CN112474856A - 一种挤压型材校形模具及其校形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挤压型材校形模具及其校形方法，属于金属精密成形技术领域，解决了现有技术中型材挤压过程中，坯料与挤压筒及挤压模具之间产生强烈的摩擦作用，同时挤压力会对模具的模芯等结构产生冲击，从而造成局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度差等成形精度差的问题。本发明的校形模具包括胀胎、芯轴、胀瓣和定位板，胀胎、芯轴、胀瓣分别置于挤压型材外侧和不同型腔内侧，能够有效保证挤压型材外形轮廓度及内部型腔的成形精度，满足大型复杂截面挤压型材的高精度成形要求。本发明的挤压型材校形模具实现了挤压型材的高精度成形。

Description

一种挤压型材校形模具及其校形方法

技术领域

本发明涉及金属精密成形技术领域，尤其涉及一种挤压型材校形模具及其校形方法。

背景技术

近年来，航空航天、轨道交通、石油化工等行业对零部件结构轻量化、复杂化、一体化制造的要求越来越高，为满足上述需求，大型轻质合金挤压型材被广泛应用。随着技术的发展，大型轻质合金挤压型材的薄壁化、截面复杂化、形状尺寸高精度化成为行业内的重要研究课题。

在型材挤压过程中，坯料在挤压杆的挤压作用下进入挤压模具型腔发生分流焊合，最终在下模的工作带部位成形为等截面型材并从出口处流出，坯料与挤压筒及挤压模具之间产生强烈的摩擦作用，同时巨大的挤压力也会对模具的模芯等结构产生冲击，从而造成局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度问题，难以满足产品的高精度要求。

因此，难以通过型材挤压技术一次成形出满足高精度指标要求的大型复杂截面产品，这就需要采用精密校形技术来实现。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种挤压型材校形模具的校形方法，用以解决在大型轻质合金型材挤压过程中，坯料与挤压筒及挤压模具之间产生强烈的摩擦作用，同时巨大的挤压力也会对模具的模芯等结构产生冲击，从而造成局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种挤压型材精密校形模具，其特征在于，包括：胀胎、芯轴和胀瓣；胀胎包覆在挤压型材的外侧；芯轴与挤压型材的内壁贴合；胀瓣设置在挤压型材的型腔中。

进一步地，胀胎与芯轴之间通过螺钉连接。

进一步地，校形模具还包括定位板；定位板设置在胀胎的端部，用于限制挤压型材的轴向位移。

进一步地，胀瓣由无斜度实心块体结构和\或带斜度实心锥形结构拼合而成。

进一步地，胀瓣包括：第一分瓣和第二分瓣。

进一步地，第一分瓣和第二分瓣为带斜度实心锥形结构和\或无斜度实心块体结构。

一种挤压型材校形模具的校形方法，采用上述挤压型材校形模具，包括以下步骤：

步骤S1：根据挤压型材的型面轮廓制作精密校形模具；

步骤S2：将胀胎和芯轴固定后放置在压力机的工作台上；并通过压力机将挤压型材压入胀胎和芯轴之间；

步骤S3：将胀瓣放入挤压型材的型腔中；

步骤S4：将定位板固定在校形模具上，挤压型材进行热处理后，取出挤压型材，完成精密校形。

进一步地，带斜度实心锥形结构的拼合胀瓣包括：第一分瓣和第二分瓣。

进一步地，步骤S3中，带斜度实心锥形结构的胀瓣的压入方式为：先将第一分瓣的大端放入挤压型材的侧边型腔中，然后，将第二分瓣的小端放入挤压型材的侧边型腔中，下压第二分瓣使其与第一分瓣完全贴合，实现胀瓣在挤压型材的侧边型腔中的完全压入。

进一步地，利用螺钉将定位板固定在校形模具的胀胎上；热处理为将带着挤压型材的校形模具整体放入热处理炉中进行退火。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明所述的大型挤压型材校形模具由胀胎、芯轴、胀瓣和定位板组成，分别置于挤压型材外侧和不同型腔内侧，能够有效保证挤压型材外形轮廓度及内部型腔的成形精度，满足大型复杂截面挤压型材的高精度成形要求。

2.本发明采用模具精密机械校形的方法实现大型复杂截面挤压型材的高精度成形，能够有效解决型材挤压技术难以一次成形出满足高精度指标要求产品的难题，方法简单，成本较低，成形精度一致性好，质量稳定性高。

3.本发明通过设置带斜度实心锥形结构的胀瓣压入挤压型材的型腔，先将第一分瓣的大端(即横截面面积大的一端)放入挤压型材的侧边型腔中，然后，将第二分瓣的小端(横截面面积小的一端)放入挤压型材的侧边型腔中，下压第二分瓣使其与第一分瓣完全贴合，则实现胀瓣在挤压型材的型腔中的精确压入且对挤压型材无损伤。第二胀瓣的压入过程中主要与第一胀瓣挤压接触，避免了对挤压型材的型腔壁面的挤压，能够有效减少挤压力产生冲击，避免了局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度差的问题。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的挤压型材校形模具的结构示意图一；

图2为本发明的挤压型材校形模具的结构示意图二；

图3为本发明的挤压型材校形模具俯视图；

图4为本发明的胀胎结构示意图；

图5为本发明的芯轴结构示意图；

图6为本发明的胀瓣结构示意图；

图7为本发明的定位板结构示意图；

图8为挤压型材零件结构示意图。

附图标记：

1-胀胎，2-芯轴，3-第一胀瓣，4-第二胀瓣，5-第三胀瓣，6-第四胀瓣，7-第五胀瓣，8-第六胀瓣，9-第七胀瓣，10-第八胀瓣，11-第九胀瓣，12-定位板，13-挤压型材。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种挤压型材校形模具，如图1-图7所示，包括：胀胎1，芯轴2和胀瓣。其中，胀胎1包覆在挤压型材13的外部，芯轴2套设在挤压型材13的中间的圆形型腔中，即挤压型材13设置在胀胎1的芯轴2之间；胀瓣设置在挤压型材13的侧边型腔中，挤压型材13的侧面避免均与胀胎1、芯轴2或胀瓣贴合，通过胀胎1、芯轴2和胀瓣压紧挤压型材13的表面，对挤压型材13进行校形。

本发明的一种具体实施方式中，本发明的挤压型材精密校形模具还包括定位板12，具体的，定位板12设置在胀胎1和芯轴2的端部，与胀胎1通过螺钉连接固定；定位板12用来限制挤压型材13相对于胀胎1的轴线位移，或者说，定位板12将挤压型材13封闭在胀胎1的内部。

进一步地，定位板12为实心板材，置于胀胎1一端，定位板12外形轮廓与胀胎1内型面相匹配。

进一步地，定位板12上开设多个通孔，通孔用于实现胀胎1内部空间与外界的连通，同时能够减轻定位板12的重量。

本发明的一种具体实施方式中，胀胎1、芯轴2和胀瓣的材料为承载至少100吨，弹性模量不低于200GPa的钢材。

进一步地，加工完成后，胀胎1、芯轴2和胀瓣强度满足不低于1000吨的承载要求。

本发明的一种具体实施方式中，为了保证挤压型材精密校形模具的结构强度和刚度，胀胎1的厚度不低于90mm。

进一步地，芯轴2厚度不低于30mm。

进一步地，定位板12厚度不低于10mm。

本发明的一种具体实施方式中，胀瓣的数量与挤压型材13的侧边型腔的数量相同，且胀瓣的形状尺寸与挤压型材13的侧边型腔的形状尺寸相同。

具体地，挤压型材13具有九个侧边型腔。对应地，胀瓣有九个分别为：第一胀瓣3、第二胀瓣4、第三胀瓣5、第四胀瓣6、第五胀瓣7、第六胀瓣8、第七胀瓣9、第八胀瓣10和第九胀瓣11。

进一步地，胀瓣包括第一分瓣和第二分瓣。

分辨具有两种结构：无斜度实心块体结构和带斜度实心锥形结构；

其中，无斜度实心块体结构拼合的胀瓣为实心柱状结构，能够直接垂直压入挤压型材13的侧边型腔中。其中，第一胀瓣3和第九胀瓣11的两块分瓣均为无斜度实心块体结构。

进一步地，第二胀瓣4至第八胀瓣10的第一分瓣和第二分瓣为带斜度实心锥形结构，胀瓣包括至少两瓣斜度锥形结构；具体地，胀瓣包括左右配合的两瓣带斜度的实心锥形结构时，两块带斜度的实心锥形结构的分瓣能够拼合为无锥度的柱状结构，如图6所示。

使用时，先将第一分瓣的大端(即横截面面积大的一端)放入挤压型材13的侧边型腔中，然后，将第二分瓣的小端(横截面面积小的一端)放入挤压型材13的侧边型腔中，下压第二分瓣使其与第一分瓣完全贴合，则实现胀瓣在挤压型材13的型腔中的完全压入以及对挤压型材13无损伤。第二胀瓣的压入过程中主要与第一胀瓣挤压接触，避免了对挤压型材13的型腔壁面的挤压，能够有效减少挤压力产生冲击，避免了局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度差的问题。

本发明的一种具体实施方式中，第一胀瓣3和第九胀瓣11的第一分瓣和第二分瓣均为无斜度实心块体结构。

本发明的一种具体实施方式中，第二胀瓣4、第三胀瓣5、第四胀瓣6、第五胀瓣7、第六胀瓣8、第七胀瓣9和第八胀瓣10的分瓣均为多块(至少两块)带斜度实心锥形结构的分瓣拼合而成的胀瓣，即第二胀瓣4至第八胀瓣10的第一分瓣和第二分瓣均为带斜度实心锥形结构，如图6所示。

进一步地，为两瓣左右配合的第一分瓣和第二分瓣的斜面的斜度均为1°-10°，上述设置能够保证在胀瓣压入挤压型材13的型腔中时，削弱对型腔表面产生的挤压作用，避免造成局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度差的问题。

本发明的一种具体实施方式中，胀胎1内型面、芯轴2外型面和胀瓣的外型面的表面粗糙度为不高于0.8。

进一步地，胀胎1、芯轴2、胀瓣和定位板12装配精度在0.01-1mm范围内。

实施时，将挤压型材13压入胀胎1和芯轴2之间的中间空腔中，并且在挤压型材13的型腔中压入胀瓣，通过胀胎1、芯轴2、胀瓣和挤压型材13之间的相互挤压实现挤压型材13的高精度(精度达到±0.5mm)成形。

实施例2

在实施例1的挤压型材精度校形模具的基础上，为了实现对带有锥度型腔的挤压型材13的校形，本发明的另一种具体实施方式中，胀瓣包括一块带斜度实心锥形结构的分瓣和至少一块无斜度实心柱形结构分瓣。压入胀瓣时，先放入带斜度实心锥形分瓣，再压入无斜度实心柱形分瓣。

进一步地，胀瓣由一块无斜度实心柱形结构和至少一块带斜度实心锥形结构拼合后，能够与挤压型材13的有斜度的型腔配合，实现不同类型的挤压型材的高精度挤压成形。

具体的，带斜度实心锥形结构的分瓣的数量与型腔的斜度面的数量相同，即挤压型材13的型腔中具有几个斜度面，则设置相应的带斜度锥形结构与其斜度面配合。

进一步地，带斜度实心锥形结构包括斜度面和无斜度面，其中带斜度实心锥形结构的分瓣的斜度面与挤压型材13的斜度面配合。拼合后的胀瓣能够与挤压型材13的具有带斜度面的型腔配合，实现对多组不同结构的挤压型材13的校形。

实施例3

以大型薄壁多容腔挤压型材为例，其形状如图8所示，材料为6005A铝合金，壁厚为3mm，截面宽为800mm，高为600mm，长度为1000mm，型面轮廓度精度要求±0.5mm。

本实施例提供一种挤压型材校形模具的校形方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据挤压型材13的型面轮廓制作挤压型材精密校形模具；

步骤S2：将胀胎1和芯轴2固定后放置在压力机的工作台上；并通过压力机将挤压型材13压入胀胎1和芯轴2之间；

步骤S3：将胀瓣放入挤压型材13的型腔中；

步骤S4：将定位板12固定在校形模具上，整体放入热处理炉进行退火后，取出挤压型材13，完成精密校形。

所述步骤S1中，根据挤压型材13的型面轮廓度精度±0.5mm的技术要求，设计挤压型材精密校形模具；

挤压型材精密校形模具由胀胎1、芯轴2、胀瓣和定位板12组成，装配后精度在0.01mm-1mm范围内。

进一步地，胀胎1和芯轴2采用铸钢ZG310-570，胀瓣和定位板12采用45钢。

进一步地，根据模具设计的图纸采用铸造、机械加工和热处理等方法加工制造模具各个零件，并装配成校形模具，经实测装配后的模具精度在0.1mm-0.5mm之间。

所述步骤S2中，采用螺钉将胀胎1和芯轴2固定在一起，并将二者竖直放置在压力机水平工作台上。

进一步地，采用吊装设备将挤压型材13放入胀胎1内，并确保芯轴2插入挤压型材13的圆形型腔内。

进一步地，利用压力机对挤压型材13施加一定压力，将挤压型材13完全压入胀胎1内。压入后，挤压型材13的外壁与胀胎1的内壁贴合，挤压型材13的圆形型腔的内壁与芯轴2的外壁贴合。

具体地，通过压力机将挤压型材13压入胀胎1中时，压力机施加的压力在50吨-300吨范围内均可完成挤压型材13的压入。

所述步骤S3中，压制完成后，将无斜度实心块体状的第一胀瓣3和第九胀瓣11放入挤压型材13对应的侧边型腔内；

进一步地，将带斜度实心锥形的胀瓣中靠近胀胎1的第一分瓣放入挤压型材13对应的型腔内。将带斜度实心锥形的胀瓣中靠近芯轴2的第二分瓣依次插入挤压型材13对应的侧边型腔内。

具体地，带斜度实心锥形的拼合胀瓣包括：第二胀瓣4、第三胀瓣5、第四胀瓣6、第五胀瓣7、第六胀瓣8、第七胀瓣9和第八胀瓣10。

进一步地，利用压力机对胀瓣施加一定压力，将胀瓣完全压入挤压型材13对应的侧边型腔内，使挤压型材13的各个部位完全与校形模具的型面完全贴合，完成型材的精密校形。

具体地，通过压力机向挤压型材13中压入胀瓣时，施加压力在100吨-500吨范围内均可完成压入。

所述步骤S3中，带斜度实心锥形结构的胀瓣的压入方式为：先将第一分瓣的大端(即横截面面积大的一端)放入挤压型材13的侧边型腔中，然后，将第二分瓣的小端(横截面面积小的一端)放入挤压型材13的侧边型腔中，下压第二分瓣使其与第一分瓣完全贴合，则实现胀瓣在挤压型材13的型腔中的完全压入且对挤压型材13无损伤。第二胀瓣的压入过程中主要与第一胀瓣挤压接触，避免了对挤压型材13的型腔壁面的挤压，能够有效减少挤压力产生冲击，避免了局部波浪、塌陷、壁厚不均及轮廓度超差等成形精度差的问题。

所述步骤S4中，利用螺钉将定位板12固定在校形模具的胀胎1和芯轴2上。

进一步地，将带着挤压型材13的校形模具整体放入热处理炉进行退火。

进一步地，热处理完成后，拧下螺钉拆除定位板12，利用压力机将胀瓣顶出，利用压力机将挤压型材13从胀胎1中顶出，取出完成精密校形的挤压型材13。

通过上述实施方式得到的挤压型材13，外形轮廓度及内部型腔精度均可满足设计要求(达到±0.5mm精度)，且一致性好，质量稳定性高。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

本发明所述的大型挤压型材校形模具由胀胎、芯轴、胀瓣和定位板组成，分别置于挤压型材外侧和不同型腔的内侧，能够有效保证挤压型材外形轮廓度及内部型腔的成形精度，满足大型复杂截面挤压型材的高精度成形要求。

本发明采用模具精密机械校形的方法实现大型复杂截面挤压型材的高精度成形，能够有效解决型材挤压技术难以一次成形出满足高精度指标要求产品的难题，方法简单，成本较低，成形精度一致性好，质量稳定性高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种挤压型材精密校形模具，其特征在于，包括：胀胎(1)、芯轴(2)和胀瓣；所述胀胎(1)包覆在挤压型材(13)的外侧；所述芯轴(2)与挤压型材(13)的内壁贴合；所述胀瓣设置在挤压型材(13)的型腔中。

2.根据权利要求1所述的挤压型材校形模具，其特征在于，所述胀胎(1)与芯轴(2)之间通过螺钉连接。

3.根据权利要求1所述的挤压型材校形模具，其特征在于，所述校形模具还包括定位板(12)；所述定位板(12)设置在所述胀胎(1)的端部，用于限制所述挤压型材(13)的轴向位移。

4.根据权利要求3所述的挤压型材校形模具，其特征在于，所述胀瓣由无斜度实心块体结构和\或带斜度实心锥形结构拼合而成。

5.根据权利要求4所述的挤压型材校形模具，其特征在于，所述胀瓣包括：第一分瓣和第二分瓣。

6.根据权利要求5所述的挤压型材校形模具，其特征在于，所述第一分瓣和第二分瓣为带斜度实心锥形结构和\或无斜度实心块体结构。

7.一种挤压型材校形模具的校形方法，其特征在于，采用权利要求1-6所述的挤压型材校形模具，包括以下步骤：

步骤S1：根据挤压型材(13)的型面轮廓制作所述精密校形模具；

步骤S2：将胀胎(1)和芯轴(2)固定后放置在压力机的工作台上；并通过压力机将挤压型材(13)压入胀胎(1)和芯轴(2)之间；

步骤S3：将胀瓣放入挤压型材(13)的型腔中；

步骤S4：将定位板(12)固定在校形模具上，挤压型材(13)进行热处理后，取出挤压型材(13)，完成精密校形。

8.根据权利要求7所述的挤压型材校形模具的校形方法，其特征在于，带斜度实心锥形结构的拼合胀瓣包括：第一分瓣和第二分瓣。

9.根据权利要求8所述的挤压型材校形模具的校形方法，其特征在于，所述步骤S3中，带斜度实心锥形结构的胀瓣的压入方式为：先将第一分瓣的大端放入挤压型材(13)的侧边型腔中，然后，将第二分瓣的小端放入挤压型材(13)的侧边型腔中，下压第二分瓣使其与第一分瓣完全贴合，实现胀瓣在挤压型材(13)的侧边型腔中的完全压入。

10.根据权利要求7所述的挤压型材校形模具的校形方法，其特征在于，利用螺钉将定位板(12)固定在校形模具的胀胎(1)上；所述热处理为将带着挤压型材(13)的校形模具整体放入热处理炉中进行退火。

Images