CN112547828B - 一种正反挤压成形模具及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正反挤压成形模具及成形方法，通过在挤压凹模的内壁面上设置脱模限位槽，并将脱模限位槽的槽深设置为小于工件冷却后的径向收缩量；当坯料在挤压凹模内被挤压凸模挤压成形时，会同时在脱模限位槽内形成一脱模限位环；挤压完成进行脱模时，上模板带动挤压凸模上移，此时脱模限位环位于脱模限位槽内使得工件不会包着挤压凸模并随挤压凸模上移；工件在冷却收缩后的脱模限位环直径小于脱模限位槽的直径，工件不再被限位在挤压凹模内，可被取出。通过设置脱模限位槽的方式，结构简单，制造成本低，同时避免了工件随挤压凸模移动的情况，使得脱模便捷，解决了现有挤压模具为实现便捷脱模导致模具结构复杂的问题。

Description

一种正反挤压成形模具及成形方法

技术领域

本发明属于挤压成形技术领域，尤其涉及一种正反挤压成形模具及成形方法。

背景技术

挤压成形，是一种锻造成形工艺，坯料受三向压应力，周向力学性能均匀，适合成形难变形金属材料。但在挤压成形薄壁壳体时，拉伸过程中受到的挤压力大，壳体会紧包在挤压凸模上，导致脱模困难，同时带来生产效率低的问题。

在申请号为CN00242147.X的专利中，公开了一种方形电池壳体成形装置，涉及一种方形电池金属壳体拉伸成形装置,它由推料座、底板、定位板、凸模、凹模、模套等组成,推料座内设有截面呈直角梯形的推料块,推料块底部设有复位弹簧。本发明结构简单,脱模快,生产效率高,有效解决了方形电池壳体制作过程中脱模困难问题。

在申请号为CN201910596993.6的专利中，公开了一种倒扣产品模具及相应的成型方法，倒扣产品模具包括底座组件、动模组件、定模组件、型芯组件以及顶针组件；其中型芯组件包括活动配件和固定配件，活动配件和固定配件的一端均延伸在型腔内，活动配件延伸在型腔内的一端设置有用于形成倒扣槽的凸块，固定配件位于活动配件的一侧，在活动配件靠近固定配件的一侧设置有避位区和凸台部，当活动配件位于注塑位时，固定配件与凸台部接触，使得凸台部和固定配件相对固定，以进行注塑；当活动配件位于脱模位时，固定配件与避位区相对，从而能通过凸台部和固定配件能错位活动，使得凸块与倒扣槽顺利脱模，且不易损坏倒扣槽周边结构，不易拉裂产品，生产良率高。

在申请号为CN201420676118.1的专利中，公开了一种钛合金半球壳体超塑胀形模具，该模具的上模具为凸模，且该上模具具有半球面或圆台面的上模具形面，该上模具形面设置有凹面，且该形面的凹面对应半球壳体壁厚较薄的位置，通过设计该形面的曲线分布可以有效控制半球壳体的壁厚，并且上模具形面的总面积为下模具形面总面积的70％～90％，这样向下成形过程中板坯不会出现过度拉伸，可以避免破坏已经控制好的产品壁厚，并且不会出现起皱；该发明还采用挂环将板坯的耳片与上模具的挂耳连接，可以在高温进行脱模时，抬起上模具时，挂环可以带动已经成型的半球壳体，从而产生脱模力，实现快速脱模。

上述专利均为通过对模具的改进使得工件成形后脱模更为便捷。但均是通过在模具上设置或增加其他部分来达到方便脱模的目的，会导致模具结构复杂，制造成本上升等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种正反挤压成形模具及成形方法，以解决现有挤压模具为实现便捷脱模导致模具结构复杂的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种正反挤压成形模具，包括：

挤压凸模，用于安装在上模板上；

挤压凹模，用于安装在下模板上，所述挤压凸模与所述挤压凹模配合形成一成形腔；

所述挤压凹模的内壁面上环设有一脱模限位槽，所述脱模限位槽用于使坯料在成形时形成一位于所述脱模限位槽内的脱模限位环；所述脱模限位槽的槽深小于成形的工件冷却收缩的径向收缩量；

脱模时，所述挤压凸模上移，所述脱模限位环位于所述脱模限位槽内，用于避免成形的所述工件随着所述挤压凸模上移；所述工件冷却收缩后，所述脱模限位环脱离所述脱模限位槽，所述工件可脱离所述挤压凹模。

本发明的正反挤压成形模具，所述脱模限位槽的槽深为0.4～0.8mm，所述脱模限位槽的槽宽为3～5mm。

本发明的正反挤压成形模具，所述挤压凹模的底部开有材料流动槽，用于在挤压时促进坯料的材料流动。

本发明的正反挤压成形模具，还包括顶料板；所述成形腔的底面上设有一顶料板容置槽，所述顶料板设于所述顶料板容置槽内且与所述顶料板容置槽活动连接；所述顶料板容置槽的底面上设有一顶出孔。

本发明的正反挤压成形模具，所述顶料板的上端伸出于所述顶料板容置槽并与所述成形腔的底面和侧壁面配合形成材料流动槽。

本发明的正反挤压成形模具，所述挤压凹模内壁面的上端设有溢流槽；所述挤压凸模外壁面的上端设有闭合卡块，用于在挤压时配合所述溢流槽对坯料进行闭合挤压。

本发明的一种正反挤压成形方法，使用如权利要求4所述的正反挤压成形模具，具体步骤如下：

S1：所述上模板带动所述挤压凸模下压，所述挤压凸模下端处的所述坯料正向流动并填充所述挤压凹模的内腔；

S2：所述挤压凸模继续下压，所述挤压凸模下端处的所述坯料反向流动并填充所述成形腔；

S3；所述挤压凸模下压至与所述挤压凹模合模，所述闭合卡块卡入所述溢流槽，所述坯料在成形腔内闭合挤压，且所述坯料同时正向和反向流动；

S4：挤压完成后，所述上模板带动所述挤压凸模上移并脱离所述脱模限位环成形的所述工件；

S5：所述工件冷却后，所述脱模限位环脱离所述脱模限位槽，取出所述工件以完成脱模。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1、本发明一实施例通过在挤压凹模的内壁面上设置脱模限位槽，并将脱模限位槽的槽深设置为小于工件冷却后的径向收缩量的二分之一；当坯料在挤压凹模内被挤压凸模挤压成形时，会同时在脱模限位槽内形成一脱模限位环；挤压完成进行脱模时，上模板带动挤压凸模上移，此时脱模限位环位于脱模限位槽内将成形的工件卡在挤压凹模内，使得工件不会包在挤压凸模上随着挤压凸模上移；工件在冷却后产生收缩，收缩后的脱模限位环直径小于脱模限位槽的直径，即工件不再被限位在挤压凹模内，可被直接取出。通过设置脱模限位槽的方式，结构简单，制造成本低，同时避免了工件随挤压凸模移动的情况，使得脱模便捷，解决了现有挤压模具为实现便捷脱模导致模具结构复杂的问题。

2、本发明一实施例通过设置脱模限位槽，实现了工件不会包在挤压凸模上并随之移动的效果，使得在需要连续锻压成形的场景下，锻件会始终保持在挤压凹模内不会被带出，以保证工件的顺利成形以及成形质量。

3、本发明一实施例通过设置脱模限位槽实现便捷脱模的同时，挤压凸模和挤压凹模的脱模角均减小，可较大地提高材料利用率。

附图说明

图1为本发明的正反挤压成形模具的示意图。

附图标记说明：1：挤压凸模；2：挤压凹模；3：脱模限位槽；4：材料流动槽；5：溢流槽；6：闭合卡块；7：顶料板；8：顶出孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种正反挤压成形模具、成形方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1，在一个实施例中，一种正反挤压成形模具，包括：挤压凸模1和挤压凹模2。挤压凸模1用于安装在上模板上。挤压凹模2用于安装在下模板上。

其中，挤压凹模2的内壁面上环设有一脱模限位槽3，脱模限位槽用于使坯料在成形时形成一位于脱模限位槽内的脱模限位环。脱模限位槽3的槽深小于成形的工件冷却收缩的径向收缩量的二分之一。

脱模时，挤压凸模1上移，脱模限位环位于脱模限位槽3内，用于避免成形的工件随着挤压凸模1上移。工件冷却收缩后，脱模限位环脱离脱模限位槽3，工件可脱离挤压凹模2。

本实施例通过在挤压凹模2的内壁面上设置脱模限位槽3，并将脱模限位槽3的槽深设置为小于工件冷却后的径向收缩量的二分之一；当坯料在挤压凹模2内被挤压凸模1挤压成形时，会同时在脱模限位槽3内形成一脱模限位环；挤压完成进行脱模时，上模板带动挤压凸模1上移，此时脱模限位环位于脱模限位槽3内将成形的工件卡在挤压凹模2内，使得工件不会包在挤压凸模1上随着挤压凸模1上移；工件在冷却后产生收缩，收缩后的脱模限位环直径小于脱模限位槽3的直径，即工件不再被限位在挤压凹模2内，可被直接取出。通过设置脱模限位槽3的方式，结构简单，制造成本低，同时避免了工件随挤压凸模1移动的情况，使得脱模便捷，解决了现有挤压模具为实现便捷脱模导致模具结构复杂的问题。该种脱模方式也无需在模具中设置打料板，可大大简化模具的结构并减少模具成本。

同时，本实施例可应用于连续锻压场景，在连续锻压过程中，锻件会在脱模限位槽3的作用下，始终保持在挤压凹模2内不会被带出，以保证工件的顺利成形以及成形质量。

下面对本实施例的挤压成形模具的具体结构进行进一步说明：

在本实施例中，脱模限位槽3的槽深为0.4～0.8mm，脱模限位槽3的槽宽为3～5mm。脱模限位槽3的槽宽较大地大于槽深，可设置为槽深的20倍左右，使得工件在成形时可以较为顺利地在脱模限位槽3内形成脱模限位环。其中，脱模限位槽3的槽深和槽宽可通过实际情况进行调整，并不局限于上述参数。以铝合金为例，形成直径为200mm的壳体，铝合金在300℃至500℃的热膨胀系数为3×10^-5，成形的壳体冷却，温度下降200℃，收缩量约为200×3×10^-5×200＝1.2mm，即成形的壳体的直径收深为1.2mm，单侧收深即为0.6mm，故所需的槽深小于等于0.6mm即可。需要注意的是，槽深和槽宽的尺寸主要受所需工件的直径和下降温度来决定。具体地，槽深与温度、零件直径有关，直径越大，冷却温度越多，槽深越大；槽宽与零件高度有关，零件越高，粘附在凸模的力越大，需要槽宽越大，阻碍力越大。

进一步地，脱模限位槽3与挤压凹模2内壁面的交线开设有圆角，圆角的半径R为2～4mm。在脱模限位槽3的连接处设置半径较大的圆角，可使得在挤压成形过程中，材料可更顺利地流动至脱模限位槽3内。

在本实施例中，挤压凸模1的拔模斜度为2～3°，挤压凹模2的拔模斜度为2.5～3°。因为设置了可实现便捷脱模的脱模限位槽3，本实施例的挤压凸模1和挤压凹模2的脱模角均可减小，可较大地提高材料利用率。当然，在其他实施例中，挤压凸模1和挤压凹模2的拔模斜度均是可以变化的，具体需要参考所需成形的工件尺寸进行确定，在此不作具体限定。

在本实施例中，挤压凹模2的底部开有材料流动槽4，以增大底部坯料的变形量，使得材料进一步向下流动，从而进一步增大材料死区的材料流动。以挤压凹模2的成形腔的直径为一米为例，材料流动槽4的宽度为30至50mm，高度为70-90mm。当然，材料流动槽4的具体参数可根据实际情况进行调整，在此不作具体限定。

在本实施例中，正反挤压成形模具还可包括顶料板7。在成形腔的底面上开设一顶料板容置槽，顶料板7则设于顶料板容置槽内且与顶料板容置槽活动连接；顶料板7容置槽的底面上设有一顶出孔8，使得在工件成形后，可使用外部部件通过该顶出孔8来对顶料板7进行顶升的方式，使得工件实现脱模，脱模流程简单易操作。

进一步地，材料流动槽4也可直接通过顶料板7与成形腔配合形成，即顶料板7的上端伸出于顶料板容置槽并与成形腔的底面和侧壁面配合形成所需的材料流动槽4。

在本实施例中，挤压凹模2内壁面的上端设有溢流槽5。挤压凸模1外壁面的上端设有闭合卡块6，用于在挤压时配合溢流槽5对坯料进行闭合挤压。闭合挤压时，成形中的坯料的上部为正向流动，下部为反向流动，变形量较少，以1250mm为例，闭合挤压的高度大约20～30mm，闭合挤压的设置可显著改善成形后的壳体的口部力学性能。同时，闭合挤压可促进口部材料的正向流动，增加刚性平移区材料的应变量，从而实现壳体不同部位的材料应变均匀，实现壳体的均匀变形。

设置溢流槽5和闭合卡块6的目的是，在常规的成形过程结束后，脱模限位槽3可能无法充填完好，即仅有部分材料进入脱模限位槽3内，因此需要设置闭合挤压才能实现将脱模限位槽3充填完好，以保证脱模限位环的形成。

实施例二

一种正反挤压成形方法，使用实施例一中的正反挤压成形模具，具体步骤如下：

S1：上模板带动挤压凸模1下压，挤压凸模1下端处的坯料正向流动并填充挤压凹模2的内腔；

S2：挤压凸模1继续下压，挤压凸模1下端处的坯料反向流动并填充成形腔；

S201：挤压凸模1继续下压，挤压凸模1下端处的坯料流动至材料流动槽4，进一步地增大了材料死区的材料流动，以保证工件的均匀变形；

S3；挤压凸模1下压至与挤压凹模2合模，闭合卡块6卡入溢流槽5，坯料在成形腔内闭合挤压，且坯料同时正向和反向流动以促进材料流动至脱模限位槽3中；

S4：挤压完成后，工件上形成脱模限位环并卡合在挤压凹模2内，上模板带动挤压凸模1上移并脱离脱模限位环成形的工件；

S5：工件冷却后，脱模限位环脱离脱模限位槽3，即可使用外部部件通过顶出孔8顶升顶料板7，以顶升成形的工件，使得工件脱离挤压凹模2，完成脱模。

需要注意的是，在步骤S2中，反挤压的时候，材料不会流到脱模限位槽3内。需要到步骤S3时，凸模与凹模闭合挤压，材料才会流到脱模限位槽3内并形成脱模限位环。

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。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种正反挤压成形模具，其特征在于，包括：

挤压凸模，用于安装在上模板上；

挤压凹模，用于安装在下模板上，所述挤压凸模与所述挤压凹模配合形成一成形腔；

所述挤压凹模的内壁面上环设有一脱模限位槽，所述脱模限位槽用于使坯料在成形时形成一位于所述脱模限位槽内的脱模限位环；所述脱模限位槽的槽深小于成形的工件冷却收缩的径向收缩量；

脱模时，所述挤压凸模上移，所述脱模限位环位于所述脱模限位槽内，用于避免成形的所述工件随着所述挤压凸模上移；所述工件冷却收缩后，所述脱模限位环脱离所述脱模限位槽，所述工件可脱离所述挤压凹模。

2.如权利要求1所述的正反挤压成形模具，其特征在于，所述脱模限位槽的槽深为0.4～0.8mm，所述脱模限位槽的槽宽为3～5mm。

3.如权利要求1所述的正反挤压成形模具，其特征在于，所述挤压凹模的底部开有材料流动槽，用于在挤压时促进坯料的材料流动。

4.如权利要求1所述的正反挤压成形模具，其特征在于，还包括顶料板；所述成形腔的底面上设有一顶料板容置槽，所述顶料板设于所述顶料板容置槽内且与所述顶料板容置槽活动连接；所述顶料板容置槽的底面上设有一顶出孔。

5.如权利要求4所述的正反挤压成形模具，其特征在于，所述顶料板的上端伸出于所述顶料板容置槽并与所述成形腔的底面和侧壁面配合形成材料流动槽。

6.如权利要求1所述的正反挤压成形模具，其特征在于，所述挤压凹模内壁面的上端设有溢流槽；所述挤压凸模外壁面的上端设有闭合卡块，用于在挤压时配合所述溢流槽对坯料进行闭合挤压。

7.一种正反挤压成形方法，其特征在于，使用如权利要求6所述的正反挤压成形模具，具体步骤如下：

S1：所述上模板带动所述挤压凸模下压，所述挤压凸模下端处的所述坯料正向流动并填充所述挤压凹模的内腔；

S2：所述挤压凸模继续下压，所述挤压凸模下端处的所述坯料反向流动并填充所述成形腔；

S3；所述挤压凸模下压至与所述挤压凹模合模，所述闭合卡块卡入所述溢流槽，所述坯料在成形腔内闭合挤压，且所述坯料同时正向和反向流动；

S4：挤压完成后，所述上模板带动所述挤压凸模上移并脱离所述脱模限位环成形的所述工件；

S5：所述工件冷却后，所述脱模限位环脱离所述脱模限位槽，取出所述工件以完成脱模。

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