CN110369542A - 一种连续扩张挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续扩张挤压模具，包括上模座、凸模垫板、凸模固定板、凸模、模芯、凹模套和下模座，上模座安装于压力机上工作台上，上模座与凸模垫板接触连接，凸模垫板下表面与凸模固定板上表面接触连接，凸模设置在凸模固定板的中心位置，凸模固定板下方设置上挤压筒，上挤压筒下方设置模芯，模芯呈预定锥度镶嵌于凹模套内，模芯下方设置下挤压筒；模芯内部沿其轴线方向设置连通布置的三个型腔和四个通道；下挤压筒镶嵌于下模座内，下模座安装于压力机的下工作台上；上挤压筒、模芯以及下挤压筒的外侧还设置有加热装置。上述技术方案中提供的连续扩张挤压模具，能有效解决现有循环扩挤操作需要反复装拆、工艺较为麻烦操作较为繁复的问题。

Description

一种连续扩张挤压模具

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体涉及一种连续扩张挤压模具。

背景技术

随着对金属及其合金材料的强度与塑性等性能要求的提高，剧烈塑性变形加工方法被广泛应用，它是一种通过细化晶粒达到提高材料综合力学性能的方法，具体有等通道转角挤压、高压扭转、循环挤压、反复墩等工艺。其中，扩张挤压工艺过程包括扩张变形阶段和挤压变形阶段，材料进入扩挤型腔后再挤压变形，能够更好的细化晶粒。但是目前现有的循环扩挤操作为在每道次挤压后，需要将材料从模具中取出，再反向安装在模具中进行挤压，材料的挤压强化需要反复装拆，工艺较麻烦、操作较繁复。因此亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续扩张挤压模具，其结构简单，操作方便，能有效解决现有循环扩挤操作需要反复装拆、工艺较为麻烦操作较为繁复的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种连续扩张挤压模具，包括上模座、凸模垫板、凸模固定板、凸模、模芯、凹模套和下模座，所述上模座安装于压力机的上工作台上，所述上模座的下表面与凸模垫板的上表面接触连接，所述凸模垫板的下表面与凸模固定板的上表面接触连接，所述凸模设置在凸模固定板的中心位置，所述凸模固定板的下方设置有上挤压筒，上挤压筒的下方设置有模芯，所述模芯呈预定锥度镶嵌于所述凹模套内，所述模芯的下方设置有下挤压筒；

所述模芯内部沿其轴线方向设置有三个型腔和四个通道，四个所述通道与三个所述型腔间隔且连通布置，三个所述型腔从上到下依次布置，各所述型腔分别包括顺延布置的扩张型腔、过渡型腔和挤压型腔，所述通道包括从上到下依次布置的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，位于上方的型腔上部与所述第一通道相连通，所述第一通道向上延伸至上挤压筒顶端；位于中部的型腔上部与第二通道相连通、下部与第三通道相连通；位于下方的型腔下部与所述第四通道相连通，所述第四通道向下延伸至下挤压筒底端；所述下挤压筒镶嵌于所述下模座内，所述下模座安装于压力机的下工作台上；所述上挤压筒、模芯以及下挤压筒的外侧还设置有加热装置。

进一步地方案为，所述第四通道的横截面积小于第三通道的横截面积，第三通道的横截面积小于第二通道的横截面积，第二通道的横截面积小于第一通道的横截面积。

进一步地方案为，三个所述型腔等距间隔设置，且位于上方和下方的型腔朝向相同方向布置，位于中部的型腔分别与位于上方和下方的型腔对称布置。

进一步地方案为，所述扩张型腔、过渡型腔以及挤压型腔从上到下顺延连通布置，且扩张型腔的纵截面为正梯形状，过渡型腔的纵截面为长方形状，挤压型腔的纵截面倒梯形状。

进一步地方案为，所述扩张型腔与过渡型腔的夹角为145°，所述过渡型腔与挤压型腔的夹角为145°。

进一步地方案为，所述模芯包括面对称布置的前模芯和后模芯，所述面对称是以经过模芯直径的纵截面为对称面的，所述前模芯和后模芯的切面上均设置有对定孔，所述对定孔内设置有用于连接前模芯和后模芯的圆柱销。

进一步地方案为，所述加热装置包括加热器、热电偶和恒温控制器，所述热电偶插设在所述凸模套内部，且热电偶通过接线连接所述加热器，所述恒温控制器安装在所述加热器上对加热器进行调控。

更进一步地方案为，模芯外表面有锥度，凹模套内表面设置有与模芯外表面相同的锥度。

上述技术方案中提供的连续扩张挤压模具，通过在模芯内设置依次间隔布置的型腔，能够对金属材料进行连续多次的扩挤，对循环扩挤工艺进行了优化，解决了循环扩挤中需要翻转模具反复多道次扩挤；本发明的连续扩张挤压模具，将工件大部分放入上挤压筒通道中，工件在压力机的作用下，经过凸模传递压力，实现扩张挤压，之后将后续工件放入通道中，再次挤压，利用后续工件将先前工件推挤出模具，便可实现多工件扩挤。

本发明提供的连续扩张挤压模具，使金属材料通过连续的多次扩挤，累积多次变形应变，细化材料晶粒，从而提高材料力学性能；且其工艺过程简单，简化了循环扩挤的操作，可经过一次挤压就相当于完成多道次的循环扩挤，使材料累积多次应变，有效改善了材料性能。

附图说明

图1为本发明所述连续扩张挤压模具的结构示意图；

图2为本发明所述连续扩张挤压模具的剖视图；

图3为本发明所述连续扩张挤压模具的俯视图；

图4为本发明所述连续扩张挤压模具的仰视图；

图5为本发明所述前模芯结构示意图；

图6为本发明所述模芯结构示意图；

图7为本发明所述上挤压筒的结构示意图；

图8为本发明所述加热装置的结构示意图。

图中：1.内六角圆柱头螺钉；2.上模座；3.凸模垫板；4.凸模固定板；5.上挤压筒；51.上挤压筒通道；6.加热装置；7.模芯；71.第一通道；72.第二通道；73.第三通道；74.第四通道；75.位于上方的型腔；76.位于中部的型腔；77.位于下方的型腔；78.对定孔；8.下挤压筒；9.圆柱销；10.下模座；11.导柱；12.凹模套；13.凸模；14.内六角平端紧定螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1～8所示，一种连续扩张挤压模具，包括上模座2、凸模13垫板3、凸模13固定板4、凸模13、模芯7、凹模套12和下模座10，上模座2安装于压力机的上工作台上，上模座2的下表面与凸模13垫板3的上表面接触连接，凸模13垫板3的下表面与凸模13固定板4的上表面接触连接，上模座2、凸模13垫板3以及凸模13固定板4之间通过内六角圆柱头螺钉1相连接；凸模13设置在凸模13固定板4的中心位置，凸模13固定板4的下方设置有上挤压筒5，上挤压筒5的上端口倒2mm倒角，便于进料；上挤压筒5通过导柱11连接凹模套12，上挤压筒5的下方设置有模芯7，模芯7外表面呈1°锥度镶嵌于凹模套12内，模芯7的下方设置有下挤压筒8；其中凹模套12的作用是固定模芯7，将其与下挤压筒8设计成分离式的是为了便于装拆，降低模芯7设计制造的难度，1°锥度也是为了便于装配和拆卸。上挤压筒5以及下挤压筒8的设置是为了防止工件进入挤出时发生弯曲变形，以保证工件质量。

模芯7内部沿其轴线方向设置有三个型腔和四个通道，四个通道与三个型腔间隔且连通布置，三个型腔从上到下依次布置，各型腔分别包括顺延布置的扩张型腔、过渡型腔和挤压型腔，通道包括从上到下依次布置的第一通道71、第二通道72、第三通道73和第四通道74，位于上方的型腔75上部(扩张型腔)与第一通道71相连通，第一通道71向上延伸至上挤压筒5顶端，即第一通道71与上挤压筒通道51的横截面形状相同，以提高连接强度；位于中部的型腔76上部与第二通道72相连通、下部与第三通道73相连通；位于下方的型腔77下部与第四通道74相连通，第四通道74向下延伸至下挤压筒8底端，即第四通道74与下挤压筒通道的横截面形状相同，以提高连接强度；下挤压筒8镶嵌于下模座10内，下模座10安装于压力机的下工作台上；上挤压筒5、模芯7以及下挤压筒8的外侧还设置有加热装置6，如图8所示，加热装置6包括加热器、热电偶和恒温控制器，热电偶(镍铬-铜镍热电偶)插在凸模套内部，通过接线连接加热器(本实施例中加热器为热信TCQ160×300型陶瓷加热器)，加热器上还设有配套使用的汇邦402-011-011013电子式恒温控制器，其中加热装置6的加热筒包裹上挤压筒5的大部分、凸模13套的全部以及下挤压筒8的一部分，热电偶插设在模具内，对模具温度进行测量。

如图6所示，第四通道74的横截面积小于第三通道73的横截面积，第三通道73的横截面积小于第二通道72的横截面积，第二通道72的横截面积小于第一通道71的横截面积；且第一通道71垂直于第二通道72，第二通道72垂直于第三通道73，第三通道73垂直于第四通道74，结合图6，此处垂直是指空间位置。另外，模芯7包括面对称布置的前模芯7和后模芯7，以便于开模取试样，面对称是以经过模芯7直径的纵截面为对称面的，前模芯7和后模芯7的切面上均设置有对定孔78，对定孔78内设置有用于连接前模芯7和后模芯7的圆柱销9，之后将模芯7镶嵌于凹模套12内，再利用圆柱销9将凹模套12和下挤压筒8相连，再利用圆柱销9和内六角平端紧定螺钉14将下模座10和下挤压筒8进行紧固。

扩张型腔、过渡型腔以及挤压型腔从上到下顺延连通布置，且扩张型腔的纵截面为正梯形状，过渡型腔的纵截面为长方形状，挤压型腔的纵截面倒梯形状，这样的设计起到有良好的机械性能，通道尺寸按具体要求形状大小而定。三个型腔等距间隔设置，本实施例中三个型腔的间距为80mm，位于上方的型腔75距模芯7顶端距离为30mm，且位于上方和下方的型腔朝向相同方向布置，位于中部的型腔76分别与位于上方和下方的型腔对称布置。

扩张型腔与过渡型腔的夹角为145°，过渡型腔与挤压型腔的夹角为145°；具体实施时，四个通道与三个型腔的连接处倒5mm圆角，以减少应力集中。

本发明连续扩张挤压模具的工作过程为：将工件放入竖直通道中先镦粗，完成后再加工件在压力机的压力作用下，经过模芯内的型腔发生扩挤变形；随后，工件进入互相垂直的第二通道，此时工件进行挤压变形；继续挤压，工件将进入位于中部的型腔，进行第二次扩挤；如此，进行三次扩挤；当工件行至位于下方的型腔内时，可停止压力机转动。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种连续扩张挤压模具，包括上模座、凸模垫板、凸模固定板、凸模、模芯、凹模套和下模座，其特征在于：所述上模座安装于压力机的上工作台上，所述上模座的下表面与凸模垫板的上表面接触连接，所述凸模垫板的下表面与凸模固定板的上表面接触连接，所述凸模设置在凸模固定板的中心位置，所述凸模固定板的下方设置有上挤压筒，上挤压筒的下方设置有模芯，所述模芯呈预定锥度镶嵌于所述凹模套内，所述模芯的下方设置有下挤压筒；

所述模芯内部沿其轴线方向设置有三个型腔和四个通道，四个所述通道与三个所述型腔间隔且连通布置，三个所述型腔从上到下依次布置，各所述型腔分别包括顺延布置的扩张型腔、过渡型腔和挤压型腔，所述通道包括从上到下依次布置的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，位于上方的型腔上部与所述第一通道相连通，所述第一通道向上延伸至上挤压筒顶端；位于中部的型腔上部与第二通道相连通、下部与第三通道相连通；位于下方的型腔下部与所述第四通道相连通，所述第四通道向下延伸至下挤压筒底端；所述下挤压筒镶嵌于所述下模座内，所述下模座安装于压力机的下工作台上；所述上挤压筒、模芯以及下挤压筒的外侧还设置有加热装置。

2.根据权利要求1所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述第四通道的横截面积小于第三通道的横截面积，第三通道的横截面积小于第二通道的横截面积，第二通道的横截面积小于第一通道的横截面积。

3.根据权利要求1所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：三个所述型腔等距间隔设置，且位于上方的型腔和位于下方的型腔朝向相同方向布置，位于中部的型腔分别与位于上方的型腔和位于下方的型腔对称布置。

4.根据权利要求3所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述扩张型腔、过渡型腔以及挤压型腔从上到下顺延连通布置，且扩张型腔的纵截面为正梯形状，过渡型腔的纵截面为长方形状，挤压型腔的纵截面倒梯形状。

5.根据权利要求4所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述扩张型腔与过渡型腔的夹角为145°，所述过渡型腔与挤压型腔的夹角为145°。

6.根据权利要求1所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述模芯包括面对称布置的前模芯和后模芯，所述面对称是以经过模芯直径的纵截面为对称面的，所述前模芯和后模芯的切面上均设置有对定孔，所述对定孔内设置有用于连接前模芯和后模芯的圆柱销。

7.根据权利要求1所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述加热装置包括加热器、热电偶和恒温控制器，所述热电偶插设在所述凸模套内部，且热电偶通过接线连接所述加热器，所述恒温控制器安装在所述加热器上对加热器进行调控。

8.根据权利要求1所述的连续扩张挤压模具，其特征在于：所述模芯外表面有1°锥度，凹模套内表面设置有与模芯外表面相同的1°锥度。