挤压机模具组件的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]经常通过挤压工艺制造管材例如由铜、铝、金属合金或其它金属材料形成的金属管。在挤压工艺中，通过具有圆形或其它构造的模具结构加工被称作坯体的大块金属，所述模具的开口小于用于形成管材的坯体的尺寸。在迫使冲孔杆穿过坯体的中心以形成贯穿坯体的通道之前，可以先将坯体预先加热至高温。然后向坯体施加通常在1,000至100,000镑/平方英寸量级的高压，以便在穿孔棒上推送预先加热的材料通过模具的开口。压力迫使材料变形并挤出，由此从模具的背部离开，成为直径类似于模具开口的直径的管。
[0002]为了通过挤压生产大量的金属管，需要大型的坯体和制造机械，并且在挤压工艺中用于构建金属管的坯体的重量经常达到或超过1，000镑。机器和坯体的尺寸要求用大型的制造设备来生产管，并且挤压工艺的尺寸要求导致制造操作的启动成本和维护成本较高。而且，例如一次只能挤压一件坯体的工艺限制导致由坯体尺寸造成的低效。
【发明内容】
[0003]在此公开了用于使用旋转式挤压机模具组件挤压材料的系统、装置和方法。在某些实施例中，所述的系统、装置和方法允许连续挤压多件材料坯体。这样的连续挤压允许有效地使用相对较小的坯体来生产期望数量的挤压材料，并且因此这种连续挤压机系统的规模和尺寸要求能够小于传统的挤压工艺。
[0004]在一方面，一种用于挤压材料的模具组件包括联接在一起以形成模具本体的多块模具板。模具本体具有限定入口和出口的通道，并且出口的直径小于入口的直径。渐缩表面位于入口和出口之间。每一块模具板都具有中心孔，中心孔的渐缩内表面围绕该中心孔，与第二模具板中的中心孔的内表面相比，第一模具板中的中心孔的内表面相对于所述通道的轴线以更小的角度渐缩，所述第二模具板定位成毗邻所述第一模具板的正面。基部联接至模具本体，并且基部的旋转致使模具本体旋转。
[0005]在某些实施例中，第二模具板定位成比第一模具板更靠近模具本体的入口。模具组件可以包括具有中心孔的第三模具板，与定位成毗邻第三模具板的正面的模具板中的中心孔的内表面相比，第三模具板的中心孔的内表面相对于所述轴线以更大的角度渐缩。定位成毗邻第三模具板的正面的模具板可以是第一模具板，并且第三模具板可以定位成比第一模具板更靠近模具本体的出口。
[0006]在某些实施例中，模具组件包括第三板，所述第三板形成模具本体的一部分，并且第三板具有中心孔，围绕第三板的中心孔的内表面相对于通道的轴线不以一定的角度渐缩。第三板的中心孔限定模具本体的入口。在某些实施例中，基部包括中心孔，并且基部的中心孔的直径大于模具本体的出口的直径。
[0007]在某些实施例中，模具本体构造成接收用于挤压的材料坯体，并且在坯体进入模具本体之前不预先加热坯体。模具本体的旋转在渐缩内表面和行进通过入口并进入模具本体的内部通道的坯件之间产生摩擦。摩擦将坯体加热到足以致使坯体材料变形的温度，并且经过加热的坯体能够在不超过坯体材料的机械性能极限的变形力的作用下变形。坯体在心轴上行进，坯体和心轴之间的摩擦加热坯体和心轴。冷却系统向心轴的内部提供冷却流体。
[0008]在某些实施例中，模具板中的至少一块由两种不同的材料形成，第一种材料形成模具板中的孔的周边，第二种材料形成模具板的外部。第一种材料和第二种材料中的至少一种是陶瓷材料、钢或耗材。在某些实施例中，模具本体的正面在入口附近构造成与定心插入件相配合，定心插入件的直径基本等于入口的直径。入口的周边和定心插入件由相同的材料形成。
[0009]在某些实施例中，模具本体构造成通过入口接收心轴末端，以使心轴末端能够定位在模具本体的内部通道中。模具本体的内表面包括互补部分，所述互补部分具有的角度对应于心轴末端的外表面的角度。模具本体构造成接收被挤压通过模具本体的内部通道的坯体以形成挤压产品，所述挤压产品的外径对应于模具本体的出口的直径并且所述挤压产品的内径对应于心轴末端的直径。
[0010]在一方面，一种模具组件包括用于挤压材料的装置，所述用于挤压材料的装置包括多个板装置。用于挤压材料的装置具有通道装置，所述通道装置限定用于挤压材料的装置的入口和出口，并且出口的直径小于入口的直径。用于挤压材料的装置具有在入口和出口之间的渐缩表面装置。每一个板装置都具有中心孔，中心孔的渐缩表面围绕该中心孔，与第二板装置中的中心孔的内表面相比，第一板装置中的中心孔的内表面相对于通道装置的轴线以更小的角度渐缩，所述第二板装置定位成毗邻所述第一板装置的正面。模具组件还包括用于将所述用于挤压材料的装置联接至旋转装置的装置，并且所述用于联接的装置的旋转致使所述用于挤压材料的装置旋转。
[0011 ] 在某些实施例中，第二板装置定位成比第一板装置更靠近用于挤压材料的装置的入口。用于挤压材料的装置可以包括具有中心孔的第三板装置，与定位成毗邻所述第三板装置的正面的板装置中的中心孔的内表面相比，所述第三板装置的中心孔的内表面相对于所述轴线以更大的角度渐缩。定位成毗邻第三板装置的正面的板装置可以是第一板装置，并且第三板装置可以定位成比第一板装置更靠近用于挤压材料的装置的出口。
[0012]在某些实施例中，模具组件包括第三板装置，所述第三板装置形成用于挤压材料的装置的一部分，所述第三板装置具有中心孔，围绕第三板装置的中心孔的内表面相对于所述轴线不以一定的角度渐缩。第三板装置的中心孔限定用于挤压材料的装置的入口。在某些实施例中，用于联接的装置包括中心孔。用于联接的装置的中心孔的直径大于用于挤压材料的装置的出口的直径。
[0013]在某些实施例中，用于挤压材料的装置构造成接收用于挤压的材料坯体，并且在坯体进入用于挤压材料的装置之前不预先加热坯体。用于挤压材料的装置的旋转在渐缩表面装置和行进通过入口并进入用于挤压材料的装置的通道装置的坯体之间产生摩擦。摩擦将坯体加热到足以致使坯体材料变形的温度。经过加热的坯体能够在不超过坯体材料的机械性能极限的变形力的作用下变形。坯体在杆装置上行进，坯体和杆装置之间的摩擦加热坯体和杆装置。用于冷却的装置向杆装置的内部提供冷却流体。
[0014]在某些实施例中，板装置中的至少一个由两种不同的材料形成，第一种材料形成板装置中的孔的周边，第二种材料形成板装置的外部。第一种材料和第二种材料中的至少一种是陶瓷材料、钢或耗材。在某些实施例中，用于挤压材料的装置的正面在入口附近构造成与用于给坯体定心的装置相配合，所述用于定心的装置的直径基本等于入口的直径。入口的周边和用于定心的装置由相同的材料形成。
[0015]在某些实施例中，用于挤压材料的装置构造成通过入口接收杆末端装置，以使杆末端装置能够定位在用于挤压材料的装置的内部通道中。用于挤压材料的装置的渐缩表面装置包括互补部分，所述互补部分具有的角度对应于杆末端装置的外表面的角度。用于挤压材料的装置构造成接收被挤压通过用于挤压材料的装置的通道装置的坯体以形成挤压产品，所述挤压产品的外径对应于用于挤压材料的装置的出口的直径并且所述挤压产品的内径对应于杆末端装置的直径。
[0016]在研读本公开之后，本文中讨论的实施例的各种变型和修改对于本领域技术人员而言将显而易见。能够以任意的组合和子组合实施前述的特征和方面，包括具有本文描述的一个或多个其它特征的多个从属组合和子组合。本文中描述或图解的各种特征，包括其任意组合在内，可以被组合或结合到其它的系统中。而且，可以省略或不实施某些特征。
【附图说明】
[0017]在结合附图阅读以下详细描述时，前述和其它的目的和优点将变得显而易见，其中，相同的附图标记始终表示相同的部件。
[0018]图1示出了说明性的挤压机模具组件的透视图。
[0019]图2示出了说明性的挤压机系统的侧面正视图。
[0020]图3示出了图1中挤压机模具组件的侧面正视图。
[0021]图4示出了图1中挤压机模具组件的说明性钢端保持件。
[0022]图5示出了图1中挤压机模具组件的说明性入口板。
[0023]图6示出了图1中挤压机模具组件的说明性第一中间板。
[0024]图7示出了图1中挤压机模具组件的说明性第二中间板。
[0025]图8示出了图1中挤压机模具组件的说明性出口板。
[0026]图9示出了图1中挤压机模具组件的说明性基板。
[0027]图10示出了图1中挤压机模具组件的说明性剖视图。
[0028]图11示出了说明性的心轴杆末端。
[0029]图12示出了图1中挤压机模具组件的说明性剖视图，其中，图11中的心轴杆末端行进到模具组件中。
[0030]图13示出了图12中的模具组件和心轴杆末端在挤压材料期间的剖视图。
【具体实施方式】
[0031]为了整体理解在此描述的系统、方法和装置，将描述一些说明性的实施例。尽管在此描述的实施例和特征的讨论是用于结合挤压机系统使用，但是应当理解，下文所列举的部件、连接机构、制造方法和其它特征能够以任何适当的方式相互组合并且可以适用和应用于在其它制造工艺中使用的系统。而且，尽管在此描述的实施例涉及由中空的坯体挤压成形金属管，但是应当理解，在此描述的系统、装置和方法可以适用和应用于挤压任何适当类型的材料的系统。
[0032]图1示出了挤压机系统中的用于形成挤压管的模具组件1，所述挤