專利名稱：擠壓模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于金屬材料擠壓成形的擠壓模，本發(fā)明特別涉及適用于鋁擠壓成形的壓模。本發(fā)明還涉及制造這種壓模的方法。
當對鋁進行擠壓成形時，確保鋁通過擠壓模的速度在穿過擠壓模的方向上均勻。過去，這已經通過使用具有有限支承長度的模腔的壓模以及通過改變在穿過壓模的方向上的支承長度實現。但是，已經發(fā)現，擠出的產品有時包含由于支承表面和被擠壓的鋁之間的接合而產生的表面缺陷。不在壓模腔的入口的下游提供支承表面，已知使用一種具有所謂零支承的壓模，并且在壓模腔的上游提供能夠改變支承長度的腔以控制通過壓模的擠壓速度。盡管術語“零支承”指的是具有零支承長度的壓模腔，但是實際上壓模腔可能具有有限的但非常小的支承長度。
當對鋁進行擠壓成形時遇到的另一個問題是，例如在擠壓產品具有溝槽部分的情況下，溝槽的側面易于偏斜，這樣，如果壓模被成形為包括這樣的壓模腔，即，其中形成溝槽側面的部分相互平行，那么利用該壓模擠出的元件的側面可能傾斜，而不是互相平行。為了校正這種傾斜，已知提供位于壓模腔上游的一個預成形腔，所述預成形腔的寬度大于壓模腔中緊挨著所述預成形腔的部分的寬度，所述預成形腔相對于壓模腔是橫向偏置的。這樣一種技術使側向載荷施加在被擠壓的金屬上。盡管相對于壓模腔橫向偏置預成形腔能夠在一些情況下校正傾斜，但這是有限的應用，而且例如在擠壓產品具有較小壁厚的情況下不能提供足夠大作用力以校正傾斜。當利用包括凸出部分和凹入部分的壓模擠壓空心元件時會遇到類似的問題。
根據本發(fā)明，提供一種擠壓模，所述擠壓模包括壓模主體，所述壓模主體中形成有壓模腔，壓模主體限定了伸入到凹入部分中的凸出部分，并且其中，當壓模處于不使用的狀態(tài)下時，壓模腔中由凸出部分限定的部分的引導邊緣和壓模腔中由凹入部分限定的部分的引導邊緣不是共平面的。
已經發(fā)現，在現有技術中所涉及的布置中，施加在被擠壓的金屬上的載荷大小足以使凸出部分相對于凹入部分偏斜。如果該壓模是一種零支承壓模，那么這樣的偏斜會使壓模腔的引導邊緣在擠壓方向上被分隔開。這樣的分隔會導致上述的偏斜。通過以這樣的方式設計壓模，即，在靜止時使引導邊緣不共平面，從而當在使用中出現偏斜時，由于壓模可被設置成這樣的形式，即，使引導邊緣共平面或者基本上共平面，這種效果可被降低。盡管使引導邊緣共平面是方便的，但是如果在整個壓模上，在其壓模腔的一個側面上的一部分的引導邊緣與在壓模腔的另一個側面上的部分對準，也會帶來本發(fā)明的優(yōu)點。
應該理解的是，通常凸出部分和凹入部分偏斜，并且在這些部分之間的相對偏斜是本發(fā)明所要補償的。
盡管，這里描述的內容涉及偏斜，但是應該理解的是，在使用時施加在壓模上的載荷也可能會使壓模材料出現一些壓縮，本發(fā)明也可用于克服在使用中由于這樣的壓縮而導致的與支承未對準相關的缺點。
所述壓模腔最好被制成這樣的形式，即，使其寬度從與其引導邊緣相鄰的最小部分處增大。這樣的一種設置形式在后面被稱為零支承壓模。
本發(fā)明特別是適于采用零支承壓模，這是由于較小的偏斜量能夠導致這樣的壓模的支承總的未對準。在非零支承壓模中，即使當出現偏斜時，每一個支承表面的一部分可能將仍然與相對支承表面上一部分保持對準。
所述壓模腔可被成形以限定凸出部分和凹入部分，該凸出部分采用一種舌形部分的形式。在這樣一種布置中，壓模用于形成一種包括具有任意截面的至少一個細長溝槽的擠出部件。
所述壓模腔可被成形以限定至少另一個舌形部分。所述壓模主體可限定至少另一個壓模腔。
所述壓模主體可具有基本上為平面的前表面，一個溝槽可設置在該前表面中，所述壓模腔的引導邊緣被限定在所述壓模腔和所述溝槽之間的相交部分處，所述溝槽具有不均勻的深度。
或者，所述壓模主體可具有非平面的前表面，所述前表面被機加工以限定所述壓模腔的引導邊緣。
一個預成形腔可位于所述壓模腔的上游，利用所述預成形腔能夠使在穿過壓模上的擠出速度達到均勻。所述預成形腔可具有不均勻的深度，從而具有不均勻的支承長度，和/或可具有不均勻的寬度。
在另一種布置中，所述壓?？杀辉O計成生產空心形式的擠出部件，所述凸出部分伸入到形成在所述凹入部分中的開口中。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造擠壓模的方法，所述方法包括計算壓模的至少一部分在使用中的偏斜量并且圍繞在所述壓模的壓模腔的至少一部分形成凹槽，所述凹槽具有不均勻的深度，選擇凹槽的深度以便在使用中確保使在壓模腔的一側處的引導邊緣與在壓模腔的相對側面處的引導邊緣基本上對準。
通常利用一種磨削(grinding)方法形成所述凹槽，但是應該理解的是，也可使用其他方法。
所述計算可能的偏斜量的步驟通常利用一種有限元分析方法來實現。
下面將利用示例參照附圖對本發(fā)明進行描述，在附圖中

圖1是被擠壓的鋁件的截面圖；圖2是用于擠出圖1中所示元件的壓模的一部分視圖；圖3是圖2中所示部分的放大圖；圖4是沿著圖3中的線4-4的示意性截面圖；圖5是表示另一個實施例的與圖4類似的視圖；圖6是表示另一個壓模的與圖2類似的視圖；圖7是表示圖6中所示的一個壓模腔的示意圖；圖8是沿著圖7中的線8-8的示意性截面圖；圖9是表示另一個壓模的與圖6類似的視圖；圖10是表示另一個壓模的示意性截面圖；以及圖11是表示圖10中所示壓模的平面圖；以及圖12是表示用于制造圖1至11中所示的壓模的方法的一部分的示意圖。
參見圖1至圖4，圖1示出了形狀比較復雜的被擠壓的鋁件10。元件10包括幾個可被認為是溝槽形區(qū)域12的區(qū)域，這些區(qū)域包括基本上相互平行的翼14。形成圖1中所示的幾個溝槽區(qū)域12的成對的翼14在附圖中用附圖標記14a、14b和14c表示。
圖2示出了用于生產元件10的擠壓模的壓模主體16的部分。壓模主體16設有限定一對壓模腔18的開口，每一個壓模腔18被設計成用于生產元件10的形式。圖3詳細地示出了其中一個壓模腔18。
如圖3中所示，每一個壓模腔18包括形狀基本上與被擠壓的元件10的截面形狀相符的開口。壓模腔18的寬度從與壓模腔18的引導邊緣18a、18b相鄰的最小處增大(見圖4)，因此該壓模是零支承型壓模。
壓模主體16的引導表面基本上為平面形狀，并且設有與壓模腔18對準的凹槽20，并且凹槽20的形狀與壓模腔18的形狀基本上相同，但寬度較大。另一個凹槽22(見圖4)形成在凹槽20的底部中，凹槽22的形狀也與壓模腔18的形狀基本上相同，但寬度較大。如圖4中所示，壓模腔的引導邊緣18a，18b被限定在壓模腔18和凹槽22之間的相交部分處。
如圖3中清楚示出的，壓模主體16中位于壓模腔18中在使用中形成每一對翼14的部分之間的部分采用舌形部分24的形式，舌形部分24被接收在壓模主體16的具有相應形狀的凹入部分26內。在使用中，施加在被擠壓的材料上的載荷易于使舌形部分24相對于凹入部分26偏斜。為了較小這樣的偏斜使元件10的翼14傾斜的危險或者減小它們傾斜的程度，以這樣的方式制造壓模，即，當壓模不使用時，使由舌形部分24的一部分限定的壓模腔18的引導邊緣18a與由凹入部分26的一部分限定的壓模腔18的引導邊緣不共平面，而且這樣設置是較好的，即，舌形部分24的偏斜(圖4中虛線所示位置)使與其相關的引導邊緣18a比較接近包含與凹入部分26相關的引導邊緣18b的平面，最好在相同的平面中。確保在使用中使引導邊緣18a，18b基本上共平面，使側向載荷施加在被擠壓的材料上，從而可減小翼14的傾斜。
在圖1至4中所示的實施例中，凹槽22的深度是不均勻的，而是如圖4中所示的，包含深度較小的在壓模腔18的一側上的區(qū)域22a以及深度較大的在壓模腔18的另一側上的區(qū)域22b。區(qū)域22a設置在舌形部分24上并且選擇區(qū)域22a，22b的深度以確保在使用時當舌形部分24處于其偏斜位置時使引導邊緣18a、18b基本上共平面。
如果需要的話，在壓模的一些部分中，凹槽22可相對于壓模腔18的開口橫向偏置，這樣的橫向偏置也使側向載荷施加在被擠壓的材料上以便以方便的形式對翼14的傾斜進行校正。例如，在翼14的傾斜量較小的情況下可使用該技術并且利用該技術可比較容易地對翼14的傾斜進行校正或者在采用提供深度不同的凹槽22部分的情況下是不適用的或者利用該技術不適于充分地校正傾斜。
盡管如上所述，在使用中，壓模腔的引導邊緣是共平面的或者基本上是共平面的，但這不是必需的。為了達到本發(fā)明的有益效果，必需的是，在使用中，在壓模腔的相對側面上的引導邊緣相互對準或者基本上相互對準。在壓模的一個部分的引導邊緣所處的平面無需與壓模的其他部分的引導邊緣所處的平面相同。
圖5示出了圖1至圖4的實施例的另一種選擇方式。在圖5的實施例中，不是利用凹槽22使引導邊緣18a，18b不共平面，而是使壓模主體16的引導表面不采用平面形式，而且采用這樣的形狀，即，例如使壓模主體16中限定舌形部分24的部分的引導表面相對于限定凹入部分26的部分是升高的。
應該理解的是，在上述兩個實施例中，引導邊緣18a，18b的間隔在擠出的方向上例如從舌形部分24的尖端處的最大部分到遠離其端部處的最小部分之間平穩(wěn)地變化并且在壓模的表面上是連續(xù)變化的。
盡管在上述實施例中，凹槽22采用平底形狀，但是如果需要的話，它可采用具有一定角度的形狀。如果需要的話，能夠改變支承長度或者形狀的流動控制預成形腔可被設置在壓模腔的上游以確保在穿過壓模的方向上的擠壓速度基本上是均勻的?；蛘?，能夠改變支承長度的支承表面可設置在壓模腔的引導邊緣18a，18b的下游以達到該效果。另外，盡管在上述實施例中，舌形部分24采用側面平行的形式，但是應該理解的是，這并不是必需的，本發(fā)明適用于具有任何形狀的舌形部分的壓模，例如舌形部分采用彎曲形狀或者V形截面。圖3中示出了幾個V形舌形部分并且用附圖標記28表示。
舌形部分偏斜的距離以及由此而導致的壓模腔的引導邊緣應該被分隔的距離在靜止時是比較小的。圖6示出了一個其中形成有四個壓模腔18的壓模，每一個壓模腔18包括幾個舌形部分24和相應的凹入部分26。圖7是表示圖6中所示的其中一個壓模腔18的放大視圖。在圖7中，陰影區(qū)域是壓模腔18。凹槽22形成在壓模腔18的部分周圍，從而使由舌形部分24限定的壓模腔的部分的引導邊緣18a位于一個平面中并且由凹入部分26所限定的引導邊緣18b在該平面外。凹槽22僅形成在凹入部分26上并且具有不均勻的深度。凹槽22在不同位置處的深度標注在附圖中。另外，凹槽22沒有采用平底形式，而是如圖8中所示采用具有一定角度的形狀。
圖9示出了用于生產具有另一種截面的元件的壓模，該壓模包括兩個壓模腔。壓模主體所受到的載荷是不均勻的而且根據與壓模主體的邊緣之間的距離而改變。因此，位于壓模中心附近的舌形部分的偏斜量與位于壓模主體邊緣附近的類似舌形部分的偏斜量有一定的不同量。因此，壓模腔的引導邊緣的間隔在靜止時應該被改變，并且圖9示出了在靜止時引導邊緣18a、18b在兩個壓模腔18周圍的不同位置處的間隔。
圖9與圖2相比，應該看出的是，在圖9中，兩個壓模腔相互之間是相同的，而圖2中的壓模腔是相互之間的鏡像。最好在擠壓被簡化后立刻進行任何的處理步驟來生產相同的擠出產品。本發(fā)明的技術使包含幾個能夠生產相同的擠出產品的壓模腔的壓模被比較容易地制造。在圖9中，腔室22的尺寸能夠確保被擠壓的金屬的正確比例被提供給兩個壓模腔18。
圖10和圖11中所示的實施例不同于上述的實施例，不同之處在于，它適于空心部件的擠壓成形。該壓模包括限定有多個開口的凹入部分30。每一個開口接收凸出部分32的一部分。凸出部分32和凹入部分30之間限定了壓模腔18。每一個壓模腔18采用零支承形式并且包括由凸出部分32和凹入部分30限定的引導邊緣18a。如上所述，凸出部分32在使用中將相對于凹入部分30偏斜。這樣的偏斜在常規(guī)的實施例中將使引導邊緣18a，18b不對準。根據本發(fā)明，該壓模是這樣設計的，即，在靜止時，由凸出部分32所限定的引導邊緣18a在擠出方向上與由凹入部分30限定的引導邊緣分隔開，這樣在使用中，凸出部分32的偏斜使引導邊緣18a，18b的間隔減小，這樣例如能夠減小圓形截面的擠出部件變?yōu)闄E圓形的趨勢。引導邊緣18a，18b的間隔在擠出方向上最好被減小到零，但是在使用中，在一些情況下使所述間隔減小到很小的數值也是可以接收的。
為了制造本發(fā)明所涉及的擠壓模，需要確定壓模的每一個部分在使用中的偏斜量。在已經確定偏斜后，可將壓模設計成確保對于壓模的所有部分在使用條件下在其偏斜時使在壓模腔的一側處的引導邊緣與在壓模腔的相對側面處的引導邊緣對準或者基本上對準。
可利用許多技術來確定偏斜量。例如，本領域技術人員能夠根據自己的知識確定比較精確地確定可能出現的偏斜量。在另一種技術中，可利用計算機模型確定壓?？赡苁艿降淖饔昧σ约斑@些部分可能出現的偏斜。該模型方便地使用一種有限元分析手段。在另一種技術中，具有壓模腔以及與被制造的壓模類似的其他特征的壓模可具有施加在其上的載荷以及檢測其各部分的偏斜。
在已經確定可能的偏斜后，凹槽形成在壓模腔周圍，凹槽被形成以及特別是凹槽的深度被控制以確保在其偏斜狀態(tài)下出現適當的引導邊緣的對準。利用一種磨削方法能夠方便地形成凹槽。圖12示出了具有截錐形的磨削表面42的磨削輪40。以能夠圍繞與擠壓方向成一定角度的軸線的方式安裝所述磨削輪40以形成凹槽，所述凹槽的底部相對于壓模的前表面成10度的角度。輪40的直徑較合適地約為15毫米。
為了提高壓模的耐磨度，最好還采用一種滲氮工藝。
盡管如上所述，可使用一種磨削工藝形成所述凹槽，但是如果需要的話，也可采用其他技術。
權利要求
1.一種擠壓模，所述擠壓模包括壓模主體，所述壓模主體中形成有壓模腔，壓模主體限定了伸入到凹入部分中的凸出部分，其中當壓模處于不使用的狀態(tài)時，壓模腔中由凸出部分限定的部分的引導邊緣和壓模腔中由凹入部分限定的相對部分的引導邊緣相互之間不是對準的。
2.如權利要求1所述的壓模，其特征在于，所述引導邊緣相互分隔開一定距離，從而在使用時凸出部分的偏斜使引導邊緣基本上對準。
3.如權利要求1或者2所述的壓模，其特征在于，在壓模上提供深度不均勻的凹槽，至少一個引導邊緣的至少一部分被限定在所述壓模腔和所述凹槽之間的相交部分處。
4.如上述任何一項權利要求所述的壓模，其特征在于，所述壓模腔采用零支承形式。
5.如上述任何一項權利要求所述的壓模，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產生具有至少一個溝槽形區(qū)域的擠壓件。
6.如上述任何一項權利要求所述的壓模，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產生包括至少一個空心區(qū)域的擠壓件。
7.一種制造擠壓模的方法，包括確定所使用的壓模的至少一部分的偏斜量，并且圍繞在所述壓模的壓模腔的至少一部分形成凹槽，所述凹槽具有不均勻的深度，選擇凹槽的深度以便確保在使用中壓模腔的一側的一部分的引導邊緣與壓模腔的相對側的一部分的引導邊緣基本上對準。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用一種磨削技術形成所述凹槽。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用一種有限元分析方法確定偏斜量。
10.一種基本上如前面參照附圖所描述的擠壓模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種擠壓模，所述擠壓模包括壓模主體，所述壓模主體中形成有壓模腔(18)。壓模腔(18)是這樣形成的，即，使壓模主體包括凸出部分(24)和凹入部分(26)。當壓模處于不使用的狀態(tài)下時，在壓模腔(18)的一側上的部分的引導邊緣(18a)和壓模腔(18)中的一個相對部分的引導邊緣(18a)相互之間不是對準的，而在使用中，當壓模的部分出現偏斜時，使引導邊緣(18a)基本上對準。
文檔編號C07D277/64GK1431941SQ0181054
公開日2003年7月23日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權日2000年4月1日
發(fā)明者E·G·菲爾德坎普 申請人:卡頓國際投資有限公司