CN111151589A - 型材多孔自弯曲挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型材多孔自弯曲挤压模具，涉及模具技术领域，用于解决现有技术中存在的型材外侧面受到较大应力容易导致截面变形的技术问题。本发明的型材多孔自弯曲挤压模具，由于第一半圆腔壁的两端分别与第一直腔壁的第一端和第一曲面腔壁的第一端相连，因此能够调节金属流动，使金属更稳定的流入入料口，并使金属产生不均匀流动，从而直接挤压出弯曲件，因此型材不受横向力矩，从而使型材外侧面减小或者杜绝截面变形。

Description

型材多孔自弯曲挤压模具

技术领域

本发明涉及模具技术领域，特别地涉及一种型材多孔自弯曲挤压模具。

背景技术

弯曲管型材广泛应用于机械、汽车、航空等制造领域。传统弯曲型材的成形工艺，通常是先挤压后弯曲，此类加工方式模具简单，工艺较成熟，但弯曲加工易导致型材成形缺陷，如拉弯工艺存在底部起皱、贴模差、成形精度低等缺陷，绕弯工艺的弯曲曲率不均匀，成形精度较低，滚弯工艺的回弹半径大，需多次成形和反复校正，且易出现内层起皱、内陷等问题。

现有技术中采用挤压弯曲一体化成型，在挤压模具后安装由环形圆盘或辊子组成的弯曲装置，金属挤出后直接进入弯曲装置，实现型材的弯曲变形。相比传统工艺，该工艺结合了压力弯弧与滚压弯弧的优点，可使回弹、起皱弯弧不稳等缺陷减小，但横向力矩的存在使得这些缺陷不能根本上避免，而且弯曲通道外侧会对挤压出的金属产生阻力，弯弧较大或挤压速度较快时，型材外侧面受到较大应力容易导致截面变形。

发明内容

本发明提供一种型材多孔自弯曲挤压模具，用于解决现有技术中存在的型材外侧面受到较大应力容易导致截面变形的技术问题。

本发明提供一种型材多孔自弯曲挤压模具包括模具本体，所述模具本体的其中一侧设置有至少一个导流腔，

其中，所述导流腔包括第一腔，所述第一腔包括第一直腔壁、第一曲面腔壁以及第一半圆腔壁，其中，所述第一半圆腔壁的两端分别与所述第一直腔壁的第一端和所述第一曲面腔壁的第一端相连。

在一个实施方式中，所述导流腔还包括与所述第一腔连通的第二腔，所述第二腔包括第二曲面腔壁、第三曲面腔壁和第二半圆腔壁，所述第二半圆腔壁两端分别与所述第二曲面腔壁的第一端和所述第三曲面腔壁的第一端相连；

其中，所述第二曲面腔壁的第二端和所述第一曲面腔壁的第二端相连，所述第三曲面腔壁的第二端和所述第一直腔壁的第二端相连。

在一个实施方式中，所述第一腔和所述第二腔关于所述第一直腔壁的第二端与所述第一曲面腔壁的第二端的连线对称。

在一个实施方式中，所述导流腔还包括与所述第一腔连通的第三腔，所述第三腔包括第二直腔壁、第四曲面腔壁以及第三半圆腔壁，其中，所述第三半圆腔壁的两端分别与所述第二直腔壁的第一端和所述第四曲面腔壁的第一端相连；

其中，所述第二直腔壁的第二端和所述第一直腔壁的第二端相连，所述第四曲面腔壁的第二端和所述第一曲面腔壁的第二端相连。

在一个实施方式中，所述第一腔和所述第三腔关于所述第一直腔壁的第二端与所述第一曲面腔壁的第二端的连线对称。

在一个实施方式中，所述第一腔的数量为4个，所述第二腔和所述第三腔的数量均为2个；

其中，2个所述第二腔关于所述模具本体的中心线对称；

2个所述第三腔关于所述模具本体的中心线对称；

与所述第二腔相连的其中两个所述第一腔关于所述模具本体的中心线对称；与所述第三腔相连的另外两个所述第一腔关于所述模具本体的中心线对称。

在一个实施方式中，所述导流腔的上边缘以及下边缘均设置有圆角，所述上边缘的圆角半径大于所述下边缘的圆角半径。

在一个实施方式中，所述导流腔中设置有工作带，所述工作带的形状及尺寸与型材的形状及尺寸一致。

在一个实施方式中，所述工作带上靠近所述第一半圆腔壁的入口边缘处以及靠近所述第二半圆腔壁的入口边缘处设置有不对称倒角，所述工作带的其余入口边缘处设置有对称倒角。

在一个实施方式中，所述模具本体的另一侧一次设置有一级空刀和二级空刀，所述一级空刀径向截面轮廓线所包覆的面积大于所述工作带的径向截面轮廓所包覆的面积，所述二级空刀径向截面轮廓线所包覆的面积大于所述一级空刀的径向截面轮廓所包覆的面积。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于第一半圆腔壁的两端分别与第一直腔壁的第一端和第一曲面腔壁的第一端相连，因此能够调节金属流动，使金属更稳定的流入入料口，并使金属产生不均匀流动，从而直接挤压出弯曲件，因此型材不受横向力矩，从而使型材外侧面减小或者杜绝截面变形。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例中型材多孔自弯曲挤压模具的立体结构示意图；

图2和3是图1所示的模具本体的正视图；

图4是图1所示的第一导流腔的正视图；

图5是图1所示的第三导流腔的正视图；

图6是图1所示的模具本体的后视图；

图7是本发明的实施例中型材的径向截面示意图；

图8是采用本发明的型材多孔自弯曲挤压模具形成的型材进行数值计算的网格划分示意图。

附图标记：

100-模具本体；2-第一导流腔；3-第二导流腔；4-第三导流腔；5-第四导流腔；6-膜孔；7-工作带；8-一级空刀；9-二级空刀；10-型材；

21-第一腔；22-第二腔；41-第三腔；

211-第一直腔壁；212-第一曲面腔壁；213-第一半圆腔壁；

221-第二曲面腔壁；222-第三曲面腔壁；223-第二半圆腔壁；

411-第二直腔壁；412-第四曲面腔壁；413-第三半圆腔壁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，本发明提供一种型材多孔自弯曲挤压模具，尤其适用于一种L型铝型材(如图7所示)的挤压自弯曲。具体地，本发明的型材多孔自弯曲挤压模具包括模具本体1，模具本体1的其中一侧设置有至少一个导流腔，如图1所示的实施例中，模具本体1中设置有4个导流腔，分别是第一导流腔2、第二导流腔3、第三导流腔4和第四导流腔5。

可以理解地，导流腔的数量可以根据实际需要进行选择，本发明对此并不进行限定。为了便于说明本发明的主旨，下面以具有4个导流腔为例，对本发明进行详细地说明。

由于本发明用于形成L形的型材，因此第一导流腔2、第二导流腔3、第三导流腔4和第四导流腔5构造为大致的L形腔室，其均包括相互连通的两个腔。其中第一导流腔2和第二导流腔3构造为相同且关于模具本体1的中心线相互对称的结构；第三导流腔4和第四导流腔5构造为相同且关于模具本体1的中心线相互对称的结构。

进一步地，上述4个导流腔具有相同的腔以及互不相同的腔。其中，相同的腔为第一腔。

以第一导流腔2为例，第一导流腔2包括相互连通的第一腔21和第二腔22，其中，第一腔21包括第一直腔壁211、第一曲面腔壁212以及第一半圆腔壁213，其中，第一半圆腔壁213的两端分别与第一直腔壁211的第一端a1和第一曲面腔壁212的第一端a2相连。

如图4所示，第一直腔壁211是由直线轮廓线而生成的平面所形成，第一曲面腔壁212是由三次样条轮廓线而生成的曲面所形成，第一半圆腔壁213则是由半圆轮廓线而生成的半圆面所形成，第一半圆腔壁213能够调节金属流动，使金属更稳定的流入入料口。

如图4所示，第二腔22包括第二曲面腔壁221、第三曲面腔壁222和第二半圆腔壁223，第二半圆腔壁223两端分别与第二曲面腔壁221的第一端a3和第三曲面腔壁222的第一端a4相连，并且，第二曲面腔壁221的第二端b3和第一曲面腔壁212的第二端b2相连，第三曲面腔壁222的第二端b4和第一直腔壁211的第二端b1相连。由此形成的第一导流腔2形成为大致的L形结构。在远离L形结构的拐角处的第一半圆腔壁213和第二半圆腔壁223能够调节金属流动，使金属更稳定的流入入料口。

进一步地，第二曲面腔壁221和第三曲面腔壁222是由三次样条轮廓线而生成的曲面所形成，第二半圆腔壁223是由半圆轮廓线而生成的半圆面所形成。因为型材中间挤出速度快，所以采用样条轮廓线(样条曲线)会更好的控制流速。

第一腔21和第二腔22关于第一直腔壁221的第二端b1与第一曲面腔壁212的第二端b2的连线L1对称。

如图5所示，以第三导流腔4为例，第三导流腔4包括相互连通的第一腔21和第三腔41，第三腔41包括第二直腔壁411、第四曲面腔壁412以及第三半圆腔壁413，其中，第三半圆腔壁413的两端分别与第二直腔壁411的第一端c1和第四曲面腔壁412的第一端c2相连；其中，第二直腔壁411的第二端d1和第一直腔壁211的第二端b1相连，第四曲面腔壁412的第二端d2和第一曲面腔壁212的第二端b2相连。

第一腔21和第三腔41关于第一直腔壁211的第二端b1与第一曲面腔壁212的第二端b2的连线L2对称。

如上所述，第一腔21的数量为4个，第二腔22和第三腔41的数量均为2个；其中，2个第二腔21关于模具本体1的中心线L3对称；2个第三腔41关于模具本体1的中心线L3对称。

与第二腔22相连的其中两个第一腔21关于模具本体1的中心线L3对称；与第三腔41相连的另外两个第一腔21关于模具本体1的中心线L3对称。

上述4个导流腔会影响材料在挤压过程中的不均匀流动，使各导流腔出口处的金属流速呈同等的规律性分布，型材挤出时会自然的弯向流速较慢的一侧(如图8所示)，从而实现4个L型铝型材的同时自然弯曲成形，进而一次性挤出多个有一定弧度的高质量产品。

此外，导流腔的上边缘以及下边缘均设置有圆角，上边缘的圆角半径大于下边缘的圆角半径。例如，上边缘的圆角半径为3mm，下边缘的圆角半径为1.5mm，以减少死区的产生区域，稳定金属的流动。

如图3-5所示，第一导流腔2的第三曲面腔壁222与模具本体1的竖直中心线L3之间的距离D3为16.5mm，第一导流腔2的第一直腔壁211与模具本体1的横向中心线L4之间的距离D4为16.5mm。第三导流腔3可采用相同的设置。

第三导流腔4的第二直腔壁411与模具本体1的竖直中心线L3之间的距离D5为8.5mm，第三导流腔4的第一直腔壁211与模具本体1的横向中心线L4之间的距离D4为10.5mm。第四导流腔5可采用相同的设置。

此外，导流腔中设置膜孔6，膜孔6的孔壁形成工作带(定径带)7，工作带7的形状及尺寸与型材的形状及尺寸一致。工作带7的尺寸为5mm。

工作带7上靠近第一半圆腔壁213的入口边缘处、靠近第二半圆腔壁223的入口边缘处以及靠近第三半圆腔壁413的入口边缘处均设置有不对称倒角，例如3mm×1mm的不对称倒角；工作带7的其余入口边缘处设置有对称倒角，例如1mm×1mm的对称倒角，从而有利于调节金属流动速度，使模具本体1出口处的金属流速呈规律性分布。

如图3所示，第一导流腔2的交汇边(即第二曲面腔壁221的第二端b3和第一曲面腔壁212的第二端b2相连处)与模孔6内壁之间的距离D1为3mm-4mm，例如3.8mm，第二导流腔3可采用与第一导流腔2相同的设置。如图4所示，第三导流腔4的交汇边(即第四曲面腔壁412的第二端d2和第一曲面腔壁212的第二端b2相连处)与模孔6的内壁之间的距离D2为2mm-3mm，例如2.8mm，第四导流腔5可采用与第三导流腔4相同的设置。从而阻隔金属流动，使其不均匀的流向第一导流腔2、第二导流腔3、第三导流腔4和第四导流腔5的区域。

此外，如图5和6所示，模具本体1的另一侧一次设置有一级空刀8和二级空刀9，一级空刀8径向截面轮廓线所包覆的面积大于工作带7的径向截面轮廓所包覆的面积，二级空刀9径向截面轮廓线所包覆的面积大于一级空刀8的径向截面轮廓所包覆的面积。一级空刀8主要用于支撑工作带7，防止挤压过程中材料剧烈冲击工作带7而造成其损坏。二级空刀9主要是为了避免模具本体1与型材10之间的接触，保证型材10能够顺利挤出。

其中，一级空刀8的径向截面轮廓线由模孔6向外侧偏置3mm得到，二级空刀9的径向截面轮廓线由模孔6向外侧偏置10mm(靠近中心线L3边缘偏置6mm)得到。

如图8所示，为采用本发明的型材多孔自弯曲挤压模具形成的型材进行数值计算的网格划分示意图(图1侧向放置)，在挤压过程中各导流腔出口处的金属流速呈同等的规律性分布，型材挤出时会自然的弯向流速较慢的一侧，实现4个L型铝型材的同时自然弯曲成形，进而一次性挤出多个有一定弧度的高质量产品。

需要说明的是，本发明所述的“上”、“下”、“顶部”、“底部”均相对于型材多孔自弯曲挤压模具工作时所述处的位置而言，仅仅为了叙述方便，不应对本发明造成限制。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，包括模具本体，所述模具本体的其中一侧设置有至少一个导流腔，

其中，所述导流腔包括第一腔，所述第一腔包括第一直腔壁、第一曲面腔壁以及第一半圆腔壁，其中，所述第一半圆腔壁的两端分别与所述第一直腔壁的第一端和所述第一曲面腔壁的第一端相连。

2.根据权利要求1所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述导流腔还包括与所述第一腔连通的第二腔，所述第二腔包括第二曲面腔壁、第三曲面腔壁和第二半圆腔壁，所述第二半圆腔壁两端分别与所述第二曲面腔壁的第一端和所述第三曲面腔壁的第一端相连；

其中，所述第二曲面腔壁的第二端和所述第一曲面腔壁的第二端相连，所述第三曲面腔壁的第二端和所述第一直腔壁的第二端相连。

3.根据权利要求2所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述第一腔和所述第二腔关于所述第一直腔壁的第二端与所述第一曲面腔壁的第二端的连线对称。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述导流腔还包括与所述第一腔连通的第三腔，所述第三腔包括第二直腔壁、第四曲面腔壁以及第三半圆腔壁，其中，所述第三半圆腔壁的两端分别与所述第二直腔壁的第一端和所述第四曲面腔壁的第一端相连；

其中，所述第二直腔壁的第二端和所述第一直腔壁的第二端相连，所述第四曲面腔壁的第二端和所述第一曲面腔壁的第二端相连。

5.根据权利要求4所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述第一腔和所述第三腔关于所述第一直腔壁的第二端与所述第一曲面腔壁的第二端的连线对称。

6.根据权利要求4所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述第一腔的数量为4个，所述第二腔和所述第三腔的数量均为2个；

其中，2个所述第二腔关于所述模具本体的中心线对称；

2个所述第三腔关于所述模具本体的中心线对称；

与所述第二腔相连的其中两个所述第一腔关于所述模具本体的中心线对称；与所述第三腔相连的另外两个所述第一腔关于所述模具本体的中心线对称。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述导流腔的上边缘以及下边缘均设置有圆角，所述上边缘的圆角半径大于所述下边缘的圆角半径。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述导流腔中设置有工作带，所述工作带的形状及尺寸与型材的形状及尺寸一致。

9.根据权利要求8所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述工作带上靠近所述第一半圆腔壁的入口边缘处以及靠近所述第二半圆腔壁的入口边缘处设置有不对称倒角，所述工作带的其余入口边缘处设置有对称倒角。

10.根据权利要求9所述的型材多孔自弯曲挤压模具，其特征在于，所述模具本体的另一侧一次设置有一级空刀和二级空刀，所述一级空刀径向截面轮廓线所包覆的面积大于所述工作带的径向截面轮廓所包覆的面积，所述二级空刀径向截面轮廓线所包覆的面积大于所述一级空刀的径向截面轮廓所包覆的面积。

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