7系鋁合金大型擠壓模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種7系鋁合金大型擠壓模具，屬于大型擠壓模具【技術(shù)領(lǐng)域】，包括上模、下模、對所述上模、下模進行限位的定位銷和進行聯(lián)結(jié)固定的螺釘，所述上模設(shè)置有分流橋、分流孔和模芯，下模設(shè)置有焊合室、模孔型腔、工作帶和空刀，所述分流橋設(shè)置有橋墩，所述焊合室設(shè)置為蝶形形腔，所述工作帶設(shè)置有冷卻裝置。通過分流橋兩端添置橋墩，有效解決因分流橋強度不足而引起斷裂的問題；通過采用蝶形焊合室，減小擠壓阻力，從而提高了擠壓產(chǎn)品焊縫質(zhì)量；通過在下模工作帶處設(shè)置冷卻裝置，解決了模具熱疲勞問題和擠壓產(chǎn)品粗晶環(huán)問題，最終將7系鋁合金大型擠壓模具的使用壽命提高到20～25噸/模,基本接近國際先進水平。
【專利說明】7系鋁合金大型擠壓模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及大型擠壓模具【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種7系鋁合金大型擠壓模具。

【背景技術(shù)】
[0002] 軌道交通用鋁型材在成擠壓型時，由于型材規(guī)格較普通型材要大，模具承受較大 的抵抗阻力，所以極易出現(xiàn)堵模，金屬流動困難，導(dǎo)致焊合質(zhì)量不良等問題。目前德國、意大 利、韓國、日本等國家的大型擠壓模具制造技術(shù)處于比較領(lǐng)先地位，我國尚處起步階段，主 要體現(xiàn)在模具使用壽命上，國內(nèi)平均使用壽命10噸/模，而國外平均分流組合模使用壽命 在20?25噸/套，差距較大。
[0003] 尤其是7系鋁合金型材，由于加入了鋅、鉛、鎂和銅等合金元素，材料硬度加大，成 型時模具的擠壓應(yīng)力也隨之增大，易導(dǎo)致：分流橋早期斷裂、材料熱疲勞及焊縫質(zhì)量差等問 題，從而進一步降低影響模具使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種7系鋁合金大型擠壓模具，通過分流橋底添置橋墩、下 模工作帶設(shè)置冷卻裝置、采用蝶形焊合室等結(jié)構(gòu)改進，分別解決了模具的分流橋早期斷裂、 材料熱疲勞和焊縫質(zhì)量差等問題，最終提高了模具使用壽命和擠壓產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量。
[0005] 本發(fā)明的7系鋁合金大型擠壓模具，包括上模、下模、對所述上模、下模進行限位 的定位銷和進行聯(lián)結(jié)固定的螺釘，所述上模設(shè)置有分流橋、分流孔和模芯，下模設(shè)置有焊合 室、?？仔颓?、工作帶和空刀，其特征在于：所述分流橋設(shè)置有橋墩，所述焊合室設(shè)置為蝶形 形腔，所述工作帶設(shè)置有冷卻裝置。所述橋墩為設(shè)置在分流橋根部比分流橋橋身厚的部分， 與分流橋橋身圓弧過渡。
[0006] 由于在分流橋根部設(shè)置有比分流橋橋身厚的橋墩，一方面可以提高分流橋自身的 結(jié)構(gòu)強度，可承受更大的擠壓阻力和擠壓力矩；另一方面由于橋墩比橋身厚且與橋身圓弧 過渡，增大了與擠壓金屬接觸面積，分散在分流橋內(nèi)表面單位面積上的金屬減少，有利于金 屬的流動，減少了擠壓阻力，有效解決了分流橋早期斷裂的問題；焊合室采用蝶形形腔，由 于沒有結(jié)構(gòu)上的死區(qū)，避免了金屬停留在死區(qū)內(nèi)影響金屬的流動性問題，從而提高焊縫質(zhì) 量；在下模工作帶處設(shè)置冷卻裝置，可以有效降低擠壓過程中的模具溫度的變化值，減少材 料發(fā)生熱疲勞問題。
[0007] 進一步，所述冷卻裝置包括液氮系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。由于液氮低溫在_196°C以 下，可對模具迅速降溫，從而避免模具在工作中溫度變化較大引起熱疲勞問題，通過溫度控 制系統(tǒng)對模具溫度進行實時監(jiān)控，避免模具溫度忽高忽低，使模具溫度始終保持在恒定范 圍內(nèi)，有利于提高擠壓速度及產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
[0008] 進一步，所述工作帶處還設(shè)置有用于存貯液氮的冷卻結(jié)構(gòu)。在工作帶處設(shè)置與擠 壓型材形狀相近的冷卻結(jié)構(gòu)，可以迅速且均勻的降低擠壓型腔和擠壓產(chǎn)品的溫度，一方面 避免擠壓產(chǎn)品表面溫度差異過大導(dǎo)致裂口或變形過大等質(zhì)量問題，另一方面可提高擠壓產(chǎn) 品內(nèi)部組織狀態(tài)，抑制廣品粗晶環(huán)缺陷的廣生。
[0009] 進一步，所述模芯端面設(shè)置有臺階。由于臺階端面小于模芯端面可以減小擠壓力， 相比錐臺式和錐式更適用于難擠壓型材，更有利于金屬流動，提高擠壓產(chǎn)品質(zhì)量。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：
[0011] 通過分流橋兩端添置橋墩，大幅提高分流橋的結(jié)構(gòu)強度，有效解決因分流橋強度 不足而引起斷裂的問題；采用蝶形焊合室，可加速金屬的流動性，消除分流孔之間的死區(qū)， 減小擠壓阻力，從而提高了擠壓產(chǎn)品焊縫質(zhì)量；下模工作帶處設(shè)置冷卻裝置，解決了模具在 擠壓過程中溫度變化較大而造成模具熱疲勞的問題，同時對抑制擠壓產(chǎn)品粗晶環(huán)問題具有 重要意義。
[0012] 實驗表明：通過本發(fā)明可有效降低模具在擠壓過程中承受應(yīng)力水平和整體變形 量：應(yīng)力從850MPa降到705MPa ;整體變形量從0· 32mm降到0· 12mm，最終將7系鋁合金大型 擠壓模具LC13-071 (分流組合模）的使用壽命提高到20?25噸/模，較國內(nèi)普遍使用壽 命5?15噸/模提高近1倍，基本接近國際先進水平。
[0013] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和 獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明7系鋁合金大型擠壓模具的加工型材示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明7系鋁合金大型擠壓模具的實施結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為圖2的剖視圖；
[0017] 圖4為分流橋原結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖5為分流橋改進結(jié)構(gòu)I示意圖；
[0019] 圖6為分流橋改進結(jié)構(gòu)II示意圖；
[0020] 圖7為蝶形焊合室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖8為下橫工作帶處冷卻結(jié)構(gòu)；
[0022] 圖9為凸臺式模芯結(jié)構(gòu)。
[0023] 附圖標(biāo)記說明：1_上模；2_分流橋；3_下模；4_模芯；5_定位銷；6_分流孔；7_焊 合室；8-?？仔颓?；9-螺釘；10-空刀；11-工作帶；12-模芯臺階；13-橋墩；14-蝶形形腔； 15-冷卻裝置；16-冷卻結(jié)構(gòu)。

【具體實施方式】
[0024] 以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0025] 如圖1所示，本實施例7系鋁合金大型擠壓模具的擠壓型材產(chǎn)品圖，如圖2-圖3 所示，本實施例7系錯合金大型擠壓模具的實施結(jié)構(gòu)示意圖，包括上模1、下模3、對所述上 模1、下模3進行限位的定位銷5和進行聯(lián)結(jié)固定的螺釘9,所述上模1設(shè)置有分流橋2、分 流孔6和模芯4,下模3設(shè)置有焊合室7、?？仔颓?、工作帶11和空刀10,所述分流橋2兩 端設(shè)置橋墩13,為改進結(jié)構(gòu)前后對比圖，橋墩的可以是兩側(cè)斜坡結(jié)構(gòu)即"八"結(jié)構(gòu)，也可以兩 側(cè)是平行的"="結(jié)構(gòu)，圖4為分流橋原結(jié)構(gòu)，圖5-圖6為分流橋改進結(jié)構(gòu)，但其寬度應(yīng)比 分流橋略寬，即橋墩的厚度要大于分流橋的厚度，并且與分流橋橋身應(yīng)為圓弧過渡，促進金 屬的流動性，圓弧半徑一般為15?25mm，本實施例優(yōu)選為20mm，同時，焊合室的內(nèi)部設(shè)置為 蝶形形腔14,如圖7所示，在下模的工作帶處11設(shè)置了冷卻裝置15用以降低模具溫度變化 值。
[0026] 由于在分流橋2根部設(shè)置有比分流橋厚的橋墩13,一方面可以提高分流橋自身的 結(jié)構(gòu)強度，可承受更大的擠壓阻力和擠壓力矩；另一方面由于橋墩13比橋身寬且與橋身圓 弧過渡，增大了與擠壓金屬接觸面積，分散在分流橋2內(nèi)表面單位面積上的金屬減少，有利 于金屬的流動，減少了擠壓阻力，有效解決了分流橋2早期斷裂的問題；焊合室采用蝶形形 腔14,由于沒有結(jié)構(gòu)上的死區(qū)，避免了金屬停留在死區(qū)內(nèi)影響金屬的流動性問題，從而提高 焊縫質(zhì)量；在下模工作帶處設(shè)置冷卻裝置15,可以有效降低擠壓過程中的模具溫度的變化 值，減少材料發(fā)生熱疲勞問題。
[0027] 作為對本實施例的改進，所述冷卻裝置15包括液氮系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，對模具 進行降溫可以采用冷卻水或氣作為冷卻介質(zhì)，在本實施中，作為優(yōu)選冷卻介質(zhì)為液氮，由于 液氮低溫在-196°C以下，可對模具迅速降溫，從而避免模具在工作中溫度變化較大引起熱 疲勞問題，通過溫度控制系統(tǒng)對模具溫度進行實時監(jiān)控，避免模具溫度忽高忽低，使模具溫 度始終保持在恒定范圍內(nèi)，有利于提高擠壓速度及產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
[0028] 作為對本實施例的改進，所述工作帶處11還設(shè)置有用于存貯液氮的冷卻結(jié)構(gòu)16。 在工作帶處11設(shè)置與加工零件形狀相近的冷卻結(jié)構(gòu)，如圖8所示，可以迅速且均勻的降低 擠壓型腔和擠壓產(chǎn)品的溫度，一方面避免擠壓產(chǎn)品表面溫度差異過大導(dǎo)致裂口或變形過大 等質(zhì)量問題，另一方面可提高擠壓產(chǎn)品內(nèi)部組織狀態(tài)，抑制產(chǎn)品粗晶環(huán)缺陷的產(chǎn)生。
[0029] 作為對本實施例的改進，所述模芯4端面設(shè)置有臺階12,如圖9所示。由于臺階端 面小于模芯端面可以減小擠壓力，相比錐臺式和錐式更適用于難擠壓型材，更有利于金屬 流動，提商擠壓廣品質(zhì)量。
[0030] 實驗表明：通過本發(fā)明可有效降低模具在擠壓過程中承受應(yīng)力水平和整體變形 量：應(yīng)力從850MPa降到705MPa ;整體變形量從0· 32mm降到0· 12mm，最終將7系鋁合金大 型擠壓模具（分流組合模）的使用壽命提高到20?25噸/模，較國內(nèi)普遍使用壽命5? 15噸/模提高近1倍，基本接近國際先進水平。
[0031] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種7系鋁合金大型擠壓模具，包括上模、下模、對所述上模、下模進行限位的定位 銷和進行聯(lián)結(jié)固定的螺釘，所述上模設(shè)置有分流橋、分流孔和模芯，下模設(shè)置有焊合室、模 孔型腔、工作帶和空刀，其特征在于：所述分流橋設(shè)置有橋墩，所述焊合室設(shè)置為蝶形形腔， 所述工作帶設(shè)置有冷卻裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的7系鋁合金大型擠壓模具，其特征在于：所述橋墩為設(shè)置在 分流橋根部比分流橋橋身厚的部分，與分流橋橋身圓弧過渡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的7系鋁合金大型擠壓模具，其特征在于：所述冷卻裝置包括 液氮系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的7系鋁合金大型擠壓模具，其特征在于：所述工作帶處還設(shè) 置有用于存貯液氮的冷卻結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的7系鋁合金大型擠壓模具，其特征在于：所述模芯端面設(shè)置 有臺階。
【文檔編號】B21C25/02GK104056869SQ201410318514
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】王彥俊, 劉兆偉, 徐鑫, 劉麗, 李洪林 申請人:遼寧忠旺集團有限公司