一种挤压模具与模垫配合结构的制作方法

1.本发明涉及铝型材挤压模具技术领域，尤其涉及一种铝合金挤压模具及模垫的配合结构。


背景技术：

2.随着挤压铝型材的应用越来越广泛，铝型材的结构设计也越来越复杂。现有技术中，常见的挤压模具01和模垫02的配合结构如图1所示。在挤压一些又宽又薄的型材架构或者有较大舌比的悬臂型材时，由于挤压模具01受压面大，挤压过程中会受到很大的向前压力，当挤压模具01本身的强度低于所受压力时，就会出现挤压模具01的弹性变形，如图2所示。
3.然而，对于挤压模具这种精密件而言，因相应的工业材挤压铝型材的尺寸公差就极小，当模具出现变形极易导致出来的挤压铝型材的尺寸发生变化，从而无法满足客户要求。而且，因为挤压模具设计必须要综合考虑金属在模具内的流动情况，不同位置的摩擦距离、工作带长度、厚度等都是重要影响因素，需要考虑各类因素进行设计来保证流速平衡。但是，当模具出现弹性变形后，壁厚厚度出现变化，工作带的角度也同样会出现大的变化，这样会极大影响模具内金属的流动速度，从而导致挤压铝型材出料变形、尺寸变化等问题缺陷。
4.针对这种问题，现有技术中，一般采用以下几种解决办法：1）减小模具后空刀与工作带的距离，加大支撑力度；2）使用更高强度的模具钢材；加厚模具；3）使用更贴合的模垫等办法。但是，现有的这些手段仍无法阻止模具本身的弹性变形，只能尽量减轻，效果很不理想。
5.有鉴于此，如何通过更好的方法减小模具的弹性变形，进而提升出料型材的尺寸稳定性，减小出料型材的变形具有十分重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种挤压过程中模具本身的变形量小、挤压型材的尺寸稳定性及精度高的挤压模具与模垫配合结构。
7.为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
8.一种挤压模具与模垫的配合结构，包括装配在一起的挤压模具和模垫，其特征在于，在所述挤压模具的后空刀部位设有向外突出的套接柱，在所述模垫上设有套接槽，所述套接柱嵌合于所述套接槽内，所述套接槽用于阻止挤压模具向外侧的弹性变形。
9.更为优选的是，所述套接柱与所述套接槽的形状一致，所述套接柱的母线和轴线相互平行，所述套接柱与所述套接槽之间为平嵌结构。
10.更为优选的是，所述套接柱为圆柱形；挤压型材的外接圆在模垫外接圆的30%以内，所述套接柱的突出长度不超过所述挤压模具和所述模垫中较薄那个厚度的30%。
11.更为优选的是，所述套接柱为椭圆柱形或长方体形；所述套接柱的突出长度不超
过所述挤压模具和所述模垫中较薄那个厚度的20%，所述套接槽的最小壁厚不小于模垫外接圆直径的20%。
12.更为优选的是，所述套接柱与所述套接槽的形状一致，所述套接柱为一端大、一端小的锥台状，所述套接柱与所述套接槽之间为斜嵌结构。
13.更为优选的是，所述套接柱为圆柱形；挤压型材的外接圆在模垫外接圆的60%以内，所述套接柱的突出长度不超过所述挤压模具和所述模垫中较薄那个厚度的30%。
14.更为优选的是，所述套接柱为椭圆锥台状或长方形锥台状；所述套接柱的突出长度不超过所述挤压模具和所述模垫中较薄那个厚度的25%，所述套接槽的最小壁厚不小于模垫外接圆直径的15%。
15.更为优选的是，所述套接柱的突出长度不大于所述套接槽的深度。
16.更为优选的是，所述模垫为硬度在44-52hrc的h13钢材制件。
17.更为优选的是，所述套接槽的底部转角处为倒圆角结构。
18.本发明的有益效果是：经本发明人长期实践研究发现，传统的挤压模具与模垫配合为平面配合，相互间的受力只有一个水平方向。虽然挤压模具外侧有模套束缚，且更外侧有部分的模座束缚。然而，因为模套本身的材料强度低于挤压模具，且模座并不能全包裹束缚模具，所以当中心压力过大时，因为挤压模具后空刀的空心结构，仍会出现向外侧的弹性变形，严重时甚至会导致挤压模具卡死在模座上。
19.为此，本发明在传统的平面配合结构的基础上，给挤压模具后空刀部位额外增加一个束缚套，从而阻止挤压模具向外侧的弹性变形。具体束缚方式为：在挤压模具的后空刀部位设有向外突出的套接柱，在模垫上设有套接槽，套接柱嵌合于套接槽内，利用套接槽来阻止挤压模具向外侧的弹性变形，从而有效减少模具本身的变形量，使得挤压型材的尺寸稳定性及精度更高。经实际生产验证，使用本发明提供的这种挤压模具与模垫的配合方式后，在挤压一些又宽又薄的型材架构或者有较大舌比的悬臂型材时，挤压模具的弹性变形量与平面配合结构相比可以缩减30%-80%，尺寸精度更容易得到保证，挤压型材变形状况大幅减少。
附图说明
20.图1所示为现有的挤压模具与模垫的配合结构示意图。
21.图2所示为图1中挤压模具发生弹性变形后的示意图。
22.图3所示为本发明实施例1提供的挤压模具与模垫的配合结构示意图。
23.图4所示为本发明实施例2提供的挤压模具与模垫的配合结构示意图。
24.附图标记说明。
25.01：挤压模具，02：模垫。
26.1：挤压模具，2：模垫。
27.1-1：套接柱，1-2：后空刀部位，2-1：套接槽。
具体实施方式
28.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向
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、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
29.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
31.在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征
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之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
32.下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
34.经本发明人长期实践研究发现，传统的挤压模具与模垫配合为平面配合，相互间的受力只有一个水平方向。虽然挤压模具外侧有模套束缚，且更外侧有部分的模座束缚。然而，因为模套本身的材料强度低于挤压模具，且模座并不能全包裹束缚模具，所以当中心压力过大时，因为挤压模具后空刀的空心结构，仍会出现向外侧的弹性变形，严重时甚至会导致挤压模具卡死在模座上。
35.为此，本发明提出，在传统的平面配合结构的基础上，给挤压模具后空刀部位额外增加一个束缚套，从而阻止挤压模具向外侧的弹性变形。下面通过两种不同的束缚套结构设计来详细阐述本发明。
36.实施例1。
37.如图3所示，一种挤压模具与模垫的配合结构，包括装配在一起的挤压模具1和模垫2，其中，在所述挤压模具1的后空刀部位1-2处设有向外突出的套接柱1-1，在所述模垫2上设有套接槽2-1，所述套接柱1-1嵌合于所述套接槽2-1内，所述套接槽2-1用于阻止挤压模具向外侧的弹性变形。
38.本实施例中，所述套接柱1-1与所述套接槽2-1之间为平嵌结构，两者之间的嵌合间隙可以根据实际需要进行设置。在这里，平嵌结构是指：套接柱1-1的母线和轴线相互平行，套接槽2-1的形状与套接柱1-1的形状一致。比如，套接柱1-1和套接槽2-1均为圆柱形结构。
39.特别地，为取得最佳的束缚防弹性变形效果，优选挤压型材的外接圆在模垫外接圆的30%以内，优选所述套接柱1-1的突出长度不超过挤压模具1和模垫2中较薄那个厚度的30%。这样，模垫2的侧边厚度可以提供足够的支撑强度。
40.如果挤压型材为宽薄结构，即外接圆大但是高度小的情况，可以将套接柱1-1设计为椭圆柱体或长方体，并设计套接槽2-1的最小壁厚不小于模垫2外接圆直径的20%，设计所述套接柱1-1的突出长度不超过挤压模具1和模垫2中较薄那个厚度的20%；以确保套接槽2-1能够提供足够的支撑强度。
41.显然，在其他实施方式中，根据实际需要的不同，还可以将套接柱和套接槽设置成其他不规则柱状，只要确保套接槽和套接柱之间能够相互嵌合、并阻止挤压模具向外侧的弹性变形即可；不限于以上举例。
42.进一步地，优选所述套接柱1-1的突出长度不大于所述套接槽2-1的深度。这样，当挤压模具1和模垫2装配在一起后能相互贴合，具有最佳的阻止挤压模具向外侧弹性变形的效果。
43.更进一步地，优选所述模垫2为硬度在44-52hrc的h13钢材制件，以确保具备足够的强度以束缚挤压模具1的变形。优选所述套接槽2-1的底部转角处为倒圆角结构，避免局部应力过大出现撕裂。
44.实施例2。
45.结合图4所示，本实施例提供的一种挤压模具与模垫的配合结构，其与实施例1基本一致，区别在于，所述套接柱1-1与所述套接槽2-1之间为斜嵌结构，即，所述套接柱1-1与所述套接槽2-1均为一端大、一端小的锥台状。
46.当所述套接柱1-1与所述套接槽2-1之间为斜嵌结构时，挤压模具的型材腔可以做得更大，适用于挤压型材外接圆在模垫外接圆60%以内的挤压模具；同样地，这时的套接柱1-1的突出长度不超过挤压模具1和模垫2中较薄那个厚度的30%。这样，模垫2的侧边厚度可以提供足够的支撑强度。
47.如果挤压型材为宽薄结构，即外接圆大但是高度小的情况，可以将套接柱1-1设计为类椭圆锥体，并设计套接槽2-1的最小壁厚不小于模垫2外接圆直径的15%，设计套接柱1-1的突出长度不超过挤压模具1和模垫2中较薄那个厚度的25%；以确保套接槽2-1能够提供足够的支撑强度。
48.经实际生产验证，使用本发明提供的这种挤压模具与模垫的配合方式后，在挤压一些又宽又薄的型材架构或者有较大舌比的悬臂型材时，挤压模具的弹性变形量与平面配合结构相比可以缩减30%-80%，尺寸精度更容易得到保证，挤压型材变形状况大幅减少。
49.通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。