度h、分流桥弓形半径R等参数的桥芯结构，可以在不更换上模基体条件下仅更换桥芯结构来调整模具结构参数，更为有利地调节挤压过程中的材料流动以及提高型材焊合质量。

由于上模基体与桥芯结构之间采用楔形配合，桥芯结构与上模基体被分成两部分，在挤压过程中模具内部的应力从分割处得到释放，从而提高模具寿命。

如图3-图4所示，图3为上模沿挤压方向示意图，图4为上模沿挤压反方向示意图，桥芯与模具基体连结方面，将上模分拆为两大部分：主体部分为上模基体1，可拆卸部分为楔形镶嵌式的桥芯结构2。

如图5所示，所述分流桥7与上模基体1的配合处设有楔形结构，上模基体1在与分流桥7的配合处设有楔形卡槽，楔形结构与楔形卡槽镶嵌式配合。

为了更有利于固定桥芯结构以及便于取出或更换桥芯结构，其中所述桥芯结构2与上模基体1连结处的楔形面与上模基体1的轴线(即上模基体的进料方向或挤压方向)有一定角度β，桥芯结构2与上模基体1楔形配合。所述上模基体1的楔形卡槽的楔形面与分流桥7楔形结构的楔形面相平行。所述上模基体1、桥芯结构2在没有损坏情况下可重复使用。实际挤压中，当模具分流桥或模芯部位破裂损坏，只需要加工并更换一个桥芯结构便可继续进行生产，使得模具加工更加灵活，压缩模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

如图6-图7所示，下模9设置有焊合室3、工作带4、一级空刀5和二级空刀6等，设置二级空刀方便取料，防止划伤，同时减轻模具质量。所述下模焊合室轮廓3与分流桥7整体轮廓一致，减少了流动死区，在一定程度上降低了挤压缩尾缺陷。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，其特征是，包括上模和下模，所述上模包括上模基体和桥芯结构，所述桥芯结构包括一体成形的分流桥、模芯支撑和模芯，所述分流桥的桥面呈拱形，分流桥的桥体形状呈弯曲状，分流桥与上模基体可拆卸式连接，分流桥与上模基体之间形成分流孔；所述下模设置有焊合室、工作带、一级空刀和二级空刀；

所述模芯支撑两端分别与分流桥和模芯相连接；

所述分流桥桥面与上模基体的上端面之间具有设定距离H，所述分流桥桥面与模芯支撑之间具有设定距离h；

所述分流桥的桥体弯向模芯支撑；

所述分流桥与上模基体的配合处设有楔形结构，上模基体在与分流桥的配合处设有楔形卡槽，楔形结构与楔形卡槽镶嵌式配合；所述分流桥的楔形结构的楔形面与上模基体的轴线有一夹角；所述上模基体的楔形卡槽的楔形面与分流桥楔形结构的楔形面相平行。

2.如权利要求1所述的镶嵌式蝶形模具，其特征是，所述焊合室的外轮廓为呈蝶形。