CN1431941A - 挤压模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挤压模，所述挤压模包括压模主体，所述压模主体中形成有压模腔(18)。压模腔(18)是这样形成的，即，使压模主体包括凸出部分(24)和凹入部分(26)。当压模处于不使用的状态下时，在压模腔(18)的一侧上的部分的引导边缘(18a)和压模腔(18)中的一个相对部分的引导边缘(18a)相互之间不是对准的，而在使用中，当压模的部分出现偏斜时，使引导边缘(18a)基本上对准。

Description

挤压模

本发明涉及用于金属材料挤压成形的挤压模，本发明特别涉及适用于铝挤压成形的压模。本发明还涉及制造这种压模的方法。

当对铝进行挤压成形时，确保铝通过挤压模的速度在穿过挤压模的方向上均匀。过去，这已经通过使用具有有限支承长度的模腔的压模以及通过改变在穿过压模的方向上的支承长度实现。但是，已经发现，挤出的产品有时包含由于支承表面和被挤压的铝之间的接合而产生的表面缺陷。不在压模腔的入口的下游提供支承表面，已知使用一种具有所谓零支承的压模，并且在压模腔的上游提供能够改变支承长度的腔以控制通过压模的挤压速度。尽管术语“零支承”指的是具有零支承长度的压模腔，但是实际上压模腔可能具有有限的但非常小的支承长度。

当对铝进行挤压成形时遇到的另一个问题是，例如在挤压产品具有沟槽部分的情况下，沟槽的侧面易于偏斜，这样，如果压模被成形为包括这样的压模腔，即，其中形成沟槽侧面的部分相互平行，那么利用该压模挤出的元件的侧面可能倾斜，而不是互相平行。为了校正这种倾斜，已知提供位于压模腔上游的一个预成形腔，所述预成形腔的宽度大于压模腔中紧挨着所述预成形腔的部分的宽度，所述预成形腔相对于压模腔是横向偏置的。这样一种技术使侧向载荷施加在被挤压的金属上。尽管相对于压模腔横向偏置预成形腔能够在一些情况下校正倾斜，但这是有限的应用，而且例如在挤压产品具有较小壁厚的情况下不能提供足够大作用力以校正倾斜。当利用包括凸出部分和凹入部分的压模挤压空心元件时会遇到类似的问题。

根据本发明，提供一种挤压模，所述挤压模包括压模主体，所述压模主体中形成有压模腔，压模主体限定了伸入到凹入部分中的凸出部分，并且其中，当压模处于不使用的状态下时，压模腔中由凸出部分限定的部分的引导边缘和压模腔中由凹入部分限定的部分的引导边缘不是共平面的。

已经发现，在现有技术中所涉及的布置中，施加在被挤压的金属上的载荷大小足以使凸出部分相对于凹入部分偏斜。如果该压模是一种零支承压模，那么这样的偏斜会使压模腔的引导边缘在挤压方向上被分隔开。这样的分隔会导致上述的偏斜。通过以这样的方式设计压模，即，在静止时使引导边缘不共平面，从而当在使用中出现偏斜时，由于压模可被设置成这样的形式，即，使引导边缘共平面或者基本上共平面，这种效果可被降低。尽管使引导边缘共平面是方便的，但是如果在整个压模上，在其压模腔的一个侧面上的一部分的引导边缘与在压模腔的另一个侧面上的部分对准，也会带来本发明的优点。

应该理解的是，通常凸出部分和凹入部分偏斜，并且在这些部分之间的相对偏斜是本发明所要补偿的。

尽管，这里描述的内容涉及偏斜，但是应该理解的是，在使用时施加在压模上的载荷也可能会使压模材料出现一些压缩，本发明也可用于克服在使用中由于这样的压缩而导致的与支承未对准相关的缺点。

所述压模腔最好被制成这样的形式，即，使其宽度从与其引导边缘相邻的最小部分处增大。这样的一种设置形式在后面被称为零支承压模。

本发明特别是适于采用零支承压模，这是由于较小的偏斜量能够导致这样的压模的支承总的未对准。在非零支承压模中，即使当出现偏斜时，每一个支承表面的一部分可能将仍然与相对支承表面上一部分保持对准。

所述压模腔可被成形以限定凸出部分和凹入部分，该凸出部分采用一种舌形部分的形式。在这样一种布置中，压模用于形成一种包括具有任意截面的至少一个细长沟槽的挤出部件。

所述压模腔可被成形以限定至少另一个舌形部分。所述压模主体可限定至少另一个压模腔。

所述压模主体可具有基本上为平面的前表面，一个沟槽可设置在该前表面中，所述压模腔的引导边缘被限定在所述压模腔和所述沟槽之间的相交部分处，所述沟槽具有不均匀的深度。

或者，所述压模主体可具有非平面的前表面，所述前表面被机加工以限定所述压模腔的引导边缘。

一个预成形腔可位于所述压模腔的上游，利用所述预成形腔能够使在穿过压模上的挤出速度达到均匀。所述预成形腔可具有不均匀的深度，从而具有不均匀的支承长度，和/或可具有不均匀的宽度。

在另一种布置中，所述压模可被设计成生产空心形式的挤出部件，所述凸出部分伸入到形成在所述凹入部分中的开口中。

根据本发明的另一个方面，提供一种制造挤压模的方法，所述方法包括计算压模的至少一部分在使用中的偏斜量并且围绕在所述压模的压模腔的至少一部分形成凹槽，所述凹槽具有不均匀的深度，选择凹槽的深度以便在使用中确保使在压模腔的一侧处的引导边缘与在压模腔的相对侧面处的引导边缘基本上对准。

通常利用一种磨削(grinding)方法形成所述凹槽，但是应该理解的是，也可使用其他方法。

所述计算可能的偏斜量的步骤通常利用一种有限元分析方法来实现。

下面将利用示例参照附图对本发明进行描述，在附图中：

图1是被挤压的铝件的截面图；

图2是用于挤出图1中所示元件的压模的一部分视图；

图3是图2中所示部分的放大图；

图4是沿着图3中的线4-4的示意性截面图；

图5是表示另一个实施例的与图4类似的视图；

图6是表示另一个压模的与图2类似的视图；

图7是表示图6中所示的一个压模腔的示意图；

图8是沿着图7中的线8-8的示意性截面图；

图9是表示另一个压模的与图6类似的视图；

图10是表示另一个压模的示意性截面图；以及

图11是表示图10中所示压模的平面图；以及

图12是表示用于制造图1至11中所示的压模的方法的一部分的示意图。

参见图1至图4，图1示出了形状比较复杂的被挤压的铝件10。元件10包括几个可被认为是沟槽形区域12的区域，这些区域包括基本上相互平行的翼14。形成图1中所示的几个沟槽区域12的成对的翼14在附图中用附图标记14a、14b和14c表示。

图2示出了用于生产元件10的挤压模的压模主体16的部分。压模主体16设有限定一对压模腔18的开口，每一个压模腔18被设计成用于生产元件10的形式。图3详细地示出了其中一个压模腔18。

如图3中所示，每一个压模腔18包括形状基本上与被挤压的元件10的截面形状相符的开口。压模腔18的宽度从与压模腔18的引导边缘18a、18b相邻的最小处增大(见图4)，因此该压模是零支承型压模。

压模主体16的引导表面基本上为平面形状，并且设有与压模腔18对准的凹槽20，并且凹槽20的形状与压模腔18的形状基本上相同，但宽度较大。另一个凹槽22(见图4)形成在凹槽20的底部中，凹槽22的形状也与压模腔18的形状基本上相同，但宽度较大。如图4中所示，压模腔的引导边缘18a，18b被限定在压模腔18和凹槽22之间的相交部分处。

如图3中清楚示出的，压模主体16中位于压模腔18中在使用中形成每一对翼14的部分之间的部分采用舌形部分24的形式，舌形部分24被接收在压模主体16的具有相应形状的凹入部分26内。在使用中，施加在被挤压的材料上的载荷易于使舌形部分24相对于凹入部分26偏斜。为了较小这样的偏斜使元件10的翼14倾斜的危险或者减小它们倾斜的程度，以这样的方式制造压模，即，当压模不使用时，使由舌形部分24的一部分限定的压模腔18的引导边缘18a与由凹入部分26的一部分限定的压模腔18的引导边缘不共平面，而且这样设置是较好的，即，舌形部分24的偏斜(图4中虚线所示位置)使与其相关的引导边缘18a比较接近包含与凹入部分26相关的引导边缘18b的平面，最好在相同的平面中。确保在使用中使引导边缘18a，18b基本上共平面，使侧向载荷施加在被挤压的材料上，从而可减小翼14的倾斜。

在图1至4中所示的实施例中，凹槽22的深度是不均匀的，而是如图4中所示的，包含深度较小的在压模腔18的一侧上的区域22a以及深度较大的在压模腔18的另一侧上的区域22b。区域22a设置在舌形部分24上并且选择区域22a，22b的深度以确保在使用时当舌形部分24处于其偏斜位置时使引导边缘18a、18b基本上共平面。

如果需要的话，在压模的一些部分中，凹槽22可相对于压模腔18的开口横向偏置，这样的横向偏置也使侧向载荷施加在被挤压的材料上以便以方便的形式对翼14的倾斜进行校正。例如，在翼14的倾斜量较小的情况下可使用该技术并且利用该技术可比较容易地对翼14的倾斜进行校正或者在采用提供深度不同的凹槽22部分的情况下是不适用的或者利用该技术不适于充分地校正倾斜。

尽管如上所述，在使用中，压模腔的引导边缘是共平面的或者基本上是共平面的，但这不是必需的。为了达到本发明的有益效果，必需的是，在使用中，在压模腔的相对侧面上的引导边缘相互对准或者基本上相互对准。在压模的一个部分的引导边缘所处的平面无需与压模的其他部分的引导边缘所处的平面相同。

图5示出了图1至图4的实施例的另一种选择方式。在图5的实施例中，不是利用凹槽22使引导边缘18a，18b不共平面，而是使压模主体16的引导表面不采用平面形式，而且采用这样的形状，即，例如使压模主体16中限定舌形部分24的部分的引导表面相对于限定凹入部分26的部分是升高的。

应该理解的是，在上述两个实施例中，引导边缘18a，18b的间隔在挤出的方向上例如从舌形部分24的尖端处的最大部分到远离其端部处的最小部分之间平稳地变化并且在压模的表面上是连续变化的。

尽管在上述实施例中，凹槽22采用平底形状，但是如果需要的话，它可采用具有一定角度的形状。如果需要的话，能够改变支承长度或者形状的流动控制预成形腔可被设置在压模腔的上游以确保在穿过压模的方向上的挤压速度基本上是均匀的。或者，能够改变支承长度的支承表面可设置在压模腔的引导边缘18a，18b的下游以达到该效果。另外，尽管在上述实施例中，舌形部分24采用侧面平行的形式，但是应该理解的是，这并不是必需的，本发明适用于具有任何形状的舌形部分的压模，例如舌形部分采用弯曲形状或者V形截面。图3中示出了几个V形舌形部分并且用附图标记28表示。

舌形部分偏斜的距离以及由此而导致的压模腔的引导边缘应该被分隔的距离在静止时是比较小的。图6示出了一个其中形成有四个压模腔18的压模，每一个压模腔18包括几个舌形部分24和相应的凹入部分26。图7是表示图6中所示的其中一个压模腔18的放大视图。在图7中，阴影区域是压模腔18。凹槽22形成在压模腔18的部分周围，从而使由舌形部分24限定的压模腔的部分的引导边缘18a位于一个平面中并且由凹入部分26所限定的引导边缘18b在该平面外。凹槽22仅形成在凹入部分26上并且具有不均匀的深度。凹槽22在不同位置处的深度标注在附图中。另外，凹槽22没有采用平底形式，而是如图8中所示采用具有一定角度的形状。

图9示出了用于生产具有另一种截面的元件的压模，该压模包括两个压模腔。压模主体所受到的载荷是不均匀的而且根据与压模主体的边缘之间的距离而改变。因此，位于压模中心附近的舌形部分的偏斜量与位于压模主体边缘附近的类似舌形部分的偏斜量有一定的不同量。因此，压模腔的引导边缘的间隔在静止时应该被改变，并且图9示出了在静止时引导边缘18a、18b在两个压模腔18周围的不同位置处的间隔。

图9与图2相比，应该看出的是，在图9中，两个压模腔相互之间是相同的，而图2中的压模腔是相互之间的镜像。最好在挤压被简化后立刻进行任何的处理步骤来生产相同的挤出产品。本发明的技术使包含几个能够生产相同的挤出产品的压模腔的压模被比较容易地制造。在图9中，腔室22的尺寸能够确保被挤压的金属的正确比例被提供给两个压模腔18。

图10和图11中所示的实施例不同于上述的实施例，不同之处在于，它适于空心部件的挤压成形。该压模包括限定有多个开口的凹入部分30。每一个开口接收凸出部分32的一部分。凸出部分32和凹入部分30之间限定了压模腔18。每一个压模腔18采用零支承形式并且包括由凸出部分32和凹入部分30限定的引导边缘18a。如上所述，凸出部分32在使用中将相对于凹入部分30偏斜。这样的偏斜在常规的实施例中将使引导边缘18a，18b不对准。根据本发明，该压模是这样设计的，即，在静止时，由凸出部分32所限定的引导边缘18a在挤出方向上与由凹入部分30限定的引导边缘分隔开，这样在使用中，凸出部分32的偏斜使引导边缘18a，18b的间隔减小，这样例如能够减小圆形截面的挤出部件变为椭圆形的趋势。引导边缘18a，18b的间隔在挤出方向上最好被减小到零，但是在使用中，在一些情况下使所述间隔减小到很小的数值也是可以接收的。

为了制造本发明所涉及的挤压模，需要确定压模的每一个部分在使用中的偏斜量。在已经确定偏斜后，可将压模设计成确保对于压模的所有部分在使用条件下在其偏斜时使在压模腔的一侧处的引导边缘与在压模腔的相对侧面处的引导边缘对准或者基本上对准。

可利用许多技术来确定偏斜量。例如，本领域技术人员能够根据自己的知识确定比较精确地确定可能出现的偏斜量。在另一种技术中，可利用计算机模型确定压模可能受到的作用力以及这些部分可能出现的偏斜。该模型方便地使用一种有限元分析手段。在另一种技术中，具有压模腔以及与被制造的压模类似的其他特征的压模可具有施加在其上的载荷以及检测其各部分的偏斜。

在已经确定可能的偏斜后，凹槽形成在压模腔周围，凹槽被形成以及特别是凹槽的深度被控制以确保在其偏斜状态下出现适当的引导边缘的对准。利用一种磨削方法能够方便地形成凹槽。图12示出了具有截锥形的磨削表面42的磨削轮40。以能够围绕与挤压方向成一定角度的轴线的方式安装所述磨削轮40以形成凹槽，所述凹槽的底部相对于压模的前表面成10度的角度。轮40的直径较合适地约为15毫米。

为了提高压模的耐磨度，最好还采用一种渗氮工艺。

尽管如上所述，可使用一种磨削工艺形成所述凹槽，但是如果需要的话，也可采用其他技术。

Claims (10)

1.一种挤压模，所述挤压模包括压模主体，所述压模主体中形成有压模腔，压模主体限定了伸入到凹入部分中的凸出部分，其中当压模处于不使用的状态时，压模腔中由凸出部分限定的部分的引导边缘和压模腔中由凹入部分限定的相对部分的引导边缘相互之间不是对准的。

2.如权利要求1所述的压模，其特征在于，所述引导边缘相互分隔开一定距离，从而在使用时凸出部分的偏斜使引导边缘基本上对准。

3.如权利要求1或者2所述的压模，其特征在于，在压模上提供深度不均匀的凹槽，至少一个引导边缘的至少一部分被限定在所述压模腔和所述凹槽之间的相交部分处。

4.如上述任何一项权利要求所述的压模，其特征在于，所述压模腔采用零支承形式。

5.如上述任何一项权利要求所述的压模，其特征在于，所述凸出部分和凹入部分相互配合以便在使用中产生具有至少一个沟槽形区域的挤压件。

6.如上述任何一项权利要求所述的压模，其特征在于，所述凸出部分和凹入部分相互配合以便在使用中产生包括至少一个空心区域的挤压件。

7.一种制造挤压模的方法，包括确定所使用的压模的至少一部分的偏斜量，并且围绕在所述压模的压模腔的至少一部分形成凹槽，所述凹槽具有不均匀的深度，选择凹槽的深度以便确保在使用中压模腔的一侧的一部分的引导边缘与压模腔的相对侧的一部分的引导边缘基本上对准。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用一种磨削技术形成所述凹槽。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用一种有限元分析方法确定偏斜量。

10.一种基本上如前面参照附图所描述的挤压模。

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