[發明專利]一種模塊化的可更換橋芯結構的鑲嵌式蝶形模具

有效

• 申請號: 201610079467.9
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105537309B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 張存生;陸星;王東;趙國群;孫文超
• 申請（專利權）人: 山東大學;龍口市叢林鋁材有限公司
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明屬于金屬擠壓技術領域，特別涉及一種型材擠壓模具結構及一種配合結構，主要用于硬質難擠合金的空心型材擠壓，具體是一種模塊化的可更換橋芯結構的鑲嵌式蝶形模具。

背景技術

目前90％以上的空心型材采用分流組合擠壓技術進行生產，但在其擠壓過程中存在變形阻力較大，金屬流動困難；容易造成堵模，將模具分流橋部分壓裂或壓斷；模芯極易失穩發生變形，模具壽命低等技術問題[程磊，謝水生，和優鋒等.空心鋁型材蝶形模擠壓技術的應用.鍛壓技術,2011,36(1):13-16]。為解決傳統分流組合模擠壓時存在的問題，20世紀90年代末，Bergagna提出了蝶形模(Butterfly Die)的概念，其主要結構特點是將分流橋設計成拱形，以代替傳統分流組合模的矩形狀分流橋，而且分流橋的中心部位較低，以降低突破壓力；采用分層導流結構，即分層設計分流孔的形狀和數目，改善分流橋下遮蔽部分的金屬供料；同時，模腔具有很好的流線型，減小材料流動阻力，改善材料的流動性[C.Pinter.Butterfly Die.Aluminum and Its Alloys,2006,7-8:130-131]。研究表明，蝶形模擠壓技術是一種新型高效的空心型材擠壓成形技術，不僅能有效提高擠壓速度、降低突破壓力、提高模具壽命和生產效率，而且可顯著改善型材的組織性能，在硬質難擠合金的空心型材生產中具有很大的潛在技術優勢[崔偉超,董盼穩.鋁型材擠壓蝶形模設計實踐.硅谷,2013,12:71-72；C.Pinter,T.Pinter.Butterfly dies-Increase extrusion speed through innovative porthole die design.The Ninth International Aluminum Extrusion Seminar&Exposition[C].Orlando,USA,May 13-16,2008]。

在實際生產中，擠壓模具在高溫、高摩擦及周期性載荷下工作，在擠壓機加載瞬間其所承受的載荷變化幅度劇烈，模具分流橋根部或模芯部位容易產生應力集中，導致模具發生斷裂而報廢，不得不更換整套擠壓上模，擠壓成本較高[王彥俊,李鵬偉,孫巍等.H13大型擠壓模具分流橋斷裂分析.2012,7(4):262-264]。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種模塊化的可更換橋芯結構的鑲嵌式蝶形模具，能夠解決空心型材擠壓生產中存在的材料流動不均和模具壽命較低問題，有效提高模具壽命、生產效率以及型材產品質量。其中，將擠壓上模拆分成上模基體和拱形分流橋+模芯支撐+模芯(簡稱為橋芯結構)兩部分并分開加工，設置模塊化的可更換的橋芯結構，與上模基體以楔形配合方式鑲嵌固定在一起。所述上模基體、橋芯結構在沒有損壞情況下可重復使用。實際擠壓中，當模具分流橋或模芯部位破裂損壞，只需要加工并更換一個橋芯結構便可繼續進行生產，使得模具加工更加靈活，縮短模具加工周期，減少模具加工費用，進一步降低生產成本。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種模塊化的可更換橋芯結構的鑲嵌式蝶形模具，包括上模和下模，所述上模包括上模基體和橋芯結構，所述橋芯結構包括一體成形的分流橋、模芯支撐和模芯，所述分流橋的橋面呈拱形，分流橋的橋體形狀呈彎曲狀，分流橋與上模基體可拆卸式連接，分流橋與上模基體之間形成分流孔；所述下模設置有焊合室、工作帶、一級空刀和二級空刀。

所述模芯支撐兩端分別與分流橋和模芯相連接；分流橋橋面設置成拱形，存在一定弧度，呈流線型設計，可減小金屬坯料流動阻力，有效降低突破擠壓力；提高分流橋承載壓力，控制金屬流向；同時減小分流橋根部金屬流動的死區，提高擠壓型材焊合質量。

所述分流橋的橋體彎向模芯支撐；分流橋的橋體存在一定曲率，有一定圓弧半徑R，擠壓時可減小分流橋所受金屬坯料阻力。

所述分流橋橋面與上模基體的上端面之間具有設定距離H，所述分流橋橋面與模芯支撐之間具有設定距離h，H即為分流橋下沉高度，h即為二級導流高度；采用分層導流結構，分流橋中心部位較低，有利于進一步降低擠壓突破力，減小最大擠壓載荷，同時使得金屬材料易于向型材難成形部位流動，提高模具壽命以及生產效率。