CN111702027A - 一种挤压模具的加工方法及挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压模具的加工方法，挤压模具包括上模和下模；所述加工方法包括：加工上模坯体和下模坯体，将上模坯体和下模坯体合模，并采用工具磨修正尺寸，即得到挤压模具成品。其中上模坯体的加工方法为粗车、粗铣、热处理和精铣，下模坯体的加工方法为粗车、粗铣、热处理、精铣、线切割和电火花加工。相应的，本发明还公开了一种挤压模具，其采用上述的加工方法加工成型。本发明的加工方法中，在上下模合模以后，仅采用工具磨进行修正即可，无需进行精车、精铣或二次电火花加工，缩短了生产周期，提升了生产效率，大幅度节省了电火花加工成本和线切割加工成本。

Description

一种挤压模具的加工方法及挤压模具

技术领域

本发明涉及模具制造领域，尤其涉及一种挤压模具的加工方法及挤压模具。

背景技术

随着我国工业化建设步伐的加快，铝型材的生产也由原来单一的建筑型材向航天航空、军工、机械、电子等工业材多元化发展。并且，铝型材的应用越来越广。铝型材加工过程中所用到的挤压模具就显得尤为重要。现有的铝型材用挤压模具可分为平面模和分流组合模两类；平面模主要应用在一些较为简单结构的铝型材成型，分流组合模则应用在较为复杂结构铝型材的成型。分流组合模一般是由上模、下模、定位销和连接螺钉4部分组成。其中，上模设有分流孔、分流桥、空刀和模芯。分流孔是金属通往型孔的通道，分流桥是支撑模芯的支架，而模芯用来成型型材内腔的结构形状和尺寸，空刀主要是为了降低摩擦。下模设有焊合室、模孔、工作带和后空刀，焊合室将分流孔流出来的金属汇集、焊合；焊合后被挤出模孔，后空刀部分主要是为了减少摩擦，使制品能够顺利通过。

由于分流组合模具结构复杂，在常规加工中，一般是采用车工、铣削加工出上模的分流孔、分流桥、模芯的粗糙形状，采用车工、铣削加工加工出下模的焊合室、模孔、工作带的粗糙形状；然后将上下模合模，然后采用电火花进行精加工，包括采用电火花对各部件尺寸进行修正，以及采用电火花加工出空刀部分，这种加工方法，其尺寸精度高。但由于加工量大，电火花加工需要先粗打再精打再打二级，全部完成需要20～24小时/件，而且，此类模具还需要至少准备两个电极(粗打二级和空刀电极)。这种加工方法周期长，效率低。

针对此问题，现有技术中还有的一种加工方法是将空刀部分采用精铣成型，不采用电火花加工。这种加工方法无法适应复杂结构的模具加工。并且，由于铣削的加工量大，导致尺寸精度低，因此，往往在合模校正后，需要进行精车、精铣、多次往返工具磨的处理方法，模具一次加工成品率低，生产周期也相对较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种挤压模具的加工方法，其周期短、效率高。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种挤压模具。

为了解决上述问题，本发明提供了一种挤压模具的加工方法，所述挤压模具包括上模和下模；

所述加工方法包括：

(一)加工上模坯体；

(二)加工下模坯体；

(三)将上模坯体和下模坯体合模，并采用工具磨修正尺寸，即得到挤压模具成品；

其中，所述上模坯体的加工方法包括：

(1)提供原料坯材，粗车外形、第一止口；

(2)将步骤(1)得到的坯材粗铣，加工得到分流孔、分流桥和上空刀；

(3)将步骤(2)得到的坯材进行热处理；

(4)将热处理后的坯材进行精铣；加工得到第一止口、第一销钉孔、模芯和下空刀；得到上模坯体；

所述下模坯体的加工方法为：

A、提供原料坯体，粗车外形、第二止口；

B、将步骤A得到的坯体粗铣，加工出焊合室、一级后空刀、二级后空刀，并对第二销钉孔和50～80％的三级后空刀进行加工；

C、将步骤B得到的坯体进行热处理；

D、将热处理后的坯体进行精铣加工，加工出第二止口、第二销钉孔；并对80～90％的三级后空刀进行加工；

E、将步骤D得到的坯体进行线切割加工，得到模孔；

F、采用后空刀电极对步骤E得到的坯体进行电火花加工，加工出后空刀，得到下模坯体。

作为上述技术方案的改进，步骤B中，粗铣加工后空刀后，后空刀的待加工厚度为15～20mm；

步骤(2)步骤B以及步骤D中，精铣加工后空刀后，后空刀的待加工厚度为5～10mm。

作为上述技术方案的改进，步骤D中，采用锥度铣刀，其锥度角度为5～10°，球头直径为3.5～8mm。

作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，精铣过程中，在坯材外圆精铣出一条第一打表位；在步骤D中，在坯体外圆精铣出一条第二打表位；以方便上模坯体和下模坯体的合模与校正。

作为上述技术方案的改进，步骤E中，以第二销钉孔分中，并按照第二打表位校正X、Y轴，以确保加工后得到的模孔与上模模芯装配后，壁厚无偏差。

作为上述技术方案的改进，步骤E中，线切割的走丝速度为2～5mm/min；采用割一修二或割一修三的方式进行线切割。

作为上述技术方案的改进，步骤F中，电火花的加工时间为0.5～3h。

作为上述技术方案的改进，步骤F中，采用雕刻机加工空刀电极。

相应的，本发明还公开了一种挤压模具其上述的加工方法加工而得。

实施本发明，具有如下有益效果：

1.本发明的加工方法中，在上下模合模以后，仅采用工具磨进行修正即可，无需进行精车、精铣或二次电火花加工，缩短了生产周期，提升了生产效率。

2.本发明的加工方法，将上模的上空刀采用粗铣加工，下空刀采用精铣加工；从而取消了由线切割先割电极再套打的环节，提高了加工速度同时还节省了铜电极的成本。

3.本发明的加工方法，将下模的后空刀则通过粗铣一级、二级、部分三级、精铣部分三级、线切割加工和电火花加工制作；其加工精度高，且电火花加工量小，缩短了生产周期，提升了生产效率。本发明中，可节省80％的电火花加工成本和80％的线切割成本。

4.本发明的加工方法，将销钉孔采用精铣工序加工，并且在上模下模外圈设置打表位，确保了上下模装配尺寸精确，便于校正。

附图说明

图1是本发明一种挤压模具的加工方法的流程图。

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，下面对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，本发明提供一种挤压模具的加工方法，其包括如下步骤：

S1：加工上模坯体；

具体的，S1包括：

S11：提供原料坯材，粗车外形和第一止口；

具体的，采用普通车床或数控车床粗加工出上模具外形，控制表面粗糙度Ra为15μm以下。

进一步的S11可包括：

S111：提供原料坯材，粗车外形和第一止口；

S112：将S111得到的坯材划线、钻孔；

具体的，划线是指对坯材打字码，并将后工序加工需要的线形、廓形准确、清楚地划出；钻孔是指采用钻床钻出上螺钉孔和上吊装孔，并对螺钉孔进行攻牙。本发明采用雕刻机进行坯材的划线和钻孔；钻孔时，仅钻出螺钉孔，不钻螺销孔，以降低误差。

需要说明的是，常规的钻孔工艺中，需要钻出螺钉孔、螺销孔和分流孔的轮廓。这种工艺，误差在0.5mm左右，很难保证上下模的装配精度。因此，本发明将螺销孔、分流孔的加工均移至铣削加工中心编程完成，减少了误差，提高了生产精度。

S12：将步骤S11得到的坯材粗铣，加工得到分流孔、分流桥和上空刀；

其中，采用数控加工中心(CNC)机床对坯材进行加工。CNC机床根据预先编制的程序实现自动铣削。

进一步的，为了实现粗铣过程中对上空刀进行加工，在粗铣过程中，采用锥度铣刀，并控制其锥度角度为5～10°，球头直径为3.5～8mm。优选的，锥度铣刀的角度为5°，球头直径为4mm。

进一步的，S12还包括粗打磨步骤，主要是对分流孔的内壁进行打磨，以降低其粗糙度。具体的，打磨前，其粗糙度为12～15μm，打磨后，其粗糙度为5～8μm。

S13：将步骤S12得到的坯材进行热处理；

具体的，热处理一次包括淬火处理和多次回火处理，热处理操作可提升坯材的机械性能，消除残余应力，改善金属的切削加工性。在热处理后，坯材的硬度HRC可达到48～52。

S14：将热处理后的坯材进行精铣；加工得到第一止口、第一销钉孔、模芯和下空刀；

具体的，通过CNC机床进行精铣，精铣加工得到第一止口、第一销钉孔、模芯和下空刀；优选的，还包括坯材外圆的非功能性区域精铣加工出一条第一打表位。

通过精铣加工销钉孔，其尺寸精度高，利于后期合模对位；并且通过精铣一条第一打表位，也进一步方便了后期合模对位。

此外，本发明粗铣加工上空刀、精铣加工下空刀，取消了原有工艺中由线切割电极再套打的环节，大幅度提升了加工速度。并且，由于本发明将上模具的空刀结构分为两次铣削成型，也提升了加工精度，使得本发明中的加工方法可适应于结构复杂的分流组合模的生产。

此外，还需要说明的是，通过精铣，可将上模的各部分工作带加工至无需工具磨，也缩短了工艺周期。

S2：加工下模坯体；

具体的，S2包括：

S21：提供原料坯体，粗车外形；

具体的，采用普通车床或数控车床粗加工出上模具外形，控制表面粗糙度Ra为15μm以下。

进一步的S21可包括：

S211：提供原料坯体，粗车外形和第二止口；

S212：将S211得到的坯体划线、钻孔；

具体的，划线是指对坯材打字码，并将后工序加工需要的线形、廓形准确、清楚地划出；钻孔是指在钻出下螺钉孔和下吊装孔。本发明采用雕刻机进行坯材的划线和钻孔；钻孔时，仅钻出螺钉孔，不钻螺销孔，以降低误差。

需要说明的是，常规的钻孔工艺中，需要钻出螺钉孔、螺销孔和分流孔的轮廓。这种工艺，误差在0.5mm左右，很难保证上下模的装配精度。因此，本发明将螺销孔、分流孔的加工均移至铣削加工中心编程完成，减少了误差，提高了生产精度。

S22：将步骤S22得到的坯体粗铣，加工出焊合室、一级后空刀、二级后空刀，并对第二销钉孔和50～80％的三级后空刀进行加工；

其中，采用数控加工中心(CNC)机床对坯体进行加工。CNC机床根据预先编制的程序实现自动铣削。

在粗铣加工过程中，加工出焊合室和部分空刀；并对第二销钉孔进行加工。

具体的，本发明中的后空刀为台阶状，其包括一级后空刀、二级后空刀和三级后空刀。其中，最窄处为三级后空刀，其与模孔工作带连接，最宽处为一级后空刀。

进一步的，为了实现粗铣过程中对一级后空刀、二级后空刀和50～80％的三级后空刀进行加工，在粗铣过程中，采用锥度铣刀，并控制其锥度角度为5～10°，球头直径为3.5～8mm。优选的，锥度铣刀的角度为6～8°，球头直径为5～6mm。通过粗铣加工后，后空刀的待加工厚度为20～30mm。

需要说明的是，CNC机床常规使用的是直柄铣刀，考虑到下模形状复杂程度、刀具强度、模具厚度等因素，后空刀只能加工到二级或三级，基本上都预留了40mm至50mm厚的线切割及电火花加工厚度，大部分多孔模具基本上留到了50mm厚左右。本发明采用锥度铣刀进行铣削操作，可将后空刀的待加工厚度为15～30mm；优选的，粗铣后，后空刀的待加工厚度为15～20mm。本发明中的粗铣可有效减少电火花加工量，提升电火花加工速度。

S23：将步骤S22得到的坯体进行热处理；

具体的，热处理一次包括淬火处理和多次回火处理，热处理操作可提升坯体的机械性能，消除残余应力，改善金属的切削加工性。在热处理后，坯体的硬度HRC可达到48～52。

S24：将热处理后的坯体进行精铣加工，加工出第二止口、第二销钉孔和80～90％的三级后空刀；

具体的，通过CNC机床进行精铣，精铣加工得到第二止口、第二销钉孔、和三级空刀；优选的，还包括在坯体外圆的非功能性区域精铣加工出一条第二打表位，用于与第一打表位形成对应。

通过精铣加工销钉孔，其尺寸精度高，利于后期合模对位；并且通过精铣一条与第一打表位相对应的第二打表位，也进一步方便了后期合模对位。

进一步的，为了实现精铣过程中对三级空刀进行加工，在精铣过程中，采用锥度铣刀，并控制其锥度角度为5～10°，球头直径为3.5～8mm。优选的，锥度铣刀的角度为8～10°，球头直径为6～8mm。通过粗铣加工后，后空刀的待加工厚度为5～10mm，这就大幅度降低了后期线切割和电火花的加工量；并且，也使得电火花可采用较快的速度进行加工。

S25：将步骤S24得到的坯体进行线切割加工，得到模孔；

具体的，采用线切割对模孔进行加工，得到模孔工作带。其中，线切割采用慢走丝加工的方式，其走丝速度为2～10mm/min；优选的为2～5mm/min。采用慢走丝加工，可提升表面质量，避免后期采用大量的打磨工序。进一步的，为了提升加工表面质量，在加工过程中，采用割一修二(即切割一刀，修正两刀)或割一修三的方式进行切割，以达到提高下模工作带表面的光洁度，同时提高了型材的表面质量。

此外，在线切割过程中，加工方法是以加工第二销钉分中，同时按第二打表位打表位校正X、Y轴；这种加工方式可确保下模模孔中心与第二止口同心，确保合模精度；同时也能确保下模模孔与上模模芯在装配后壁厚无偏差，进而使得本发明中的挤压模具无需在合模后进行多次工具磨或精车、精铣，提升了挤压模具的一次加工合格率(一次加工合格率，是指在组合后，仅经过一次工具磨校正后，模具的合格率)。本发明中的一次加工合格率可达到65％以上，远远优于现有模具加工行业的40％～50％。

S26：采用后空刀电极对步骤E得到的坯体进行电火花加工，加工出后空刀，得到下模坯体。

具体的，在本发明中，采用雕刻机加工空刀电极；这种加工工艺得到的孔道电极高低点落差圆滑过渡，避免了因为电极落差不圆滑或不顺畅造成的型材出材起骨、暗影等一系列的表面质量问题。

具体的，电火花加工的时间为0.5～3h，优选的为0.5～1h。

需要说明的是，在传统的套打工艺，电火花加工时间可达到20～24h。本发明通过铣削加工上模空刀结构，不需要采用电火花套打工艺，上模无需采用电火花加工。此外，在本发明中，将下模的后空刀采用铣削加工，加工后，后空刀的待加工厚度为5～10mm，这一方面降低了电火花加工的加工量；另一方面也使得本发明可采用较快的加工速度进行下模后空刀加工。两者结合，大幅度降低了本发明的电火花加工时间，本发明仅需要0.5～3h。

S3：将上模坯体和下模坯体合模，并采用工具磨修正尺寸，即得到挤压模具成品；

具体的，将上模坯体和下模坯体合模，并采用工具磨对装配面、止口、销孔等进行修正。

修正后，组合试模，进行试挤压，如果挤压产品不合格，则返回S3进行修正。本发明的一次加工合格率达到了65％以上。

相应的，本发明还公开了一种挤压模具，其采用上述的加工方法加工而得。

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种挤压模具的加工方法，其特征在于，所述挤压模具包括上模和下模；

所述加工方法包括：

(一)加工上模坯体；

(二)加工下模坯体；

(三)将上模坯体和下模坯体合模，并采用工具磨修正尺寸，即得到挤压模具成品；

其中，所述上模坯体的加工方法包括：

(1)提供原料坯材，粗车外形、第一止口；

(2)将步骤(1)得到的坯材粗铣，加工得到分流孔、分流桥和上空刀；

(3)将步骤(2)得到的坯材进行热处理；

(4)将热处理后的坯材进行精铣；加工得到第一止口、第一销钉孔、模芯和下空刀；得到上模坯体；

所述下模坯体的加工方法为：

A、提供原料坯体，粗车外形、第二止口；

B、将步骤A得到的坯体粗铣，加工出焊合室、一级后空刀、二级后空刀，并对第二销钉孔和50～80％的三级后空刀进行加工；

C、将步骤B得到的坯体进行热处理；

D、将热处理后的坯体进行精铣加工，加工出第二止口、第二销钉孔；并对80～90％的三级后空刀进行加工；

E、将步骤D得到的坯体进行线切割加工，得到模孔；

F、采用后空刀电极对步骤E得到的坯体进行电火花加工，加工出后空刀，得到下模坯体。

2.如权利要求1所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤B中，粗铣加级后空刀后，后空刀的待加工厚度为15～20mm；

步骤D中，精铣加工后空刀后，后空刀的待加工厚度为5～10mm。

3.如权利要求1或2所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤(2)步骤B以及步骤D中，采用锥度铣刀，其锥度角度为5～10°，球头直径为3.5～8mm。

4.如权利要求1所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤(4)中，精铣过程中，在坯材外圆精铣出一条第一打表位；在步骤D中，在坯体外圆精铣出一条第二打表位；以方便上模坯体和下模坯体的合模与校正。

5.如权利要求4所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤E中，以第二销钉孔分中，并按照第二打表位校正X、Y轴，以确保加工后得到的模孔与上模模芯装配后，壁厚无偏差。

6.如权利要求1所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤E中，线切割的走丝速度为2～5mm/min；采用割一修二或割一修三的方式进行线切割。

7.如权利要求1所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤F中，电火花的加工时间为0.5～3h。

8.如权利要求1所述的挤压模具的加工方法，其特征在于，步骤F中，采用雕刻机加工空刀电极。

9.一种挤压模具，其特征在于，其由权利要求1-8任一项所述的加工方法加工而得。

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