CN205074363U - 金属异型u排连续挤压模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：它包括模具主体（1）、垫片（2）和腔体（3），所述模具主体（1）在U型排口部处从前端往后端依次设计促流区（1.1）和过渡区（1.2），在模具主体（1）的其余区域从前端往后端依次设计阻流区（1.5）、定径区（1.3）和避空区（1.4），所述阻流区（1.5）向模具主体（1）的前端方向向外展开，所述促流区（1.1）、过渡区（1.2）、定径区（1.3）和避空区（1.4）依次贯通连接；所述阻流区（1.5）、定径区（1.3）和避空区（1.4）依次贯通连接。本实用新型能够采用连续挤压生产工艺的模具，克服上述卧挤生产工艺的缺点，从而降低生产成本，提高生产效率，提升产品品质。
Description
技术领域
本实用新型属于金属热成形领域，尤其涉及一种金属异型U排连续挤压模具，主要用于制作导电用异性U排。
背景技术
金属异型排主要包括铜排和铝排。比如，铜排具有良好的导电性、良好的力学性能、良好的延展性和可靠性，因此铜排作为一种大电流导电产品，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，也广泛用于金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流电解冶炼工程等。
异型排如U型、异型U型、普通U型通常尺寸均匀，高度，宽度比较大；U型排通常带有沟槽等形状导致尺寸变化大，因此在生产过程中金属变形剧烈，尺寸小的部位容易产生充填困难的现象，导致金属流动不均，产生充不满，扭拧，翘曲等缺陷进而影响型材精度。
目前，U型排的生产主要采用卧式挤压加拉拔的工艺生产。采用卧式挤压工艺工序为熔炼、锯切、加热、卧挤、拉制；而如果采用连续挤压的方式工序为熔炼、上引铜杆、连续挤压。与连续挤压相比，采用卧挤生产工艺有如下缺点：
1.熔炼过程为保证铜锭质量通常要切除尾锭，挤压过程中产生压余，造成材料的浪费而连续挤压不需要，能够大幅度提高材料的利用率。
2.锯切过程耗费工时，影响生产效率，采用连续挤压不需要这道工序，能够提高生产效率。
3.卧挤温度一般在750℃左右，挤压力在700t左右，因此成形条件恶劣对模具材料性能要求高增加了模具制造的成本。
4.卧挤一般至少6名工人才能够进行生产而连续挤压只需要两人便可以进行生产，因此连续挤压能够节省大量的人工成本。
5.卧挤所需温度、压力均高于连续挤压因此在生产过程中容易受温度影响，产生金属流动不均的现象从而导致挤出型材出现头尾尺寸偏差过大，不利于后续加工；连续挤压则在生产过程中稳固的很定，挤压力小因袭能够很好的控制金属的流动进而挤出型材尺寸均匀。鉴于卧挤的以上缺点，需要改变异形铜排卧挤生产工艺，采用连续挤压生产工艺。
U型排的连续挤压目前还存在较大的难题，表现为：一是，截面尺寸变化大连续挤压过程金属流动不均匀容易导致U型的口部充型困难无法充满保证尺寸；二是，容易导致U型底部金属流动快于口部，而导致型材翘曲；三是，要实现出口口部和底部金属流动均匀的模具结构设计难度大。由于U型排的连续挤压面临上述困难，目前U型排还是采用卧式挤压方式生产。鉴于连续挤压技术作为一种短流程加工工艺有明显优于卧式挤压技术的优点，开发新的适合U型排的连续挤压工艺及模具设计方法，解决以上三大问题对降低生产流动、提高生产效率、成材率、生产稳定性和产品质量有巨大经济价值。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够采用连续挤压生产工艺的模具，克服上述卧挤生产工艺的缺点，从而降低生产成本，提高生产效率，提升产品品质。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种金属异型U排连续挤压模具，它包括模具主体、垫片和腔体，腔体设置在靴座上，所述垫片设置于腔体和模具主体之间，加工金属杆从挤压轮和压实轮之间挤出后依次经过腔体、垫片和模具主体后成型为异性U排；所述模具主体在U型排口部处从前端往后端依次设计促流区和过渡区，所述促流区沿模具主体前端方向向外展开，所述过渡区沿促流区方向向外展开，在模具主体的其余区域从前端往后端依次设计阻流区、定径区和避空区，所述阻流区向模具主体的前端方向向外展开，所述促流区、过渡区、定径区和避空区依次贯通连接；所述阻流区、定径区和避空区依次贯通连接。
所述垫片的出口截面由模具主体的入口截面平移修正得到的，所述垫片出口截面的顶部边、侧边、底部边和内U型底边分别由对应的模具主体入口截面的边向外扩展平移h1=1-5mm、h2=1-5mm、h3=0.2-0.6h1和h4=0.3-0.6h2所得，所述垫片包括与模具主体位置相对应的促流区和阻流区，促流区由顶部边向前端方向向内扩展形成，阻流区由侧边、底部边和内U型底边沿前端方向向外扩展形成。
在所述腔体的出口位置设置有上促流面和下促流面；在所述腔体的入口位置设置有斜角促流区，使腔体呈上宽下窄的结构。
所述模具主体的促流区各个侧壁与模具中轴线所成角度为20-45°，所述模具主体的过渡区各个侧壁与模具主体中轴线所成角度为5-20°，所述模具阻流区各个侧壁与模具轴心线所成角度为5-15°。
所述模具主体的定径区长度L为4-15mm；促流区长度为L1=0.3-0.5L；所述过渡区长度L1=0.3-0.5L；所述阻流区长度L3为0.8-3L。
所述垫片的促流区侧壁与垫片轴心线所成角度为0-20°，所述阻流区各侧壁与垫片轴心线所成角度为8-15°。
所述腔体出口的上促流面侧壁与腔体入口上表面所成角度为0-20°，下促流面侧壁与腔体入口下表面所成角度为0-20。
所述斜角促流区的入口斜面与腔体侧面所成角度为0-20°，高度为H1=0-1H。
所述垫片的促流区侧壁与所述腔体的促流区侧壁共面。
所述模具主体的促流区、过渡区和定径区向交界处圆弧光滑过渡连接；所述模具主体的阻流区和定径区交界处圆弧光滑过渡连接；所述垫片的促流区和阻流区内棱角均以圆角光滑过渡连接；所述腔体的内部棱角处均以圆角光滑过渡连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型设计的连续挤压模具，垫片分流区能够有效调节金属的流动，使金属趋于均匀流动，经过阻流区，促流区，过渡区进一步调节，促进金属向小尺寸部位流动进而使得金属进入定径带时金属流动速度均匀而稳定，从而保证型材尺寸的均匀性，大大有利于后续加工，从而提高产品的成品；另外采用连续挤压能够减少生产工序，节约材料，节省人工成本，提高生产效率。
附图说明
图1是本实用新型中铜排连续挤压示意图。
图2是本实用新型的模具的定径带和模具入口截面示意图。
图3是本实用新型的垫片出口和入口截面示意图。
图4是本实用新型的腔体主视图剖视图示意图。
图5是本实用新型优选实施例定径区截面示意图。
图6是本实用新型的腔体的左视图剖视图示意图。
图7是本实用新型优选实施例的模具、垫片、腔体装配图主视图示意图。
图8是本实用新型优选实施例的模具、垫片、腔体装配图的左视图示意图。
图9是本实用新型优选实施例的模具、垫片、腔体装配图的左视图细节图示意图。
图10本实用新型优选实施例的模具三维剖视图示意图。
图11本实用新型优选实施例的模具和垫片装配主视图示意图。
图12本实用新型优选实施例的垫片三维剖视图示意图。
图13本实用新型优选实施例的腔体三维剖视图示意图。
其中：
模具主体1、垫片2、腔体3、靴座4、金属杆5、挤压轮6、压实轮7、促流区1.1、过渡区1.2、定径区1.3、避空区1.4、阻流区1.5、顶部边2.1、侧边2.2、底部边2.3、内U型底边2.4、垫片促流区2.5、垫片阻流区2.6、上促流面3.1，斜角促流区3.2、下促流面3.3。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
参见图1、2、3、8所示，本实施例中的一种金属异型U排连续挤压模具，具体包括模具主体1、垫片2和腔体3，腔体3设置在靴座4上，所述垫片2设置于腔体3和模具主体1之间，加工金属杆5从挤压轮6和压实轮7之间挤出后依次经过腔体3、垫片2和模具主体1后成型为异性U排。
参见图9、图10所示，所述模具主体1在U型排口部处由前端向后端依次设置有促流区1.1和过渡区1.2，所述促流区1.1沿模具主体1前端方向向外展开，促流区1.1的各个侧壁与模具主体1的轴心线所成角度为20-45°；所述过渡区1.2沿促流区1.1方向向外展开，过渡区1.2各个侧壁与模具主体1的轴心线所成角度为5-20°；所述模具主体1在U型侧壁，底部，内U型处分别设置有阻流区1.5，阻流区1.5向模具主体1的前端方向向外展开，各个侧壁与模具主体1的轴心线所成角度为8-15°，各个阻流角可以根据实际情况取不同的值。所述模具主体1在过渡区1.2和阻流区1.5后设计最终挤出成型的定径区1.3以及定径区1.3后面的避空区1.4。所述促流区1.1、过渡区1.2、定径区1.3和避空区1.4依次贯通连接；所述阻流区1.5、定径区1.3和避空区1.4依次贯通连接；所述定径区长度L为4-15mm；促流区长度为L1=0.3-0.5L；所述过渡区长度L1=0.3-0.5L；所述阻流区长度L3为0.8-3L。
进一步地，参照图3、8、11所示，所述垫片2的出口是根据所述模具主体1的入口截面经过一定距离的平移并修正得到垫片2的出口截面，垫片2的顶部边2.1由对应的模具主体1入口截面的边平移h1=1-5mm所得，侧边2.2由其对应的模具主体1入口截面的边向外平移h2=1-5mm所得，底部边2.3由其对应的模具主体1入口截面的边按照h3=0.2-0.6h1向外平移所得，内U型底边2.4由对应的模具主体1入口截面的边按照h4=0.3-0.6h2平移所得；所述垫片2包括与模具主体1位置相对应的垫片促流区2.5和垫片阻流区2.6，其中，促流区由h1所对应的顶部边2.1向前端方向向内扩展形成，促流区侧壁与垫片轴心线所成角度为0-20°；阻流区由h2所对应的侧边2.2、h3所对应的底部边2.3、h4所对应的内U型底边2.4沿前端方向向外扩展形成，所述垫片阻流区各侧壁与垫片轴心线所成角度为8-15°，所述垫片阻流区各侧壁与垫片轴心线所成角度可以各不相同。
进一步地，参照图4、5、8、13所示，在所述腔体3的出口位置设置有上促流面3.1，下促流面3.3，上促流面3.1与腔体入口的轴心线所成角度为0-20°并且与垫片的促流区侧壁共面，下促流面3.3与腔体上表面所成角度为θ2=0-20°；在所述腔体的入口位置设置有斜角促流区3.2，使腔体呈上宽下窄的结构，所述斜面斜角θ3=5-15°，斜面高度为H1=0-1H（H为腔体入口高度）。
在连续加压的过程中，U型排特别是异形U型排，由于其截面尺寸变化大连续挤压过程金属流动不均匀容易导致U型的口部充型困难无法充满保证尺寸；容易导致U型底部金属流动快于口部，而导致型材翘曲。要实现出口口部和底部金属流动均匀的模具结构设计难度大。本实用新型在与U型排相对应的腔体入口位置设置斜角促流区3.2，出口位置设置上促流面3.1，相对应的垫片2的促流区与腔体3出口上促流面3.1共面，相对应的模具主体1设置促流角，过渡角，使更多的金属通过腔体入口的促流斜面进入腔体，增加U型铜排顶部的金属供应量；腔体出口上促流面3.1与垫片的促流区共面，可以减小金属流动的距离，在U型排顶部相对应的模具主体1设计的促流角、过渡角，这样都能够减小金属在流动过程的中金属变形量从而减小金属的变形抗力，是金属能够均匀平稳的进入定径区。另一方面在U型排对应的尺寸大金属容易流动的部位，在模具主体、垫片相对应的位置分析设计阻流角，能够增加流动阻力，阻碍金属的流动，减小金属的流速，从而有利于金属向U型排底部难以充满的位置流动。另外可以通过调整模具的位置从而可以相应调节垫片2的促流区顶部边2.1，腔体3出口的上促流面3.1的角度，当模具向上移动时角度变大，减弱对U型排顶部金属流动的促进作用，当模具向下移动时可以增加对U型排的顶部金属流动的促进作用，因此可以针对不同规格的U型铜排做出设计参数的调整。在连续加压过程中，本实用新型能够在腔体，垫片，模具对金属流动做出三次有效的调节，能够使金属均匀平稳的通过定径带，因此避免U型铜排出现充不满，扭拧，翘曲等缺陷，能够生产出高质量，高精度的铜排。
为了证明本实用新型的连续挤压模具具有效益，加工了连续挤压模具，如图6至图12所示。
具体实施例
如图9，图10所示，模具主体的定径区长4-8mm；促流区各侧壁与模具主体轴心线所成角度35°，促流区长度L1=3mm；过渡区的各侧壁与模具轴心线所成角为α5°，过渡区长度为L1=3mm；促流区与过渡区，过渡区与定径区圆弧光滑连接；阻流区为9-5、9-6，阻流区与模具主体轴心线所角度为10°，内U型采用无斜角设计即斜角为0°。如图8，图11，图12所示，垫片出口截面由模具主体入口截面的各边相应平移h1=2mm，h2=1.5mm，h3=4mm，h4=19.5mm，垫片促流区侧壁与垫片轴心线所成角度为0°；阻流区各侧壁与垫片轴心线所成角度均为10°。如图8，图13所示，腔体的上促流面与腔体上表面所成角度为0°，上促流面与垫片促流面共面；下促流面与腔体入口下表面所成角度为17°腔体的入口设计入口斜面，使腔体入口呈上宽下窄状，入口斜面与腔体侧面所成角度为10°，高度为14mm。
除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：它包括模具主体（1）、垫片（2）和腔体（3），腔体（3）设置在靴座（4）上，所述垫片（2）设置于腔体（3）和模具主体（1）之间，加工金属杆（5）从挤压轮（6）和压实轮（7）之间挤出后依次经过腔体（3）、垫片（2）和模具主体（1）后成型为异性U排；所述模具主体（1）在U型排口部处从前端往后端依次设计促流区（1.1）和过渡区（1.2），所述促流区（1.1）沿模具主体（1）前端方向向外展开，所述过渡区（1.2）沿促流区（1.1）方向向外展开，在模具主体（1）的其余区域从前端往后端依次设计阻流区（1.5）、定径区（1.3）和避空区（1.4），所述阻流区（1.5）向模具主体（1）的前端方向向外展开，所述促流区（1.1）、过渡区（1.2）、定径区（1.3）和避空区（1.4）依次贯通连接；所述阻流区（1.5）、定径区（1.3）和避空区（1.4）依次贯通连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述垫片（2）的出口截面由模具主体（1）的入口截面平移修正得到的，所述垫片（2）出口截面的顶部边（2.1）、侧边（2.2）、底部边（2.3）和内U型底边（2.4）分别由对应的模具主体（1）入口截面的边向外扩展平移h1=1-5mm、h2=1-5mm、h3=0.2-0.6h1和h4=0.3-0.6h2所得，所述垫片（2）包括与模具主体（1）位置相对应的垫片促流区（2.5）和垫片阻流区（2.6），促流区由顶部边（2.1）向前端方向向内扩展形成，阻流区由侧边（2.2）、底部边（2.3）和内U型底边（2.4）沿前端方向向外扩展形成。
3.根据权利要求1所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：在所述腔体（3）的出口位置设置有上促流面（3.1）和下促流面（3.3）；在所述腔体的入口位置设置有斜角促流区（3.2），使腔体呈上宽下窄的结构。
4.根据权利要求1所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述模具主体（1）的促流区（1.1）各个侧壁与模具中轴线所成角度为20-45°，所述模具主体（1）的过渡区（1.2）各个侧壁与模具主体中轴线所成角度为5-20°，所述模具阻流区（1.5）各个侧壁与模具轴心线所成角度为5-15°。
5.根据权利要求1或4所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述模具主体（1）的定径区（1.3）长度L为4-15mm；促流区（1.1）长度为L1=0.3-0.5L；所述过渡区（1.2）长度L1=0.3-0.5L；所述阻流区（1.5）长度L3为0.8-3L。
6.根据权利要求2所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述垫片（2）的促流区侧壁与垫片轴心线所成角度为0-20°，所述阻流区各侧壁与垫片轴心线所成角度为8-15°。
7.根据权利要求3所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述腔体（3）出口的上促流面侧壁与腔体（3）入口上表面所成角度为0-20°，下促流面侧壁与腔体（3）入口下表面所成角度为0-20。
8.根据权利要求3所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述斜角促流区（3.2）的入口斜面与腔体（3）侧面所成角度为0-20°，高度为H1=0-1H，H为腔体入口高度。
9.根据权利要求2所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述垫片（2）的促流区侧壁与所述腔体（3）的促流区侧壁共面。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种金属异型U排连续挤压模具，其特征在于：所述模具主体（1）的促流区、过渡区和定径区向交界处圆弧光滑过渡连接；所述模具主体（1）的阻流区和定径区交界处圆弧光滑过渡连接；所述垫片（2）的促流区和阻流区内棱角均以圆角光滑过渡连接；所述腔体（3）的内部棱角处均以圆角光滑过渡连接。
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