一种管内外带有螺旋形翅片型材的挤压模具的制作方法

本发明涉及一种挤压模具的加工领域，尤其是一种管内外带有螺旋形翅片型材的挤压模具。

背景技术：

散热器通过热传导、辐射、对流把热量散热出来，供人们生产、生活使用，但传统的散热器热效率低、外观粗陋、笨重，逐步被淘汰。一种采用挤压成型的铝合金热交换器由于重量轻，造型美观、换热效率高而被大量选用。但是，在这些散热器的翅片为直线型，虽然工艺简单，却存在影响热交换率的问题。带有螺旋形散热翅片的散热器热交换率高、散热效果好，本公司于2013年09月03日申报并获权的201310394344.0《一种带有螺旋形翅片的铝合金散热器型材的生产方法》只能生产加工螺旋形翅片在管外部的型材，不能生产管内外均带有螺旋形翅片的型材，尤其是因管内外均带有螺旋形翅片型材的生产模具由于工艺复杂，技术含量与开发成本高等原因，至今没有厂家研发。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种管内外带有螺旋形翅片型材的挤压模具，该模具可以挤压管内外翅片为螺旋形的散热器型材，模具生产方法科学，加工精度高，产品质量好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由保护模、上模、下模组成的管内外带有螺旋形翅片型材挤压模具，其特殊之处是保护模型腔为螺旋形，并绕着模具的轴线旋转，其截面形状由入口向出口不断扩大；上模型腔入口与保护模型腔出口对接，其截面形状、圆周分布位置、尺寸全部相同，上模型腔由螺旋形型腔段与直筒形型腔段组成，螺旋形型腔段设在入口端，直筒形型腔段设在出口端，上模的下端面设有抗变形凹坑；下模在模具中央加工一个较大的通孔，通孔直径比下模工作带最小内接圆直径小10㎜。

保护模型腔绕着模具轴线的旋转角度为10°～100°。

上模直筒形型腔段长度占上模型腔总长度的10%～15%，其余为螺旋形型腔段长度。

上模的螺旋形型腔的扭转角度与保护模型腔的扭转角度差值不超过±5%。

一种管内外带有螺旋形翅片型材挤压模具的加工方法是：使用细化处理的H13模具钢经由锻造后作为毛坯，毛坯经过粗车、划线、钻孔、排孔、数控铣、热处理、精车、精磨、数控精铣、电穿工作带、抛光等工序制成，其特殊之处在于：

1、保护模型腔螺旋加工时，按其由入口向出口不断扩大的截面形状以及绕着模具的轴线旋转角度，对模具的入、出口分别进行加工，然后向中心对接，按设计程序将模具倾斜一定角度，加工各个型腔及死区部位，用电火花清角，用样板检验型腔的旋转角度和截面形状，再人工修整去除电加工痕迹，然后精铣型腔，去除型腔内氧化皮；

2、上模型腔加工时，确保入口与保护模型腔出口对接，加工出口面的模芯外圆和端面以及端面的抗变形凹坑，再用设计程序加工出口面的直筒形型腔及模芯根部的上模空刀，最后翻转工件从入口面加工型腔剩余部分，将模具的入口面翻转成一定角度后，加工螺旋形型腔部分与死区，再经抛光而成；

3、下模工作带加工时，在模具中央加工一个直径比工作带最小内接圆直径小10㎜的通孔，保证下模工作带的尺寸精度和粗糙度，检验每个散热翅片的齿形，用电极加工下模工作带的高度差，焊合室加工时依照工作带的内接圆确定工作中心，同时以平面上的定位点确定工件的摆放位置，在出口面加工下模空刀，按照空刀形状使用电脑编程后用数控铣加工，保证空刀部位精度和粗糙度。

本发明的设计合理，加工工艺简单适用，制造出来的内外带有螺旋形翅片型材挤压模具，经生产试用，挤压出的型材质量好，成材率高。

附图说明

1、图1是本发明结构示意图。

2、图2是图1的左视图。

3、图3是用本发明挤压加工的型材图。

图中：1、保护模；2、上模；3、下模；4、下模空刀；5、上模空刀；6、抗变形凹坑；7、下模工作带；8、焊合室；9、上模型腔；10、保护模型腔；11、入口面；12、上模工作带。

具体实施方式

在图1～3中，本发明涉及一种由保护模（1）、上模（2）、下模（3）组成的管内外带有螺旋形翅片型材挤压模具，其保护模型腔（10）为螺旋形，并绕着模具的轴线旋转，旋转角度为10°～100°其截面形状由入口向出口不断扩大；上模型腔（9）入口与保护模型腔（10）出口对接，其截面形状、圆周分布位置、尺寸全部相同，上模型腔为螺旋形与直筒形相结合的结构，直筒形型腔段长度占上模型腔总长度的10%～15%，其余为螺旋形型腔段，螺旋形型腔段设在入口端，直筒形型腔段设在出口端，上模（2）下端面设有抗变形凹坑（6）；下模（3）在模具中央加工一个较大的通孔，通孔直径比工作带最小内接圆直径小10㎜。上模的螺旋形型腔段的旋转角度与保护模型腔的旋转角度差值不超过±5%。

本发明使用细化处理的H13模具钢经由锻造后作为毛坯，毛坯经过粗车、划线、钻孔、排孔、数控铣、热处理、精车、精磨、数控精铣、电穿工作带、抛光等工序制成，可以加工出相对于轴线不断旋转的型腔，使得铝合金材料在起始阶段就处于旋转状态，材料在通过工作带时再利用工作带的高度差进一步加大旋转趋势，直至生产出符合设计方案的管内外带有螺旋形翅片的型材。

保护模（1）设计有八个型腔，在平面上均布，每个型腔之间有承压桥连接，保护模起到提前将铝合金材料进行分流、改变流动轨迹，并且分担上模承受来自挤压机的正向挤压力。可以用小筒径挤压机加工大截面型材，并且起到保护上模的作用。保护模的型腔设计成由入口向出口不断扩大的截面形状，并且型腔绕着模具的轴线按照10°～100°旋转。在加工时，从入口面（11）与出口面分别加工，向中心对接。使用三轴联动数控铣机床，在每个面加工型腔的同时，距离每个型腔的边缘5mm部位加工定位点，并且记录每个定位点的坐标，供余下加工工序定位使用。由于型腔是螺旋形的，即使采用从每个面分别加工然后对接的加工方案，仍旧有加工死区的存在。此时需要使用万能回转工作台，将模具倾斜成一定角度，然后使用程序分多次加工各个型腔。机械加工的死区部位，最后使用电加工的电火花成型工序进行清角，使用样板对型腔的旋转角度和截面形状进行检验。电加工后增加钳工人工修整工序，去除电加工留下的痕迹，防止硬化层的存在影响模具热处理效果。模具热处理过程中需要进行三次回火，以消除内应力。之后进行精铣型腔工序，去除型腔内所有氧化皮。

上模同样设计有八个型腔，以及负责铝合金材料最终成形的模芯、上模工作带（12），型腔之间同样有承压桥连接。铝合金材料进入上模型腔（9）后进一步的向外侧扩展，流动轨迹进一步改变，使得材料扩展到更大的截面积，直到材料经过模芯工作带部位强制使得铝合金材料成形。上模型腔（9）入口与保护模型腔（10）出口对接，无论圆周分布位置还是截面形状、尺寸全部相同。使得材料流经保护模和上模结合点时不发生明显变化。上模型腔做成螺旋形与直筒形相结合的结构，在距离出口端保留一段直的型腔，并且螺旋形型腔的扭转角度与保护模型腔的扭转角度差值不超过±5%，防止材料流入上模后发生过度扭转或扭转趋势不足，两种情况都会影响型材成材后的尺寸精度；上模直的型腔长度占上模型腔总长度的10%～15%。上模加工时先用车床加工出口面的模芯外圆和端面，以及端面的抗变形凹坑（6）。使用数控铣机床用程序加工出口面的型腔，分别使用φ32和φ12刀具加工。加工型腔后用φ80X15-R3专用刀具加工模芯部位根部的上模空刀（5）。最后翻转工件从入口面加工型腔剩余部位。再使用万能回转工作台，将模具的入口面翻转成一定角度，使用数控铣机床分多次加工型腔螺旋部位。机械加工死区参照保护模的加工工艺。热处理后精加工时，模芯的工作带（12）高度差（即工作带长度）遵循快流速对应短工作带，慢流速对应长工作带。按照型材的旋转方向确定流速快慢再确定工作带长短。工作带长短交接处圆滑过渡。加工工作带时使用线切割按照型材截面图加工1:1的铜电极，然后电火花工序使用电极精加工工作带表面，至少加工两次，以保证工作带精度。再使用空刀电极，加工工作带的长度。电极需要做成1/4圆环形状，便于电极与工件互相定位。最后工作带经过钳工抛光，上模加工完成。

下模设计有焊合室（8）、档台、下模工作带（7）、助流角、阻碍角、以及下模空刀（4）。并且焊合室（8）入口设计成具有一定倾斜角度，逐步增大焊合压力；档台连同助流角、阻碍角进一步的平衡模具内部各部位的材料的流动速度，在材料成型阶段，上模、下模的工作带部位互相对应，共同担负材料成形、定形的任务。下模的外圆和厚度按照常规加工方式进行加工，在加工下模工作带（7）时在模具中央加工成一个较大的通孔，通孔直径比工作带最小内接圆直径单边小10mm左右，这样可以预防模具精加工工作带时模具变形过大。加工工作带时需要使用慢走丝机床进行多次加工，至少做到切1修3，以保证工作带的尺寸精度和粗糙度。工作带形状加工完成后使用检验样板检测每个散热齿的齿形。然后按照1:1的比例切工作带高度差铜电极，电火花工序使用电极加工下模的工作带高度差，高度差的长短选取原则遵循上模工作带高度差的原则。焊合室（8）使用数控铣床精加工，表面粗糙度达到1.6um以上，并且加工时必须依照工作带的内接圆来确定工件的中心，同时以平面上的定位点确定工件的摆放位置。在出口面加工下模空刀（4），按照空刀的形状使用电脑软件编程后用数控铣机床加工，加工时使用整体合金铣刀。保证空刀部位精度和粗糙度。整套模具在加工制作过程中，必须将电火花、线切割加工后的表面痕迹去除掉，防止加工表面材料发生脆化，影响正常使用。