專利名稱：用于擠壓機的擠壓工具和擠壓機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及用于才齊壓才幾的才齊壓工具和 擠壓機。
背景技術(shù)：
雙動式擠壓機一般包括擠壓模l、擠壓針2、大針3 (擠壓針與大針組成擠 壓工具)、擠壓軸4、擠壓墊5、擠壓筒內(nèi)襯6等(參見圖la)。雙動式擠壓積』 主要用于加工無縫管材，以加工鋁合金無縫管材為例，在進行擠壓加工時， 擠壓模l、擠壓針2、大針3、擠壓筒內(nèi)襯6均處于靜止狀態(tài)，擠壓軸4推動擠壓 墊5前進，擠壓墊5則推動裝入擠壓筒內(nèi)襯6的鋁錠7從擠壓模1中流出，從而生 產(chǎn)出鋁無縫管材8，直至鋁錠7全部被擠壓出擠壓筒內(nèi)襯6。
在擠壓加工過程中，擠壓針2會對流動的鋁錠7產(chǎn)生一個與鋁錠7流動方向 (即擠壓軸4前進方向)相反的摩擦力，與此同時，擠壓針2也受到一個沿擠 壓軸4前進方向的巨大軸向拉力。該軸向拉力會造成擠壓針2與大針3的連接端 面9 (圓周)產(chǎn)生較大的拉伸縫隙IO (請參見圖lb和圖lc),高壓強的鋁金屬、 石墨潤滑油等異物11隨之侵入擠壓針2和大針3的螺紋連接處12,導致螺紋卡 死而無法拆卸擠壓針2。
目前，擠壓針2與大針3之間的密封是釆取在擠壓針2和大針3結(jié)合處加工 一個相應的錐度，形成一個錐環(huán)面密封13 (參見圖ld)。但由于錐環(huán)面密封 不是軸向密封，在巨大的軸向拉力的作用下，擠壓針2與大針3的連接端面9依 然會出現(xiàn)較大的拉伸縫隙10而侵入異物11 (參見圖le)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供用于擠壓機的擠壓工具和擠壓機，以解 決擠壓針與大針的連接端面在巨大的軸向拉力下無法形成密封，進而導致鋁 金屬、石墨潤滑油等異物進入擠壓針和大針的螺紋連接處使螺紋卡死的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種擠壓工具，包括擠壓針和與所述擠壓針連接的大針，所述大針的內(nèi) 表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽，所述擠壓針的外表面上設置有截面呈臺 階狀、且與所述凹槽形成軸向密封環(huán)的凸起，和/或，
所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述擠壓針形成軸向密 封環(huán)的凸起；
上述軸向密封環(huán)位于所述擠壓針和所述大針的螺紋連接處之前。 一種擠壓機，包括擠壓工具，所述擠壓工具包括擠壓針和大針，所述大 針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽，所述擠壓針的外表面上設置有截 面呈臺階狀、且與所述凹槽形成軸向密封環(huán)的凸起，和/或，
所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述擠壓針形成軸向密 封環(huán)的凸起；
所述軸向密封環(huán)位于所述擠壓針和所述大針的螺紋連接處之前。 從上述技術(shù)方案可以看出，在本發(fā)明中，擠壓針與大針之間形成了軸向 密封環(huán)，在擠壓加工過程中，雖然擠壓針和大針的連接端面出現(xiàn)拉伸縫隙， 但由于軸向密封環(huán)在徑向上的尺寸基本未發(fā)生變化，因此擠壓針與大針之間 的密封未被破壞。異物盡管可以侵入拉伸縫隙中，但卻無法繼續(xù)前進至擠壓 針和大針的螺紋連接處，從而避免了螺紋被卡死這一現(xiàn)象的發(fā)生。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實 施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面 描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講， 在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖la為雙動式擠壓機結(jié)構(gòu)示意圖lb為擠壓針與大針連接示意圖lc為異物進入擠壓針與大針的螺紋連接處的示意圖ld為現(xiàn)有技術(shù)的錐環(huán)面密封示意圖le為異物侵入錐環(huán)面密封處的示意4圖2a為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具整體結(jié)構(gòu)示意圖2b為本發(fā)明實施例所提供的大針結(jié)構(gòu)示意圖2c為本發(fā)明實施例所提供的擠壓針結(jié)構(gòu)示意圖2d為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具密封機理示意圖2e為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具又一整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2f為本發(fā)明實施例所提供的大針又一結(jié)構(gòu)示意圖2g為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具另一整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2h為本發(fā)明實施例所提供的大針另一結(jié)構(gòu)示意圖2i為本發(fā)明實施例所提供的擠壓針另一結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例所提供的擠壓機結(jié)構(gòu)示意圖4a為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具整體結(jié)構(gòu)示意圖4b為本發(fā)明實施例所提供的擠壓針結(jié)構(gòu)示意圖4c為本發(fā)明實施例所提供的大針結(jié)構(gòu)示意圖4d為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具密封機理示意圖5為本發(fā)明實施例所提供的擠壓工具又一整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而 不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作 出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
擠壓針和大針合稱為擠壓工具，是擠壓機中生產(chǎn)無縫管材的關(guān)鍵工具， 大針可與不同規(guī)格的擠壓針相配合使用。在加工無縫管過程中，擠壓針與大 針的連接端面可能會出現(xiàn)較大的拉伸縫隙，異物進而可以侵入擠壓針與大針 的螺紋連接處造成螺紋卡死。而在生產(chǎn)過程中，如果要生產(chǎn)不同規(guī)格的品種， 就必須更換不同規(guī)格的擠壓針(如要生產(chǎn)外徑規(guī)格不同的品種，還需更換不 同規(guī)格的擠壓模)。此時，如果擠壓針與大針的螺紋連接處被異物卡死，擠 壓針就難以拆卸，致使擠壓針和大針損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生。在無法拆卸擠壓針的情況下，通常需將擠壓針和大針整體拆卸下來再重新更換一套，而如此 更換一次所需的時間在三小時以上，嚴重影響了生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。
有鑒于此，本發(fā)明實施例公開了擠壓工具，以解決擠壓針與大針的連接 端面在巨大的軸向拉力下無法密封，進而導致鋁金屬、石墨潤滑油等異物進 入擠壓針和大針的螺紋連接處使螺紋卡死的問題。
請參照圖2a至圖2c，該擠壓工具包括擠壓針2和大針3,大針3的內(nèi)表 面上設置有截面呈臺階狀的凹槽14，而擠壓針2的外表面上則"i殳置有截面呈 臺階狀、且與凹槽14形成軸向密封環(huán)的凸起15。需要說明的是，在這一結(jié)構(gòu) 中，軸向密封環(huán)為大針3的凹槽14與擠壓針2的凸起15之間的間隙，如果 沒有該間隙，擠壓針2將無法相對于大針3作運動，即擠壓針2無法擰入大 針3。同時，該間隙還可防止鋁金屬、石墨潤滑油等異物進入擠壓針2和大針 3的螺紋連接處12,具有密封功能。由于要阻止異物進入螺紋連接處12，所 以上述軸向密封環(huán)位于擠壓針2和大針3的螺紋連接處12之前。
為了達到更可靠的密封效果、防止和彌補加工誤差，擠壓針2的外表面 上還可設置多個凸起15,而大針3的內(nèi)表面上也相應的設置多個凹槽14以與 凸起15形成多個軸向密封環(huán)。
可以看出，在加工無縫管過程中，雖然巨大的軸向拉力仍會造成擠壓針2 與大針3的連接端面9產(chǎn)生較大的拉伸縫隙10，參見圖2d,且凹槽14與凸 起15之間也產(chǎn)生了較大的間隙201，但由于凹槽14與凸起15形成的軸向密 封環(huán)在徑向上的尺寸基本未發(fā)生變化，因此擠壓針2與大針3之間的密封未 被破壞。異物11盡管可以侵入拉伸縫隙10中，卻無法繼續(xù)前進至間隙201, 進而無法侵入擠壓針2和大針3的螺紋連接處，從而避免了螺紋被卡死，擠 壓針無法拆卸這一情況的出現(xiàn)。
圖2e和圖2f示出了另外一種擠壓工具，包括擠壓針2和大針3，在大針 3的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與擠壓針2形成軸向密封環(huán)的凸起16。 需要指出的是，在該結(jié)構(gòu)中，軸向密封環(huán)指的是大針3的凸起16與擠壓針2 之間的間隙，且位于擠壓針2和大針3的螺紋連接處12之前。
圖2e示出的擠壓工具避免螺紋被卡死的機理與圖2a示出的^^壓工具的 相類似，在此不作贅述。同理，為了達到更可靠的密封效果、防止和彌補加工誤差，大針3的內(nèi) 表面上可設置多個凸起16 (請參見圖2f ),從而與擠壓針2形成多個軸向密 封環(huán)。在具體實施中，可在大針3的內(nèi)表面上加工出環(huán)狀溝槽201 (也稱為儲 查環(huán))，儲查環(huán)201的兩側(cè)則可形成兩個凸起16,儲查環(huán)202可用于對侵入 的異物進行儲存，在一定程度上避免異物繼續(xù)向螺紋方向入侵。
另外，請參見圖2g、圖2h和圖2i,在其他實施例中，大針3的內(nèi)表面 上既設置有截面呈臺階狀、且與擠壓針2形成軸向密封環(huán)的凸起16,又設置 有截面呈臺階狀的凹槽14,而設置在擠壓針2外表面上的、截面呈臺階狀凸 起15與凹槽14形成軸向密封環(huán)。
與上述擠壓工具相對應，本發(fā)明實施例同時還提供了一種擠壓機，圖3 示出了其一種結(jié)構(gòu)，包括擠壓模l、擠壓針2、大針3、擠壓軸4、擠壓墊5、 擠壓筒內(nèi)襯6、擠壓筒外襯17、模架18、擠壓針支承19等。上述擠壓機主要 用于加工無縫管材，以加工鋁合金無縫管材為例，其工作流程如下
首先加熱擠壓機的擠壓筒內(nèi)、外襯，再加熱擠壓模l、擠壓針2、大針3 (擠壓針2與大針3連接后在工具加熱爐中加熱)，并將加熱好的擠壓模1 、 擠壓針2和大針3分別裝入模架18內(nèi)和擠壓針支承19上。此時，擠壓軸4、 擠壓針2處于設備原始位置，即擠壓針2處于擠壓軸4內(nèi)并與擠壓筒內(nèi)襯6 的右端面相距1米，以便于空芯鋁錠7和擠壓墊5裝入擠壓筒內(nèi)襯6內(nèi)。隨 后，將加熱到一定溫度的空芯鋁錠7用擠壓軸4裝入擠壓筒內(nèi)襯6，擠壓軸4 (空芯)退出擠壓筒內(nèi)襯6,而擠壓機的穿孔缸(圖3中未顯示)帶動擠壓針 支承19、擠壓針2和大針3穿出擠壓軸4。然后再把擠壓墊5 (空芯)裝在大 針3上，并在擠壓針2、大針3與擠壓墊5的接觸圓環(huán)端面上涂抹石墨潤滑油。 之后，擠壓軸4和擠壓針支承19推動擠壓針2和大針3同時前進。擠壓軸4 到達一定的位置時停止前進，而擠壓針2和大針3繼續(xù)前進，直至4齊壓針2 前進到圖3所示的位置(此時擠壓針2和大針3已穿過空芯鋁錠7)時，擠壓 針2和大針3才停止前進并保持靜止狀態(tài)。隨后，擠壓軸4再次前進，并推 動擠壓墊5和空芯鋁4走7向前運動。此時，，齊壓加工過程開始，熱空芯鋁4走7 在擠壓墊5的推動下從擠壓模1中流出，形成鋁無縫管材8,當空芯鋁錠7全 部被擠壓出擠壓筒內(nèi)襯6外后，擠壓加工過程結(jié)束。在擠壓加工過程中，擠壓針2會對流動的鋁4走7產(chǎn)生一個與鋁錠7流動 方向(即擠壓軸4前進方向)相反的摩擦力。同時，擠壓針2也受到一個沿 擠壓軸4前進方向的巨大軸向拉力。擠壓針與大針的螺紋連接處在此巨大的 軸向拉力作用下會發(fā)生拉伸變形，再加上螺紋連接處本來就可能因螺紋加工 不標準而存在有一定間隙(即使螺紋加工標準，但是螺紋連接處如沒有間隙 螺紋肯定擰不進去，即擠壓針、大針無法連接)，擠壓針與大針的連接端面 因此出現(xiàn)較大的拉伸縫隙，這樣就破壞了擠壓針與大針連接處的密封面。密 封面受到破壞后，高壓強的鋁金屬(鋁渣)、石墨潤滑油等異物將進入擠壓 針和大針的螺紋連接處，導致螺紋卡死。
為此，可在大針3的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽14,而在擠壓 針2的外表面上則設置有截面呈臺階狀、且與凹槽14形成軸向密封環(huán)的凸起 15,請參見圖4a、圖4b和圖4c。上述軸向密封環(huán)位于擠壓針2和大針3的 螺紋連接處12之前。 一般情況下，優(yōu)先考慮將凹槽14設置在端面9處，并 在大針強度允許的情況下，將凹槽14的臺階面401設計得越靠近外圏402越 好，參見圖4c。
現(xiàn)有技術(shù)中的錐環(huán)面密封只可實現(xiàn)一級(次)密封。為了達到更可靠的 密封效果、防止和彌補加工誤差，擠壓針2的外表面上還可設置多個凸起15, 而大針3的內(nèi)表面上也相應的設置多個凹槽14以與凸起15形成多個軸向密 封環(huán)，請參見圖4a。
可以看出，在加工無縫管過程中，雖然巨大的軸向拉力仍會造成擠壓針2 與大針3的連接端面9產(chǎn)生較大的拉伸縫隙10,參見圖4d,且凹槽14與凸 起15之間也產(chǎn)生了較大的間隙201,但由于凹槽14與凸起15形成的軸向密 封環(huán)在徑向上的尺寸基本未發(fā)生變化，因此擠壓針2與大針3之間的密封未 被破壞。異物11盡管可以侵入拉伸縫隙10中，卻無法繼續(xù)前進至間隙201， 進而無法侵入擠壓針2和大針3的螺紋連接處，從而避免了螺紋被卡死，擠 壓針無法拆卸這一情況的出現(xiàn)。
當然，也可以選用上述圖2e和圖2f示出的結(jié)構(gòu)，同樣可以防止異物繼 續(xù)前進至擠壓針和大針的螺紋連接處，避免螺紋被卡死擠壓針無法拆卸這一 情況的出現(xiàn)。在擠壓針2與大針3的連接處有兩個比較大的空隙，分別為空位20和退 刀槽21,參見圖5?？瘴?0的作用是擰擠壓針2時確保連接端面9緊緊貼合， 防止擠壓針2檸不到位，而退刀槽21是在加工螺紋時留下的加工工藝槽。雖 然設置在端面9處的凹槽14與凸起15形成的軸向密封環(huán)可以防止鋁渣侵入， 但石墨潤滑油還有可能侵入空位20乃至退刀槽21中，進而進入擠壓針2和 大針3的螺紋連接處12。為防止石墨潤滑油侵入退刀槽21，可在大針3的內(nèi) 表面上加工出環(huán)狀溝槽501 (也稱為儲查環(huán))，而儲查環(huán)501的兩側(cè)(控制孔 和軸的配合間隙)則形成兩個截面呈臺階狀、并與擠壓針2配合形成軸向密 封環(huán)的凸起16。儲查環(huán)501還可對侵入的異物進行儲存，從而在一定程度上 避免異物繼續(xù)向螺紋方向入侵。
此外，擠壓針2的材料可為H13(4Cr5MoSiVl)電渣重熔鋼，這是因為擠壓 針2常在400°C-450。C的高溫下工作，而H13電渣重熔鋼在400°C-500°C時的 機械性能最好。
從上述的實施例可以看出，在擠壓加工過程中，雖然擠壓針和大針的連 接端面出現(xiàn)了拉伸縫隙，但由于軸向密封環(huán)在徑向上的尺寸基本未發(fā)生變化 (即使有變化也是一種彈性變形)，因此擠壓針與大針之間的密封未被^^壞。 異物盡管可以侵入外圈很小部分的拉伸縫隙中，卻無法繼續(xù)前進至擠壓針和 大針的螺紋連接處。這樣就保證了螺紋的清潔干凈，使更換擠壓針變得輕松、 快捷和方便。從而大大縮短了擠壓針的更換時間，帶來了良好的經(jīng)濟效益。
需指出的是，上述軸向密封設計可廣泛應用于軸向運動的部件或元件上， 例如液壓元件的間隙式密封"^殳計、壓力加工和壓^t壽加工、4交高溫度的工作環(huán) 境的密封元件等，在實際應用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進行靈活設計。
本說明書中各個實施例釆用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都 是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用 本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易 見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下， 在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
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權(quán)利要求
1、一種擠壓工具，包括擠壓針和與所述擠壓針連接的大針，其特征在于所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽，所述擠壓針的外表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述凹槽形成軸向密封環(huán)的凸起，和/或，所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述擠壓針形成軸向密封環(huán)的凸起；上述軸向密封環(huán)位于所述擠壓針和所述大針的螺紋連接處之前。
2、 如權(quán)利要求1所述的擠壓工具，其特征在于，所述軸向密封環(huán)的數(shù)量 至少為一個。
3、 一種擠壓機，包括擠壓工具，所述擠壓工具包括擠壓針和大針，其特 征在于所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽，所述擠壓針的外表面 上設置有截面呈臺階狀、且與所述凹槽形成軸向密封環(huán)的凸起，和/或，所述大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述擠壓針形成軸向密 封環(huán)的凸起；上述軸向密封環(huán)位于所述擠壓針和所述大針的螺紋連接處之前。
4、 如權(quán)利要求3所述的擠壓機，其特征在于，所述軸向密封環(huán)的數(shù)量至少為一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種擠壓工具，該擠壓工具包括擠壓針和大針，大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀的凹槽，擠壓針的外表面上設置有截面呈臺階狀、且與所述凹槽形成軸向密封環(huán)的凸起，和/或，大針的內(nèi)表面上設置有截面呈臺階狀、且與擠壓針形成軸向密封環(huán)的凸起；上述軸向密封環(huán)位于擠壓針和大針的螺紋連接處之前。本發(fā)明同時還公開了一種使用上述擠壓工具的擠壓機?？梢?，在擠壓加工過程中，雖然擠壓針和大針的連接端面出現(xiàn)拉伸縫隙，但由于軸向密封環(huán)在徑向上的尺寸基本未發(fā)生變化，因此擠壓針與大針之間的密封未被破壞。異物盡管可以侵入拉伸縫隙中，但卻無法繼續(xù)前進至擠壓針和大針的螺紋連接處，從而避免了螺紋被卡死這一現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號B21C25/00GK101623713SQ20091016187
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者何利軍 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司