CN110961479B - 用于反向挤压机的自胀型模具及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于反向挤压机的自胀型模具，其中反向挤压机包括挤压筒和模轴，其中，自胀型模具包括：涨环，其呈大体筒状，具有弹性，并包括位于涨环第一端的用于连接到模轴的第一连接部、位于涨环的相对第二端并具有外径略大于第一连接部外径的密封部、及位于第一连接部和密封部之间的变形部；撑环，其以与涨环同轴的方式设置于涨环内侧，并具有与涨环内表面的形状相适应的台阶状形状，且包括第二连接部、用于与涨环密封部的锥形扩口紧密接触的锥形端部、及中间台阶部；模子，其安装到撑环的锥形端部内侧。本发明还提供一种用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法。本发明可有效防止在金属挤压时在挤压筒内壁产生残余金属。

Description

用于反向挤压机的自胀型模具及其装配方法

技术领域

本发明涉及挤压模具技术领域，尤其涉及一种用于反向挤压机的自胀型模具、以及一种用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法。

背景技术

反向金属挤压机凭借其低摩擦阻力、均匀的金属流动、稳定的产品质量、高成材率等特点，在高端棒材、型材、管材的挤压领域，有着广泛的应用。

图1示意性示出现有技术中的一种典型的反向挤压机的工作流程，从上到下的四个图依次示出反向挤压机的四个工作步骤。如图1所示，反向挤压机可包括挤压筒1、弹性模具2、与模具2连接在一起的模轴3、待挤压的坯料4、堵头5、及型材6。图2示意性示出图1中的模具2的主视图和侧视图。如图1-3所示，在该反向挤压机中，被挤压金属在挤压筒1内受到三相挤压应力，采用固定实心模具，其密封是靠模具2与挤压筒1内壁配合，但为了便于筒形模具2与挤压筒1在空程时相对滑动，两者之间留有0.3-0.4mm的间隙。这样，每次挤压后，挤压筒1的内壁会存在0.3-0.4mm均匀残余金属。图1-4示出挤压完成。待挤压完成后，如图1-1，引入待挤压的坯料4，开始挤压。然后，如图1-2所示，在挤压筒1向右侧移动以套住下一个待挤压的坯料4的过程中，模具2会把这些残余金属倒刮在模具2的台阶处，致使挤压筒1内壁出现不规则金属残渣。如果不及时清理，在图1-3所示的挤压过程中，筒形模具2就会与挤压筒1发生粘连，并使残余金属挤入制得的型材6中，影响型材6质量，导致挤压机不能正常工作。

另外，现有技术中还存在一种反向活动模具技术。为了解决残铝问题，该反向活动模具技术的每个循环都需要清理，导致不但需增加多个用于运送、清理、润滑模具的机构，而且如果采用多个模具循环，另外还需要配置用于模具加热、保温等装置，致使挤压机结构变的非常复杂、故障点也相对较多。同时，模具每次循环需要离开挤压中心，导致挤压中断，生产效率较低。

因此，本领域需要一种用于反向挤压机的自胀型模具及其装配方法，其可消除或至少缓解上述现有技术中存在的全部或部分缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新的用于反向挤压机的自胀型模具，其对现有模具加以改进，通过在模轴与模子之间提供弹性涨环，并将模具固定在模轴上，使得在非工作状态，弹性涨环处于收缩状态，因此模具与挤压筒之间存在较大间隙，从而使模具与挤压筒可以相对滑动；在挤压工作状态，弹性涨环在挤压力作用下发生弹性变形，直径增大，以实现模具与挤压筒内壁的密封。与背景技术所述的现有模具相比，本发明可有效防止在金属挤压时在挤压筒内壁产生残余金属，因此本发明的模具不需要清理。另外，本发明还提供上述用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法。

在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。

根据本发明一实施例，提供一种用于反向挤压机的自胀型模具，其中反向挤压机包括挤压筒和置于挤压筒内部的模轴，且挤压筒和模轴能彼此相对移动，其中，自胀型模具包括：

涨环，其呈大体筒状，具有弹性，并包括位于涨环第一端的用于连接到模轴的第一连接部、位于涨环的相对第二端并具有外径略大于第一连接部外径的密封部、及位于第一连接部和密封部之间的变形部，其中，第一连接部呈圆筒状，其外径和内径分别与模轴的外径和内径一致，其中，密封部的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙，且密封部的内表面形成沿从变形部向密封部的方向逐渐扩大的锥形扩口，其中，变形部的筒壁具有楔形纵截面，随着变形部从密封部平滑延伸到第一连接部，变形部的外径逐渐变小，且变形部的内径逐渐变大，使得变形部的楔形筒壁逐渐变细，并且变形部和密封部的内径均大于第一连接部的内径，使得第一连接部与变形部的连接处形成台阶；

撑环，其以与涨环同轴的方式设置于涨环内侧，并具有与涨环内表面的形状相适应的台阶状形状，且包括用于固定到涨环的第一连接部内表面的第二连接部、用于与涨环密封部的锥形扩口紧密接触的锥形端部、及位于第二连接部和锥形端部之间的中间台阶部，其中，中间台阶部设置为与涨环第一连接部处的台阶相邻但未接触，使得在撑环的锥形端部未受挤压时，中间台阶部与第一连接部处的台阶之间设置为间隙配合方式；

模子，其安装到撑环的锥形端部内侧。

在一实施例中，密封部的外表面与挤压筒的内表面之间可设置有1～1.5mm的间隙。

在一实施例中，撑环的锥形端部的锥角可略大于涨环密封部的锥形扩口的锥角。

在一实施例中，第二连接部和中间台阶部可具有相同内径，撑环的锥形端部的内径可比第二连接部和中间台阶部的略大。

进一步地，撑环的锥形端部的内径可略大于涨环的第一连接部的内径，模子可以可拆装方式安装到撑环的锥形端部内侧。

进一步地，模子外轮廓可设置成锥形，使得模子可以过盈配合方式安装到撑环的锥形端部内侧。

在一实施例中，涨环可以可拆装方式连接到模轴。

进一步地，涨环可通过沿圆周方向均匀分布的多个装配销连接到模轴。

在一实施例中，自胀型模具还可包括用于将模轴和自胀型模具进行中心定位的定位销，优选地，多个定位销穿透涨环而延伸到撑环，并沿圆周方向均匀分布。

进一步地，多个定位销可沿圆周方向均匀分布。

另一方面，根据本发明另一实施例，提供上述用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法，其中，上述方法包括如下步骤：

将具有弹性的涨环以可拆装方式对接到模轴，以使涨环与模轴同轴，并且使密封部的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙；

将撑环以可拆装方式安装到涨环内侧，以使撑环与涨环同轴，其中，将撑环的中间台阶部与涨环第一连接部处的台阶设置为间隙配合，并且，将撑环的锥形端部的锥角设置为略大于涨环密封部的锥形扩口的锥角，使得撑环的锥形端部紧密接触涨环密封部的锥形扩口；

将模子以可拆装方式安装到撑环的锥形端部内侧。

根据本发明实施例提供的用于反向挤压机的自胀型模具及其装配方法可具有如下有益效果：

与现有模具相比，本发明的自胀型模具可有效防止在金属挤压时在挤压筒内壁产生残余金属，因此本发明的模具不需要清理。

进一步地，本发明可降低设备故障率，可实现连续不间断生产，提高生产效率。

进一步地，本发明通过采用组合结构，可通过更换模子结构，以获得不同规格的挤压制品，而且，更换模子时只需更换极小的部分即可，因此大幅降低模具成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出现有技术中的一种典型的反向挤压机的工作流程；

图2示意性示出图1中的模具的主视图和侧视图；

图3示意性示出根据本发明一实施例的用于反向挤压机的自胀型模具的剖视图；

图4示意性示出根据本发明一实施例的用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法流程图。

附图元件标号

1：挤压筒；2：弹性模具；3：模轴；4：待挤压的坯料；5：堵头；6：型材；

100：自胀型模具；110：涨环；111：第一连接部；112：密封部；113：变形部；114：锥形扩口；120：撑环；121：第二连接部；122：锥形端部；123：中间台阶部；130：模子；140：装配销；150：定位销；200：模轴；D：直径；X：缝隙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明根据本发明实施例提供的技术方案。

参见图3，示出根据本发明一实施例的一种用于反向挤压机的自胀型模具100，其中反向挤压机包括挤压筒和置于挤压筒内部的模轴200，且挤压筒和模轴200能彼此相对移动，其中，自胀型模具100包括：

涨环110，其呈大体筒状，具有弹性，并包括位于涨环110第一端的用于连接到模轴200的第一连接部111、位于涨环110的相对第二端并具有外径略大于第一连接部111外径的密封部112、及位于第一连接部111和密封部112之间的变形部113，其中，第一连接部111呈圆筒状，其外径和内径分别与模轴200的外径和内径一致，其中，密封部112的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙，且密封部112的内表面形成沿从变形部113向密封部112的方向逐渐扩大的锥形扩口114，其中，变形部113的筒壁具有楔形纵截面，随着变形部113从密封部112平滑延伸到第一连接部111，变形部113的外径逐渐变小，且变形部113的内径逐渐变大，使得变形部113的楔形筒壁逐渐变细，并且变形部113和密封部112的内径均大于第一连接部111的内径，使得第一连接部111与变形部113的连接处形成台阶；

撑环120，其以与涨环110同轴的方式设置于涨环110内侧，并具有与涨环110内表面的形状相适应的台阶状形状，且包括用于固定到涨环110的第一连接部111内表面的第二连接部121、用于与涨环110密封部112的锥形扩口114紧密接触的锥形端部122、及位于第二连接部121和锥形端部122之间的中间台阶部123，其中，中间台阶部123设置为与涨环110第一连接部111处的台阶相邻但未接触，使得在撑环120的锥形端部122未受挤压时，中间台阶部123与第一连接部111处的台阶之间设置为间隙配合方式；

模子130，其安装到撑环120的锥形端部122内侧。

在一实施例中，密封部112的外表面与挤压筒的内表面之间可设置有1～1.5mm的间隙，例如1mm、1.1mm、1.3mm等。进而，密封部112的外径可略大于第一连接部111的外径，例如可大5mm～15mm，譬如10mm等。

参见图3，涨环110的密封部112的直径D与挤压筒直径之间可典型地留有1～1.5mm的间隙。密封部112的内表面可加工成具有一定锥角的锥形扩口114，例如30～35度锥角。密封部112的外圆周与内圆周都加工成小锥状，使涨环110更容易变形。

典型地，涨环110可采用具有弹性的材料，例如H13钢等。

第一连接部111可加工成与模轴200内孔具有相同直径的孔，使得涨环110外径与模轴200外径相同，以最大限度的增加涨环110的受力面积，减小面压。

在一实施例中，撑环120的锥形端部122的锥角可略大于涨环110密封部112的锥形扩口114的锥角，例如锥形端部122的锥角可比锥形扩口114的锥角大1～5度。

在一实施例中，第二连接部121和中间台阶部123可具有相同内径，撑环120的锥形端部122的内径可比第二连接部121和中间台阶部123的略大。

进一步地，撑环120的锥形端部122的内径可略大于涨环110的第一连接部111的内径，模子130可以可拆装方式安装到撑环120的锥形端部122内侧。

参见图3，撑环120可呈台阶状形状。并且，撑环120的锥形端部122的锥角可略大于涨环110的锥形扩口114的锥角，例如大于1度。撑环120的中间台阶部123与涨环110的第一连接部111可间隙配合，如图3所示的缝隙X，并确保两者的同心度。

撑环120对涨环110起支撑作用。典型地，撑环120的材料可采用与涨环110相同的H13钢材，但其热处理硬度要高于撑环120的。

进一步地，模子130外轮廓可设置成锥形，使得模子130可以过盈配合方式安装到撑环120的锥形端部122内侧。

例如，锥形端部122的具有小锥度的锥形扩口114可用于以过盈配合方式安装模子130。模子130装配后，模子130的外径比涨环110内径略大，例如可大0.1mm～0.5mm，譬如0.2mm等。

模子130外形为具有小锥角的锥形，其倾斜角度使得可与撑环120的锥形扩口114过盈配合。模子130的锥形外形例如具有1度的小锥角。模子130的内孔可按照不同的型材制品加工。制造不同品种的型材，仅需更换模子130部分即可。

在一实施例中，涨环110可以可拆装方式连接到模轴200。例如，涨环110可通过沿圆周方向均匀分布的多个装配销140连接到模轴200。

参见图3，装配销140可例如沿圆周方向设置共3～4个，根据模具规格的不同，装配销140的数量还可为其它不同值，例如5个、6个等。装配时，装配销140可用于固定涨环110和撑环120，使涨环110和撑环120固定在一起。

在一实施例中，自胀型模具100还可包括用于将模轴200和自胀型模具100进行中心定位的定位销150。优选地，多个定位销150穿透涨环110而延伸到撑环120，并沿圆周方向均匀分布。

参见图3，定位销150可用于模具100与挤压模轴200的中心定位，例如沿圆周方向均匀分布2～4个。根据模具规格的不同，定位销150的数量还可为其它不同值，例如5个、6个等。

另一方面，参见图4，根据本发明另一实施例，提供上述用于反向挤压机的自胀型模具100的装配方法，其中，上述方法包括如下步骤：

将具有弹性的涨环110以可拆装方式对接到模轴200，以使涨环110与模轴200同轴，并且使密封部112的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙；

将撑环120以可拆装方式安装到涨环110内侧，以使撑环120与涨环110同轴，其中，将撑环120的中间台阶部123与涨环110第一连接部111处的台阶设置为间隙配合，并且，将撑环120的锥形端部122的锥角设置为略大于涨环110密封部112的锥形扩口114的锥角，使得撑环120的锥形端部122紧密接触涨环110密封部112的锥形扩口114；

将模子130以可拆装方式安装到撑环120的锥形端部122内侧。

参见图3，在受力状态下，即在挤压型材时，被挤压金属在堵头的作用下，可使撑环120的锥形端部122最先受力。在锥形端部122的锥角略大于锥形扩口114锥角情况下，锥形端部122的锥角紧密接触并推动锥形扩口114的锥角，使得涨环110的密封部112和变形部113发生膨胀，直到涨环110与撑环120的轴向间隙X完全消除后，涨环110达到最大膨胀量，这时涨环110的密封部112与挤压筒内径之间的配合间隙为0.2mm，因而，在挤压筒内壁上仅留下0.2mm的金属残余层。完全膨胀时所需膨胀力可由涨环110的刚性确定。

挤压完成后，自胀型模具100处于非受力状态，恢复原状，即空程运行，此时，模具100与挤压筒的内径之间的间隙可为1～1.5mm，因而可允许挤压筒相对模具100自由移动，且模具100不与挤压筒内壁的金属残余层接触，从而使挤压筒内壁不出现不规则金属残渣。

根据本发明实施例的用于反向挤压机的自胀型模具100可应用于制造诸如铝、铜等模具的领域。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于反向挤压机的自胀型模具，其中反向挤压机包括挤压筒和置于挤压筒内部的模轴，且挤压筒和模轴能彼此相对移动，其特征在于，自胀型模具包括：

涨环，其呈大体筒状，具有弹性，并包括位于涨环第一端的用于连接到模轴的第一连接部、位于涨环的相对第二端并具有外径略大于第一连接部外径的密封部、及位于第一连接部和密封部之间的变形部，其中，第一连接部呈圆筒状，其外径和内径分别与模轴的外径和内径一致，其中，密封部的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙，且密封部的内表面形成沿从变形部向密封部的方向逐渐扩大的锥形扩口，其中，变形部的筒壁具有楔形纵截面，随着变形部从密封部平滑延伸到第一连接部，变形部的外径逐渐变小，且变形部的内径逐渐变大，使得变形部的楔形筒壁逐渐变细，并且变形部和密封部的内径均大于第一连接部的内径，使得第一连接部与变形部的连接处形成台阶；

撑环，其以与涨环同轴的方式设置于涨环内侧，并具有与涨环内表面的形状相适应的台阶状形状，且包括用于固定到涨环的第一连接部内表面的第二连接部、用于与涨环密封部的锥形扩口紧密接触的锥形端部、及位于第二连接部和锥形端部之间的中间台阶部，其中，中间台阶部设置为与涨环第一连接部处的台阶相邻但未接触，使得在撑环的锥形端部未受挤压时，中间台阶部与第一连接部处的台阶之间设置为间隙配合方式；

模子，其安装到撑环的锥形端部内侧；

其中，撑环的中间台阶部的外表面与涨环的变形部的内表面间具有缝隙；

其中，撑环的锥形端部的锥角略大于涨环密封部的锥形扩口的锥角。

2.如权利要求1所述的自胀型模具，其特征在于，密封部的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1～1.5mm的间隙。

3.如权利要求1所述的自胀型模具，其特征在于，第二连接部和中间台阶部具有相同内径，撑环的锥形端部的内径比第二连接部和中间台阶部的略大。

4.如权利要求3所述的自胀型模具，其特征在于，撑环的锥形端部的内径略大于涨环的第一连接部的内径，模子以可拆装方式安装到撑环的锥形端部内侧。

5.如权利要求4所述的自胀型模具，其特征在于，模子外轮廓设置成锥形，使得模子以过盈配合方式安装到撑环的锥形端部内侧。

6.如权利要求1所述的自胀型模具，其特征在于，涨环以可拆装方式连接到模轴。

7.如权利要求6所述的自胀型模具，其特征在于，涨环通过装配销连接到模轴。

8.如权利要求7所述的自胀型模具，其特征在于，涨环通过沿圆周方向均匀分布的多个装配销连接到模轴。

9.如权利要求1所述的自胀型模具，其特征在于，还包括用于将模轴和自胀型模具进行中心定位的定位销。

10.如权利要求9所述的自胀型模具，其特征在于，多个定位销穿透涨环而延伸到撑环，并沿圆周方向均匀分布。

11.一种如前述权利要求中任一项所述的用于反向挤压机的自胀型模具的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

将具有弹性的涨环以可拆装方式对接到模轴，以使涨环与模轴同轴，并且使密封部的外表面与挤压筒的内表面之间设置有1.5mm以下的间隙；

将撑环以可拆装方式安装到涨环内侧，以使撑环与涨环同轴，其中，将撑环的中间台阶部与涨环第一连接部处的台阶设置为间隙配合，并且，将撑环的锥形端部的锥角设置为略大于涨环密封部的锥形扩口的锥角，使得撑环的锥形端部紧密接触涨环密封部的锥形扩口；

将模子以可拆装方式安装到撑环的锥形端部内侧。

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