CN120734128A - 一种汽车转体挤压模芯及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车转体挤压模芯及其工作方法，涉及挤压模具技术领域，包括下模壳、下模壳上端开口位置处栓接安装的上模头、上模头顶端法兰栓接安装的盘式进料头以及盘式进料头下方的上模头内部安装的层式滤料导流结构，所述上模头底端开口位置处螺纹安装有集料式模杆芯，集料式模杆芯的上端面与层式滤料导流结构的下端面相互接触。本发明通过将层式滤料导流结构从下端安装到上模头中，配合盘式进料头和集料式模杆芯的合理布局，形成一个结构紧凑、便于拆装、流动顺畅、维护便利的挤压模芯，不仅提升模具的操作效率和维护便捷性，还改善了铝料的流动质量，确保圆管产品的高质量和生产的连续性。

Description

一种汽车转体挤压模芯及其工作方法

技术领域

本发明涉及挤压模具技术领域，具体为一种汽车转体挤压模芯及其工作方法。

背景技术

汽车铝制圆管挤压模具的模芯是成型管材内孔的核心部件，其本质是一根由高强度耐热耐磨模具钢（如H13钢）制成、经过精密加工和热处理的细长轴状结构。模芯结构主要包含三个关键部分：前端设计有锥形的导入段；中部是精磨且尺寸精确的圆柱形工作带（定径带）；后端则是连接段，通过螺纹、锥面或锁紧螺母等方式牢固固定在模具后支承上，确保模芯在巨大挤压力下保持绝对的位置稳定和对中精度。在挤压过程中，加热至塑性的铝锭在挤压筒内被强大压力推动流动，模芯与外部模孔共同形成一个精密的环形缝隙通道。铝金属通过分流模的分流-焊合工艺或穿孔针系统的直接穿透工艺后，被强制流经此环形缝隙。当金属流过模芯工作带区域时，受到其表面的强烈摩擦约束和熨平作用，内孔形状被精确塑形和定径，最终挤出成为所需规格的圆管；

如授权公告号为CN210121618U所公开的一种汽车工业圆管型材挤压模具，包括上模模芯、中模模芯、分流孔以及引流槽，所述上模模芯的上方设有中模模芯，所述中模模芯的上方设有焊合 室和减压桥，所述中模模芯的顶部平均分布吊模孔，所述吊模孔的右侧设有定位销，所述上模模芯的外部平均分布桥位，所述桥位的侧面设有下空刀，所述上模模芯的表面设有进料孔，所述中模模芯的外部平均分布下模型腔，其通过在上模上设有四个分流孔，接着经过中模再分成八到十二个分流孔，最后通过下模挤压出料，然而上述技术方案中的中模模芯需要紧密配合在上模模芯内部，更换时需先完整拆卸上模模芯或与其关联的大型组件，才能触及内部的中模模芯，操作过程需反复吊装重型模具部件，不仅耗时耗力，且重型部件移动过程中存在碰撞损坏精密配合面的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车转体挤压模芯及其工作方法，将层式滤料导流结构从下端安装至上模头中，而盘式进料头栓接固定在上模头的上端开口，并使得集料式模杆芯螺纹安装在上模头的下端，直至集料式模杆芯同层式滤料导流结构对接并迫使层式滤料导流结构被抵紧，最后上模头、下模壳栓接即可，此时熔融铝料流依次通过盘式进料头、层式滤料导流结构、下模壳以及集料式模杆芯被挤出成圆管，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车转体挤压模芯，包括下模壳、下模壳上端开口位置处栓接安装的上模头、上模头顶端法兰栓接安装的盘式进料头以及盘式进料头下方的上模头内部安装的层式滤料导流结构，所述上模头底端开口位置处螺纹安装有集料式模杆芯，集料式模杆芯的上端面与层式滤料导流结构的下端面相互接触，所述集料式模杆芯的下端延伸至下模壳的内部。

优选的，所述下模壳包括设置在上模头正下方的底盘、底盘顶端中心位置处一体成型的上收口空心集料座以及上收口空心集料座顶端焊接固定的顶盘，所述顶盘与上模头的下端相互栓接，所述底盘内部的中心位置处设置有供集料式模杆芯下端同心插入的出料孔。

优选的，所述底盘顶端的两侧边缘位置处皆一体成型有支撑臂,支撑臂的上端与顶盘的外壁相互连接。

优选的，所述盘式进料头由法兰盘、中心嘴以及喇叭盘组成，所述法兰盘栓接安装在上模头的顶端开口位置处，所述中心嘴固定在法兰盘内部的中心位置处，所述喇叭盘一体成型在中心嘴底端的边缘位置处。

优选的，所述上模头内部的一端一体成型有环形承托缘,环形承托缘的上表面与喇叭盘的下表面相互接触。

优选的，所述层式滤料导流结构包括安装在环形承托缘下方的上模头内部的上引料盘以及上引料盘底端依次叠加安装的滤盘、下排料盘。

优选的，所述上引料盘顶端的中心位置处设置有完全贯穿的中心引料孔，所述上引料盘内部的边缘位置处设置有四个环形等间距的弧形引料孔，所述滤盘同心镶嵌安装在上引料盘的底端，所述下排料盘的上表面设置有环形下沉腔，环形下沉腔的内部设置有向下贯穿的第一料孔、第二料孔，所述第一料孔下方的下排料盘底端一体成型有圆形料道，所述第二料孔下方的下排料盘底端一体成型有弧形料道。

优选的，所述集料式模杆芯包括安装在上模头内部一端的下导料罩、下导料罩外周面转动安装的外螺纹套以及下导料罩底端开口中一体成型有两个对称的连接桥，两个连接桥之间一体成型有向下延伸的杆芯本体，所述杆芯本体的下端延伸至出料孔中，所述下导料罩的上端面与下排料盘的下端面相互接触，所述外螺纹套底端的一侧边缘位置处安装有内六角凸销。

优选的，所述下导料罩的内壁上一体成型有凸起部，所述圆形料道的外壁上设置有用于和凸起部插接配合的内凹部。

本发明还提供了一种汽车转体挤压模芯的工作方法，如上述所述的汽车转体挤压模芯，包括以下步骤：

S101：高温熔融铝料从挤压机料筒注入盘式进料头的内部腔室，料流在腔室内均匀扩散，随后通过盘式进料头底部的排料口进入到层式滤料导流结构中，铝料流垂直贯入层式滤料导流结构，层式滤料导流结构内部多层滤网逐级拦截杂质，导流板将紊流梳理为层流，并通过流道设计消除涡流死区，净化后的铝料以稳定流速进入下方汇流区；

S102：铝料抵达集料式模杆芯顶部的锥形集料腔，在此重新汇合成环状熔体，在挤压压力驱动下，熔体沿集料式模杆芯外壁与下模壳内壁形成的精密环形缝隙向下流动；

S103：熔体流经环形缝隙时，受集料式模杆芯工作带与下模壳定径带的约束，被压缩塑形为薄壁管状，成型后的铝管从下模壳底端模孔挤出，经牵引装置拉直并冷却固化，获得尺寸精确、表面光洁的铝圆管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该汽车转体挤压模芯及其工作方法通过设置有盘式进料头、上模头、层式滤料导流结构、集料式模杆芯以及下模壳等相互配合的结构，将层式滤料导流结构从下端安装至上模头中，而盘式进料头栓接固定在上模头的上端开口，并使得集料式模杆芯螺纹安装在上模头的下端，直至集料式模杆芯同层式滤料导流结构对接并迫使层式滤料导流结构被抵紧，最后上模头、下模壳栓接即可，此时熔融铝料流依次通过盘式进料头、层式滤料导流结构、下模壳以及集料式模杆芯被挤出成圆管，通过将层式滤料导流结构从下端安装到上模头中，配合盘式进料头和集料式模杆芯的合理布局，形成一个结构紧凑、便于拆装、流动顺畅、维护便利的挤压模芯，不仅提升模具的操作效率和维护便捷性，还改善了铝料的流动质量，确保圆管产品的高质量和生产的连续性；

其中层式滤料导流结构、盘式进料头和集料式模杆芯按照明确的顺序分布，形成一个模块化的结构体系，操作人员只需拆卸相应的连接部分，即可轻松取出某个组件进行清理、维修或更换，模块化设计不仅缩短模芯的维护时间，还降低操作难度，减少因拆卸不当导致的模具损坏风险，且集料式模杆芯从下方旋入上模头时，其前端通过螺纹推进自动抵紧层式滤料导流结构下端面，形成自对中轴向压力，此过程依赖螺纹导引的直线运动，规避了传统嵌套结构所需的径向调校，天然保证模杆芯与导流结构的同轴度，且锁紧力均匀可控；其次层式滤料导流结构的安装位置在上模头内，能够有效过滤杂质，减少杂质对产品质量的影响，同时流体经过盘式进料头、层式滤料导流结构、下模壳和集料式模杆芯的逐级引导，形成顺畅、连续的流动路径，有助于减少压力波动和流动不均匀的问题，不仅提高铝管的尺寸精度和表面质量，还降低因流动不畅而引起的缺陷发生率；

最后由于拆装方便，维护和清理工作更为频繁且高效，能够及时去除堆积的杂质和残留物，减少模具的磨损和腐蚀风险，同时模块化的结构设计可以在必要时更换损坏或磨损严重的部件，而不必更换整个模具，从而降低维护成本，延长了模具的使用周期。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视剖面结构示意图；

图3为本发明的立体剖面结构示意图一；

图4为本发明的立体剖面结构示意图二；

图5为本发明的盘式进料头、上模头、层式滤料导流结构、集料式模杆芯分离状态立体剖面结构示意图；

图6为本发明实施例二的层式滤料导流结构的爆炸结构示意图一；

图7为本发明实施例二的层式滤料导流结构的爆炸结构示意图二；

图8为本发明实施例三的集料式模杆芯立体结构示意图；

图9为本发明实施例三的集料式模杆芯立体剖面结构示意图。

图中：1、下模壳；101、底盘；102、顶盘；103、支撑臂；104、上收口空心集料座；105、出料孔；2、上模头；201、环形承托缘；3、盘式进料头；301、法兰盘；302、中心嘴；303、喇叭盘；4、层式滤料导流结构；401、上引料盘；402、滤盘；403、下排料盘；5、集料式模杆芯；501、下导料罩；502、凸起部；503、杆芯本体；504、连接桥；505、外螺纹套；5051、内六角凸销；6、弧形引料孔；7、中心引料孔；8、环形下沉腔；9、第一料孔；10、第二料孔；11、弧形料道；12、圆形料道；1201、内凹部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，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。

实施例一，由图1至图5给出，本发明包括下模壳1、下模壳1上端开口位置处栓接安装的上模头2、上模头2顶端法兰栓接安装的盘式进料头3以及盘式进料头3下方的上模头2内部安装的层式滤料导流结构4，上模头2底端开口位置处螺纹安装有集料式模杆芯5，集料式模杆芯5的上端面与层式滤料导流结构4的下端面相互接触，集料式模杆芯5的下端延伸至下模壳1的内部；

下模壳1包括设置在上模头2正下方的底盘101、底盘101顶端中心位置处一体成型的上收口空心集料座104以及上收口空心集料座104顶端焊接固定的顶盘102，顶盘102与上模头2的下端相互栓接，底盘101内部的中心位置处设置有供集料式模杆芯5下端同心插入的出料孔105；

底盘101顶端的两侧边缘位置处皆一体成型有支撑臂103,支撑臂103的上端与顶盘102的外壁相互连接。

本实施例的一种汽车转体挤压模芯的工作方法，如上述的汽车转体挤压模芯，包括以下步骤：

S101：高温熔融铝料从挤压机料筒注入盘式进料头3的内部腔室，料流在腔室内均匀扩散，随后通过盘式进料头3底部的排料口进入到层式滤料导流结构4中，铝料流垂直贯入层式滤料导流结构4，层式滤料导流结构4内部多层滤网逐级拦截杂质，导流板将紊流梳理为层流，并通过流道设计消除涡流死区，净化后的铝料以稳定流速进入下方汇流区；

S102：铝料抵达集料式模杆芯5顶部的锥形集料腔，在此重新汇合成环状熔体，在挤压压力驱动下，熔体沿集料式模杆芯5外壁与下模壳1内壁形成的精密环形缝隙向下流动；

S103：熔体流经环形缝隙时，受集料式模杆芯5工作带与下模壳1定径带的约束，被压缩塑形为薄壁管状，成型后的铝管从下模壳1底端模孔挤出，经牵引装置拉直并冷却固化，获得尺寸精确、表面光洁的铝圆管。

实施例二，在实施例一的基础上，由图5、图6、图7给出，盘式进料头3的高效引导作用，使得铝料在进入模具前得到均匀分布，为后续的挤压过程奠定基础，盘式进料头3由法兰盘301、中心嘴302以及喇叭盘303组成，法兰盘301栓接安装在上模头2的顶端开口位置处，中心嘴302固定在法兰盘301内部的中心位置处，喇叭盘303一体成型在中心嘴302底端的边缘位置处；

上模头2内部的一端一体成型有环形承托缘201,环形承托缘201的上表面与喇叭盘303的下表面相互接触，法兰盘301通过螺栓与上模头2的上端口进行栓接，并使得中心嘴302与上模头2同心套装直至喇叭盘303的下端面与环形承托缘201的上端面接触，此时通过中心嘴302内部环形腔室汇聚熔融铝料，从源头保障后续流道内料流稳定性；

层式滤料导流结构4包括安装在环形承托缘201下方的上模头2内部的上引料盘401以及上引料盘401底端依次叠加安装的滤盘402、下排料盘403，上引料盘401、滤盘402、下排料盘403依次同心叠加，叠加状态的上引料盘401、滤盘402、下排料盘403从上模头2下端口装入上模头2中；

上引料盘401顶端的中心位置处设置有完全贯穿的中心引料孔7，上引料盘401内部的边缘位置处设置有四个环形等间距的弧形引料孔6，滤盘402同心镶嵌安装在上引料盘401的底端，下排料盘403的上表面设置有环形下沉腔8，环形下沉腔8的内部设置有向下贯穿的第一料孔9、第二料孔10，第一料孔9下方的下排料盘403底端一体成型有圆形料道12，第二料孔10下方的下排料盘403底端一体成型有弧形料道11，当盘式进料头3将熔融铝料送入至上模头2中时，熔融铝料将从中心引料孔7、弧形引料孔6处通过上引料盘401，并继续流经滤盘402而汇集到环形下沉腔8处，此时熔融铝料将通过第一料孔9、第二料孔10进入到圆形料道12、弧形料道11中，此时多层过滤设计可以有效阻挡杂质和夹杂物，确保进入模腔的铝料纯净，从而减少缺陷和提高产品的整体质量；

弧形引料孔6、中心引料孔7、环形下沉腔8、第一料孔9、第二料孔10的层层导流可以调节铝料的流动路径，使其在模具内的流动更加均匀，避免局部积压或气体滞留，确保铝料在模腔内的压力分布均衡。

实施例三，在实施例二的基础上，由图8和图9给出，集料式模杆芯5包括安装在上模头2内部一端的下导料罩501、下导料罩501外周面转动安装的外螺纹套505以及下导料罩501底端开口中一体成型有两个对称的连接桥504，两个连接桥504之间一体成型有向下延伸的杆芯本体503，杆芯本体503的下端延伸至出料孔105中，下导料罩501的上端面与下排料盘403的下端面相互接触，外螺纹套505底端的一侧边缘位置处安装有内六角凸销5051；

当集料式模杆芯5装配至上模头2中时，使得下导料罩501的上端与下排料盘403同心套装，该过程中工作人员通过内六角凸销5051迫使外螺纹套505自转，此时内六角凸销5051环绕下导料罩501的中轴线公转，继而外螺纹套505与上模头2内壁上的螺纹槽配合，使得外螺纹套505、下导料罩501以及杆芯本体503上移，直至下导料罩501的上端面与下排料盘403的下端面相互接触，此时杆芯本体503位于下模壳1的出料孔105中，在挤压过程中提供必要的支撑，防止模腔变形或变位；

下导料罩501的内壁上一体成型有凸起部502，圆形料道12的外壁上设置有用于和凸起部502插接配合的内凹部1201，凸起部502与圆形料道12外壁上的内凹部1201插接配合，保证下排料盘403、圆形料道12的对接稳定性；

下导料罩501汇聚滤后铝料，并进入到上收口空心集料座104中，上收口空心集料座104将铝料重新分配为熔体，杆芯本体503与下模壳1构成精密环形缝隙，通过工作带长度控制熔体流速，而出料孔105与杆芯本体503配合形成最终成型环隙，定径带施加高压摩擦约束使管材外径精确塑形。

本申请实施例在使用时，首先工作人员对各个下模壳1、上模头2、盘式进料头3、层式滤料导流结构4、集料式模杆芯5进行清洁，确保没有杂质、油污或残留物，以避免影响铝料的流动和产品的质量，接着将层式滤料导流结构4安装到上模头2的预定位置，确保层式滤料导流结构4与上模头2的配合面紧密贴合，避免漏流或杂质进入模腔；将集料式模杆芯5从下方旋入上模头2底端螺纹槽，持续旋紧直至集料式模杆芯5顶端顶住层式滤料导流结构4的下端面，通过螺纹推进产生的轴向压力迫使层式滤料导流结构4向上位移，最终与上模头2内顶面紧密贴合，此过程自动完成导流结构与模杆芯的同心对中；将盘式进料头3同心覆盖于上模头2上端的开口处，盘式进料头3的底部流道与层式滤料导流结构4上端精准对接，随后使用高强度螺栓穿过盘式进料头3，与上模头2顶部螺纹孔栓接固定，施加均布扭矩确保密封；将下模壳1套入集料式模杆芯5外侧，下模壳1内壁与集料式模杆芯5外表面形成环形缝隙，且下模壳1上沿法兰与上模头2下端法兰通过周向螺栓栓接，锁紧后使盘式进料头3、上模头2、下模壳1形成刚性密封整体。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：包括下模壳（1）、下模壳（1）上端开口位置处栓接安装的上模头（2）、上模头（2）顶端法兰栓接安装的盘式进料头（3）以及盘式进料头（3）下方的上模头（2）内部安装的层式滤料导流结构（4），所述上模头（2）底端开口位置处螺纹安装有集料式模杆芯（5），集料式模杆芯（5）的上端面与层式滤料导流结构（4）的下端面相互接触，所述集料式模杆芯（5）的下端延伸至下模壳（1）的内部。

2.根据权利要求1所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述下模壳（1）包括设置在上模头（2）正下方的底盘（101）、底盘（101）顶端中心位置处一体成型的上收口空心集料座（104）以及上收口空心集料座（104）顶端焊接固定的顶盘（102），所述顶盘（102）与上模头（2）的下端相互栓接，所述底盘（101）内部的中心位置处设置有供集料式模杆芯（5）下端同心插入的出料孔（105）。

3.根据权利要求2所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述底盘（101）顶端的两侧边缘位置处皆一体成型有支撑臂（103）,支撑臂（103）的上端与顶盘（102）的外壁相互连接。

4.根据权利要求2所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述盘式进料头（3）由法兰盘（301）、中心嘴（302）以及喇叭盘（303）组成，所述法兰盘（301）栓接安装在上模头（2）的顶端开口位置处，所述中心嘴（302）固定在法兰盘（301）内部的中心位置处，所述喇叭盘（303）一体成型在中心嘴（302）底端的边缘位置处。

5.根据权利要求4所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述上模头（2）内部的一端一体成型有环形承托缘（201）,环形承托缘（201）的上表面与喇叭盘（303）的下表面相互接触。

6.根据权利要求4所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述层式滤料导流结构（4）包括安装在环形承托缘（201）下方的上模头（2）内部的上引料盘（401）以及上引料盘（401）底端依次叠加安装的滤盘（402）、下排料盘（403）。

7.根据权利要求6所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述上引料盘（401）顶端的中心位置处设置有完全贯穿的中心引料孔（7），所述上引料盘（401）内部的边缘位置处设置有四个环形等间距的弧形引料孔（6），所述滤盘（402）同心镶嵌安装在上引料盘（401）的底端，所述下排料盘（403）的上表面设置有环形下沉腔（8），环形下沉腔（8）的内部设置有向下贯穿的第一料孔（9）、第二料孔（10），所述第一料孔（9）下方的下排料盘（403）底端一体成型有圆形料道（12），所述第二料孔（10）下方的下排料盘（403）底端一体成型有弧形料道（11）。

8.根据权利要求7所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述集料式模杆芯（5）包括安装在上模头（2）内部一端的下导料罩（501）、下导料罩（501）外周面转动安装的外螺纹套（505）以及下导料罩（501）底端开口中一体成型有两个对称的连接桥（504），两个连接桥（504）之间一体成型有向下延伸的杆芯本体（503），所述杆芯本体（503）的下端延伸至出料孔（105）中，所述下导料罩（501）的上端面与下排料盘（403）的下端面相互接触，所述外螺纹套（505）底端的一侧边缘位置处安装有内六角凸销（5051）。

9.根据权利要求8所述的一种汽车转体挤压模芯，其特征在于：所述下导料罩（501）的内壁上一体成型有凸起部（502），所述圆形料道（12）的外壁上设置有用于和凸起部（502）插接配合的内凹部（1201）。

10.一种汽车转体挤压模芯的工作方法，包括如权利要求1-9任一所述的汽车转体挤压模芯，其特征在于：包括以下步骤：

S101：高温熔融铝料从挤压机料筒注入盘式进料头（3）的内部腔室，料流在腔室内均匀扩散，随后通过盘式进料头（3）底部的排料口进入到层式滤料导流结构（4）中，铝料流垂直贯入层式滤料导流结构（4），层式滤料导流结构（4）内部多层滤网逐级拦截杂质，导流板将紊流梳理为层流，并通过流道设计消除涡流死区，净化后的铝料以稳定流速进入下方汇流区；

S102：铝料抵达集料式模杆芯（5）顶部的锥形集料腔，在此重新汇合成环状熔体，在挤压压力驱动下，熔体沿集料式模杆芯（5）外壁与下模壳（1）内壁形成的精密环形缝隙向下流动；

S103：熔体流经环形缝隙时，受集料式模杆芯（5）工作带与下模壳（1）定径带的约束，被压缩塑形为薄壁管状，成型后的铝管从下模壳（1）底端模孔挤出，经牵引装置拉直并冷却固化，获得尺寸精确、表面光洁的铝圆管。