扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压的制造方法
【专利摘要】本发明属于用于连续挤压的设备。一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，在腔体进料口和扩展型腔之后，安装有分流模，分流模后面安装有模具，分流模和模具通过腔体盖固定在腔体内，腔体盖与腔体之间用螺钉连接；所述挤压轮的轴线与扩展型腔两侧大面的对称面基本垂直，在模具与扩展型腔之间有带有“八”字形分流槽的分流模。本
【发明内容】
通俗地讲就是将扩展型腔的扩展方向改为与传统扩展型腔垂直的方向，对于铜排类产品由原来的水平挤出改为立式垂直挤出，将腔体进料口在圆弧切线方向大大加大，并利用分流模来调整坯料在腔体模具内的流速，来保持挤压出来的产品平直。
【专利说明】扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于有色金属加工领域，涉及用于连续挤压的设备。
【背景技术】
[0002]现有的连续挤压设备生产大宽度产品，都采用单轮单槽或单轮双槽结构，并且产品宽度方向所在平面与主轴轴线平行，也就是挤压出来的产品的大平面与主轴轴线平行。产品宽度受靴座宽度和机架宽度限制，如果想要生产大宽度产品，就必需增加靴座的宽度以保证靴座具有足够的强度和刚度，增加靴座的宽度必然会使机架宽度加宽，这样会导致主轴系统支撑点跨距增大，刚性变差，从而导致主轴系统各零件寿命降低。为了避免挤压轮表面的已经氧化的溢料进入产品，因此一般对产品质量有较高要求时，腔体进料口的宽度尺寸，一般小于或等于挤压轮沟槽的宽度尺寸，这就决定了决定扩展腔体进料口尺寸在腔体扩展方向上的尺寸必需与坯料直径接近，要想做大宽度产品，就必需要采用大直径的圆杆做为坯料，坯料直径加大会导致设备的扭矩，径向负荷等设备负载变大，因此，必须加大挤压轮直径，增加主轴直径来承受挤压负荷，这导致电机、减速箱迅速增大，使得生产大宽度的连续挤压机变得非常庞大和昂贵。随着挤压机的增大，挤压机的工装、模具如挤压轮、腔体等的重量也迅速增大，这就导致了制造成本大幅度上升，使得大型设备的运行成本明显高于小型设备。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了提供一种短跨距高刚度连续挤压机，实现宽厚比产品挤压，实现在小型挤压机上挤压出大宽度的产品，解决产品宽厚比在25以上就很难在连续挤压机上一次挤压成型，降低挤压机造价同时还可以有效降低设备的生产运行成本。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，腔体106与带有环形沟槽111挤压轮109相配合，腔体上安装有组合式挡料块107，在腔体进料口和扩展型腔之后，安装有分流模601，分流模后面安装有模具104，分流模和模具通过腔体盖固定在腔体内，腔体盖110与腔体之间用螺钉连接；所述挤压轮109的轴线108与扩展型腔两侧大面101的对称面501基本垂直，在模具与扩展型腔之间有带有“八”字形分流槽的分流模。
[0005]所述扩展型腔呈扁“八”字形，扩展型腔502的大尺寸B为杆料直径D的5倍到20倍。
[0006]所述扩展型腔的扩展边界曲面包络线形成的角度β在120°到175°之间，优选150。。
[0007]所述扩展型腔，在产品挤出方向一个带有拔模角度，拔模角度1°到10° ,优选5-6。。
[0008]所述腔体进料口 503的大尺寸C为沿着进料导板和挡料块的连线方向，且大尺寸C为坯料101直径D的1.2-3倍，优选1.5-2.5倍。
[0009]所述分流模结构是呈“八”字形分流模且中间带有凸起，凸起两侧是坯料流动分流模凹槽602，靠近进料导板侧的分流槽的长度LI大于靠近挡料块侧的分流槽的长度L2。
[0010]所述分流模与挤压模具呈一体结构，或者分体结构。
[0011]所述模具进口带有阻流角，阻流角的角度范围为1°到8°，优选3°到6°，定径带在阻流角下面，定径带的长度为1.5 — 4mm,优选2_3_。
[0012]所述腔体四角设有加热装置201，加热装置由加热器护体和电热管构成，电热管置于热器护体内。
[0013]所述腔体底面带有冷却装置202，冷却装置内有相互联通水流动通道。
[0014]连续挤压机是旋转挤压轮上带有圆周方向环形沟槽，与挤压轮保持有一定间隙并与挤压轮配合的腔体上带有挡料块，腔体内安装有模具，产品从模具内挤压出来。
[0015]本发明的连续挤压机，扩展型腔的扩展方向是沿着挤压轮沟槽对称面进行的，也即扩展型腔左右两侧大面的对称面与挤压轮轴线基本垂直，以近似矩形断面铜排产品为例，所挤压出来的产品的大平面的与挤压轮的旋转中心线垂直；该装置将腔体进料口在进料导板和挡料块连线方向的尺寸为坯料直径的1.2到2.5倍；并利用分流模来调整坯料在腔体模具内的流速，来保持挤压出来的产品平直。
[0016]本
【发明内容】
通俗地讲就是将扩展型腔的扩展方向改为与传统扩展型腔垂直的方向，对于铜排类产品由原来的水平挤出改为立式垂直挤出，将腔体进料口在圆弧切线方向大大加大，并利用分流模来调整坯料在腔体模具内的流速，来保持挤压出来的产品平直。
[0017]本发明由于连续挤压的特性决定了在腔体进料口出靠近挡料块一侧的进料速度要快于靠近进料导板一侧，因此本发明的技术难点是如何保持产品挤压出模具后产品的上下速度一致，也即如何保持产品平直挤压出来。为了解决腔体进料口处速度不均匀导致的产品挤出模具时流速不均匀，本发明在模具前有一个分流模，来调整坯料的流速，保证挤压出来的产品平直。
[0018]本发明腔体四角可以带有电热板，电热板采用加热器护体和电热管构成。该电热板可以提高腔体扩展槽两侧的温度，有利于与坯料扩展流动。
[0019]本发明分流模是用来调整由于扩展型腔左右两侧大面的对称面与挤压轮轴线基本垂直导致的所坯料在扩展型腔内上下流速不对称，进而导致产品挤出模具口向一侧弯曲的问题，所述分流模将在靠近挡料块一侧的坯料流速或者流量调低，而将靠近进料导板一侧坯料流速或者流量调高，使得最终坯料流动到模具出口时上下流速均匀一致，可以保证产品平直挤出模具口。
[0020]本发明连续挤压机的靴座上的产品出口宽度方向的大平面与挤压轮的旋转轴线方向垂直。靴座的产品出口的大尺寸与靴座的高度尺寸方向一致，可以大大减少靴座的宽度，也大大减少了挤压机机架的跨度，缩短了主轴左右两侧轴承的距离，提高了靴座和主轴系统的强度和刚度，提高主轴和主轴轴承的使用寿命，大幅度降低了挤压机的制造成本和使用成本，同时可以挤压宽厚比更大的产品。
[0021]腔体进料口的长度尺寸与产品的宽度方向一致，有利于坯料的扩展成形，这样可以沿着腔体坯料扩展方向将腔体进料口尺寸加长，增加腔体进料口的面积，可以降低挡料块上的单位压力，提高挡料块的使用寿命。这样的结构就使得腔体进料口的长度尺寸不再受到坯料直径和挤压轮沟槽宽度的限制，腔体进料口尺寸可以远远大于挤压轮沟槽的宽度，因此可以实现使用小直径的坯料在小型挤压机上挤压出更宽的产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机原理图；
图2是腔体装配关系示意图；
图3是加热装置201示意图；
图4是冷却装置202结构示意图；
图5是腔体106剖视图；
图6是分流模601结构示意图；
图7是模具104结构图；
图中:101扩展型腔大面，102压实轮，103进料导板，104模具，106腔体，107挡料块，108挤压轮轴线，109挤压轮，110腔体盖，111环形沟槽；
201加热器，202冷却装置，203导板安装槽，301加热器护体，302电热管；
401冷却板，402进水管，403回水管；
501腔体宽展型腔大面对称面，502扩展型腔，503进料口，601分流模，602分流模凹槽，Θ为分流模上分流槽夹角，Y模具阻流角，β扩展型腔扁“八”的左右两侧的夹角，LI靠近进料导板一侧的分流槽长度，L2靠近挡料块侧的分流槽长度，C腔体进料口在扩展方向的长度，B扩展型腔的扁“八”型的最大宽度尺寸，E扩展槽靠近模具处宽度。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于具体实施例。
[0024]本发明挤压机如图1所示，一个带有环形沟槽111的旋转挤压轮109，该挤压轮109安装在串套结构的预应力主轴系统上；一个带有圆弧面的腔体106，该弧面的回转中心与挤压轮109的圆弧的轴线108基本对齐，两个弧面之间保持一定的间隙，以便工作时不发生直接的接触，腔体106上有一进料孔503，与该进料孔相连通的是一个坯料扩展型腔502 ；圆弧形状的进料导板103，安装在腔体弧面上方的导板安装槽203内；挡料块107安装在腔体上，其凸起部分伸入挤压轮109的环形沟槽111内；压料轮102伸入到挤压轮沟槽111内，挤压轮109的环形沟槽111与压料轮102形成的最大空隙小于坯料直径；模具104安装在腔体106内，在模具前有一个分流模601，腔体106和腔体盖110之间用螺栓连接，使腔体106、分流模601，模具104、腔体盖110形成一个组合零件体；在腔体106的四个角上分别安装有一个加热装置201 (如图3所示)，该该装置由加热器护体301和电热管302组成，电热管302的导线与电源相连，加热装置201的位置可以调节，腔体106安装好以后，调节加热装置201的位置，使其与腔体106紧密接触，有利于热量的传导；在腔体106的底面上有一个冷却装置202(如图4所示)，由冷却板401、进水管402和回水管403组成，冷却板401内部加工有相互连通的孔，保证冷却水循环流动。
[0025]如图2、图5所示，所述腔体106的扩展型腔502是沿着挤压轮沟槽对称面进行向外扩展，也即扩展型腔502左右两侧大面101的对称面501与挤压轮轴线108基本垂直。
[0026]所述腔体进料口 503在扩展型腔方向的尺寸C为坯料直径的1.5到3倍，优选2到2.5倍。
[0027]所述扩展型腔502，在产品挤出方向一个带有拔模角度，拔模角度1°到10°，优选 5-6° 。
[0028]所述扩展型腔502在挤压产品宽度方向为类似于扁“八”字形，扁“八”左右两侧的夹角β —般在120°到175°之间，优选150°左右。
[0029]所述扩展型腔502的扁“八”型的最大宽度尺寸B为铜杆直径D的5到20倍。
[0030]如图6和图7所示，所述分流模601上的分流槽602，为在分流模上制造出的“八”字形凹槽602，靠近进料导板侧的凹槽长度为LI，靠近挡料块侧的凹槽长度为L2，LI大于L2长度尺寸3mm到20mm，分流模倾角Θ为3°到60°，左右两侧分流槽的倾角Θ可以不相等。
[0031]所述模具104，入口侧带有阻流角Y，阻流角Y的范围为1°到8°，优选3°到6°，定径带在阻流角下面，定径带的长度为1.5-4mm,优选2_到3_。
[0032]在腔体106装入挤压机之前将其装配好并加热到预定温度，将加热装置201的电热管302通电，使加热装置的温度与腔体106的预热温度相同。坯料经过压料轮102的挤压后，发生变形，由于变形受到挤压轮沟槽侧壁的限制，使变形后坯料与挤压轮沟槽的表面之间形成较大的压力，由于静摩擦力的存在，挤压轮109旋转时，坯料与挤压轮109 —起转动，随着咬入长度的不断增加，静摩擦力不断增大，当挤压轮转过大约90°后，坯料遇到挡料块107伸入挤压轮沟槽内凸起部分的阻挡，而此时坯料与挤压轮109沟槽表面之间的静摩擦力已经足够迫使坯料发生变形，同时产生大量的变形热，使坯料的温度升高、变形抗力降低，发生塑性流动；坯料通过腔体106上的进料孔503进入到扩展型腔502内，经过分流模601和模具104后形成产品105。
[0033]所述挤压机，其挤压轮109的轴线108与扩展型腔左右两个大面101的对称平面501垂直，产品宽度不受机架宽度的限制，可以减小机架跨度，增加主轴系统刚度；
所述腔体106上有一个弧面与挤压轮的弧面相配合，进料孔203的大尺寸C在圆弧的圆周方向，且该尺寸不受坯料直径的限制，为坯料直径的1.2到3倍，实现大扩展比挤压；一根圆形坯料经过压料轮102的挤压后嵌入挤压轮109的沟槽内，并与其一起转动，经过进料导板103后，受到挡料块107的阻挡后进入腔体106，经过模具104后形成产品105，同时加热装置201通电，冷却装置202通入冷却水，保证腔体在预设的温度下工作。
[0034]采用上述扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，以20mm上引T2铜杆为坯料，挤压轮直径为400mm，挤压轮材质为H13热作模具钢，腔体进料口大尺寸C为50mm，扩展型腔扁“八”的左右两侧的夹角β为150°，腔体扩展槽宽度B为240mm，扩展槽与模具接触面处的宽度E为25mm，腔体拔模角度为3°腔体材质为H13热作模具钢，分流模的分流角度Θ为15°，靠近挡料块侧尺寸L2为100_，靠近进料导板侧LI尺寸为120_，分流模的拔模角度为3°，模具阻流角Y为5°，实现了产品为230mmX7mm的R角母线槽铜排的一次挤压成型。该230mm X 7mm母线槽铜排在传统连续挤压机上根本无法生产，传统生产方法为挤压230mmX 11.5mm的铜排，然后经过轧制到230mmX 7mm，再经过退火和酸洗。采用本发明的连续挤压机不但实现了超大宽厚比的母线槽铜排的一次挤压成型，省去了退火工序和酸洗工序，还解决了传统酸洗的环保问题，具有显著的经济效益和社会效益。
【权利要求】
1.一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，腔体(106)与带有环形沟槽(111)挤压轮(109)相配合，腔体上安装有组合式挡料块(107)，其特征在于:在腔体进料口和扩展型腔之后，安装有分流模(601)，分流模后面安装有模具(104)，分流模和模具通过腔体盖固定在腔体内，腔体盖(110)与腔体之间用螺钉连接；所述挤压轮(109)的轴线(108)与扩展型腔两侧大面(101)的对称面(501)基本垂直，在模具与扩展型腔之间有带有“八”字形分流槽的分流模。
2.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:扩展型腔呈扁“八”字形，扩展型腔(502)的大尺寸B为杆料直径D的5倍到20倍。
3.根据权利要求2所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述扩展型腔的扩展边界曲面包络线形成的角度β在120°到175°之间，优选150°。
4.根据权利要求2所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述扩展型腔，在产品挤出方向一个带有拔模角度，拔模角度1°到10°，优选5-6 °。
5.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述腔体进料口(503)的大尺寸C为沿着进料导板和挡料块的连线方向，且大尺寸C为坯料(101)直径D的1.2-3倍，优选1.5-2.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述分流模结构是呈“八”字形分流模且中间带有凸起，凸起两侧是坯料流动分流模凹槽(602)，靠近进料导板侧的分流槽的长度LI大于靠近挡料块侧的分流槽的长度L2。
7.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述分流模与挤压模具呈一体结构，或者分体结构。
8.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述模具进口带有阻流角，阻流角的角度范围为1°到8°，优选3°到6°，定径带在阻流角下面，定径带的长度为1.5 — 4mm,优选2_3mm。
9.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述腔体四角设有加热装置(201)，加热装置由加热器护体和电热管构成，电热管置于热器护体内。
10.根据权利要求1所述的一种扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机，其特征在于:所述腔体底面带有冷却装置(202)，冷却装置内有相互联通水流动通道。
【文档编号】B21C23/21GK104174678SQ201410445732
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】刘元文, 裴久杨, 闫志勇, 张旭, 宋宝韫 申请人:大连康丰科技有限公司