专利名称：用于挤压机的挤压工具和挤压机的制作方法
技术领域：
本发明涉及加工技术领域，更具体地说，涉及用于才齐压才几的才齐压工具和 挤压机。
背景技术：
双动式挤压机一般包括挤压模l、挤压针2、大针3 (挤压针与大针组成挤 压工具)、挤压轴4、挤压垫5、挤压筒内衬6等(参见图la)。双动式挤压积』 主要用于加工无缝管材，以加工铝合金无缝管材为例，在进行挤压加工时， 挤压模l、挤压针2、大针3、挤压筒内衬6均处于静止状态，挤压轴4推动挤压 垫5前进，挤压垫5则推动装入挤压筒内衬6的铝锭7从挤压模1中流出，从而生 产出铝无缝管材8，直至铝锭7全部被挤压出挤压筒内衬6。
在挤压加工过程中，挤压针2会对流动的铝锭7产生一个与铝锭7流动方向 (即挤压轴4前进方向)相反的摩擦力，与此同时，挤压针2也受到一个沿挤 压轴4前进方向的巨大轴向拉力。该轴向拉力会造成挤压针2与大针3的连接端 面9 (圆周)产生较大的拉伸缝隙IO (请参见图lb和图lc),高压强的铝金属、 石墨润滑油等异物11随之侵入挤压针2和大针3的螺紋连接处12,导致螺紋卡 死而无法拆卸挤压针2。
目前，挤压针2与大针3之间的密封是釆取在挤压针2和大针3结合处加工 一个相应的锥度，形成一个锥环面密封13 (参见图ld)。但由于锥环面密封 不是轴向密封，在巨大的轴向拉力的作用下，挤压针2与大针3的连接端面9依 然会出现较大的拉伸缝隙10而侵入异物11 (参见图le)。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供用于挤压机的挤压工具和挤压机，以解 决挤压针与大针的连接端面在巨大的轴向拉力下无法形成密封，进而导致铝 金属、石墨润滑油等异物进入挤压针和大针的螺紋连接处使螺紋卡死的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案
一种挤压工具，包括挤压针和与所述挤压针连接的大针，所述大针的内 表面上设置有截面呈台阶状的凹槽，所述挤压针的外表面上设置有截面呈台 阶状、且与所述凹槽形成轴向密封环的凸起，和/或，
所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状、且与所述挤压针形成轴向密 封环的凸起；
上述轴向密封环位于所述挤压针和所述大针的螺紋连接处之前。 一种挤压机，包括挤压工具，所述挤压工具包括挤压针和大针，所述大 针的内表面上设置有截面呈台阶状的凹槽，所述挤压针的外表面上设置有截 面呈台阶状、且与所述凹槽形成轴向密封环的凸起，和/或，
所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状、且与所述挤压针形成轴向密 封环的凸起；
所述轴向密封环位于所述挤压针和所述大针的螺紋连接处之前。 从上述技术方案可以看出，在本发明中，挤压针与大针之间形成了轴向 密封环，在挤压加工过程中，虽然挤压针和大针的连接端面出现拉伸缝隙， 但由于轴向密封环在径向上的尺寸基本未发生变化，因此挤压针与大针之间 的密封未被破坏。异物尽管可以侵入拉伸缝隙中，但却无法继续前进至挤压 针和大针的螺紋连接处，从而避免了螺紋被卡死这一现象的发生。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图la为双动式挤压机结构示意图lb为挤压针与大针连接示意图lc为异物进入挤压针与大针的螺紋连接处的示意图ld为现有技术的锥环面密封示意图le为异物侵入锥环面密封处的示意4图2a为本发明实施例所提供的挤压工具整体结构示意图2b为本发明实施例所提供的大针结构示意图2c为本发明实施例所提供的挤压针结构示意图2d为本发明实施例所提供的挤压工具密封机理示意图2e为本发明实施例所提供的挤压工具又一整体结构示意图;
图2f为本发明实施例所提供的大针又一结构示意图2g为本发明实施例所提供的挤压工具另一整体结构示意图;
图2h为本发明实施例所提供的大针另一结构示意图2i为本发明实施例所提供的挤压针另一结构示意图3为本发明实施例所提供的挤压机结构示意图4a为本发明实施例所提供的挤压工具整体结构示意图4b为本发明实施例所提供的挤压针结构示意图4c为本发明实施例所提供的大针结构示意图4d为本发明实施例所提供的挤压工具密封机理示意图5为本发明实施例所提供的挤压工具又一整体结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
挤压针和大针合称为挤压工具，是挤压机中生产无缝管材的关键工具， 大针可与不同规格的挤压针相配合使用。在加工无缝管过程中，挤压针与大 针的连接端面可能会出现较大的拉伸缝隙，异物进而可以侵入挤压针与大针 的螺紋连接处造成螺紋卡死。而在生产过程中，如果要生产不同规格的品种， 就必须更换不同规格的挤压针(如要生产外径规格不同的品种，还需更换不 同规格的挤压模)。此时，如果挤压针与大针的螺紋连接处被异物卡死，挤 压针就难以拆卸，致使挤压针和大针损坏的现象时有发生。在无法拆卸挤压针的情况下，通常需将挤压针和大针整体拆卸下来再重新更换一套，而如此 更换一次所需的时间在三小时以上，严重影响了生产和经济效益。
有鉴于此，本发明实施例公开了挤压工具，以解决挤压针与大针的连接 端面在巨大的轴向拉力下无法密封，进而导致铝金属、石墨润滑油等异物进 入挤压针和大针的螺紋连接处使螺紋卡死的问题。
请参照图2a至图2c，该挤压工具包括挤压针2和大针3,大针3的内表 面上设置有截面呈台阶状的凹槽14，而挤压针2的外表面上则"i殳置有截面呈 台阶状、且与凹槽14形成轴向密封环的凸起15。需要说明的是，在这一结构 中，轴向密封环为大针3的凹槽14与挤压针2的凸起15之间的间隙，如果 没有该间隙，挤压针2将无法相对于大针3作运动，即挤压针2无法拧入大 针3。同时，该间隙还可防止铝金属、石墨润滑油等异物进入挤压针2和大针 3的螺紋连接处12,具有密封功能。由于要阻止异物进入螺紋连接处12，所 以上述轴向密封环位于挤压针2和大针3的螺紋连接处12之前。
为了达到更可靠的密封效果、防止和弥补加工误差，挤压针2的外表面 上还可设置多个凸起15,而大针3的内表面上也相应的设置多个凹槽14以与 凸起15形成多个轴向密封环。
可以看出，在加工无缝管过程中，虽然巨大的轴向拉力仍会造成挤压针2 与大针3的连接端面9产生较大的拉伸缝隙10，参见图2d,且凹槽14与凸 起15之间也产生了较大的间隙201，但由于凹槽14与凸起15形成的轴向密 封环在径向上的尺寸基本未发生变化，因此挤压针2与大针3之间的密封未 被破坏。异物11尽管可以侵入拉伸缝隙10中，却无法继续前进至间隙201, 进而无法侵入挤压针2和大针3的螺紋连接处，从而避免了螺紋被卡死，挤 压针无法拆卸这一情况的出现。
图2e和图2f示出了另外一种挤压工具，包括挤压针2和大针3，在大针 3的内表面上设置有截面呈台阶状、且与挤压针2形成轴向密封环的凸起16。 需要指出的是，在该结构中，轴向密封环指的是大针3的凸起16与挤压针2 之间的间隙，且位于挤压针2和大针3的螺紋连接处12之前。
图2e示出的挤压工具避免螺紋被卡死的机理与图2a示出的^^压工具的 相类似，在此不作赘述。同理，为了达到更可靠的密封效果、防止和弥补加工误差，大针3的内 表面上可设置多个凸起16 (请参见图2f ),从而与挤压针2形成多个轴向密 封环。在具体实施中，可在大针3的内表面上加工出环状沟槽201 (也称为储 查环)，储查环201的两侧则可形成两个凸起16,储查环202可用于对侵入 的异物进行储存，在一定程度上避免异物继续向螺紋方向入侵。
另外，请参见图2g、图2h和图2i,在其他实施例中，大针3的内表面 上既设置有截面呈台阶状、且与挤压针2形成轴向密封环的凸起16,又设置 有截面呈台阶状的凹槽14,而设置在挤压针2外表面上的、截面呈台阶状凸 起15与凹槽14形成轴向密封环。
与上述挤压工具相对应，本发明实施例同时还提供了一种挤压机，图3 示出了其一种结构，包括挤压模l、挤压针2、大针3、挤压轴4、挤压垫5、 挤压筒内衬6、挤压筒外衬17、模架18、挤压针支承19等。上述挤压机主要 用于加工无缝管材，以加工铝合金无缝管材为例，其工作流程如下
首先加热挤压机的挤压筒内、外衬，再加热挤压模l、挤压针2、大针3 (挤压针2与大针3连接后在工具加热炉中加热)，并将加热好的挤压模1 、 挤压针2和大针3分别装入模架18内和挤压针支承19上。此时，挤压轴4、 挤压针2处于设备原始位置，即挤压针2处于挤压轴4内并与挤压筒内衬6 的右端面相距1米，以便于空芯铝锭7和挤压垫5装入挤压筒内衬6内。随 后，将加热到一定温度的空芯铝锭7用挤压轴4装入挤压筒内衬6，挤压轴4 (空芯)退出挤压筒内衬6,而挤压机的穿孔缸(图3中未显示)带动挤压针 支承19、挤压针2和大针3穿出挤压轴4。然后再把挤压垫5 (空芯)装在大 针3上，并在挤压针2、大针3与挤压垫5的接触圆环端面上涂抹石墨润滑油。 之后，挤压轴4和挤压针支承19推动挤压针2和大针3同时前进。挤压轴4 到达一定的位置时停止前进，而挤压针2和大针3继续前进，直至4齐压针2 前进到图3所示的位置(此时挤压针2和大针3已穿过空芯铝锭7)时，挤压 针2和大针3才停止前进并保持静止状态。随后，挤压轴4再次前进，并推 动挤压垫5和空芯铝4走7向前运动。此时，，齐压加工过程开始，热空芯铝4走7 在挤压垫5的推动下从挤压模1中流出，形成铝无缝管材8,当空芯铝锭7全 部被挤压出挤压筒内衬6外后，挤压加工过程结束。在挤压加工过程中，挤压针2会对流动的铝4走7产生一个与铝锭7流动 方向(即挤压轴4前进方向)相反的摩擦力。同时，挤压针2也受到一个沿 挤压轴4前进方向的巨大轴向拉力。挤压针与大针的螺紋连接处在此巨大的 轴向拉力作用下会发生拉伸变形，再加上螺紋连接处本来就可能因螺紋加工 不标准而存在有一定间隙(即使螺紋加工标准，但是螺紋连接处如没有间隙 螺紋肯定拧不进去，即挤压针、大针无法连接)，挤压针与大针的连接端面 因此出现较大的拉伸缝隙，这样就破坏了挤压针与大针连接处的密封面。密 封面受到破坏后，高压强的铝金属(铝渣)、石墨润滑油等异物将进入挤压 针和大针的螺紋连接处，导致螺紋卡死。
为此，可在大针3的内表面上设置有截面呈台阶状的凹槽14,而在挤压 针2的外表面上则设置有截面呈台阶状、且与凹槽14形成轴向密封环的凸起 15,请参见图4a、图4b和图4c。上述轴向密封环位于挤压针2和大针3的 螺紋连接处12之前。 一般情况下，优先考虑将凹槽14设置在端面9处，并 在大针强度允许的情况下，将凹槽14的台阶面401设计得越靠近外圏402越 好，参见图4c。
现有技术中的锥环面密封只可实现一级(次)密封。为了达到更可靠的 密封效果、防止和弥补加工误差，挤压针2的外表面上还可设置多个凸起15, 而大针3的内表面上也相应的设置多个凹槽14以与凸起15形成多个轴向密 封环，请参见图4a。
可以看出，在加工无缝管过程中，虽然巨大的轴向拉力仍会造成挤压针2 与大针3的连接端面9产生较大的拉伸缝隙10,参见图4d,且凹槽14与凸 起15之间也产生了较大的间隙201,但由于凹槽14与凸起15形成的轴向密 封环在径向上的尺寸基本未发生变化，因此挤压针2与大针3之间的密封未 被破坏。异物11尽管可以侵入拉伸缝隙10中，却无法继续前进至间隙201， 进而无法侵入挤压针2和大针3的螺紋连接处，从而避免了螺紋被卡死，挤 压针无法拆卸这一情况的出现。
当然，也可以选用上述图2e和图2f示出的结构，同样可以防止异物继 续前进至挤压针和大针的螺紋连接处，避免螺紋被卡死挤压针无法拆卸这一 情况的出现。在挤压针2与大针3的连接处有两个比较大的空隙，分别为空位20和退 刀槽21,参见图5。空位20的作用是拧挤压针2时确保连接端面9紧紧贴合， 防止挤压针2柠不到位，而退刀槽21是在加工螺紋时留下的加工工艺槽。虽 然设置在端面9处的凹槽14与凸起15形成的轴向密封环可以防止铝渣侵入， 但石墨润滑油还有可能侵入空位20乃至退刀槽21中，进而进入挤压针2和 大针3的螺紋连接处12。为防止石墨润滑油侵入退刀槽21，可在大针3的内 表面上加工出环状沟槽501 (也称为储查环)，而储查环501的两侧(控制孔 和轴的配合间隙)则形成两个截面呈台阶状、并与挤压针2配合形成轴向密 封环的凸起16。储查环501还可对侵入的异物进行储存，从而在一定程度上 避免异物继续向螺紋方向入侵。
此外，挤压针2的材料可为H13(4Cr5MoSiVl)电渣重熔钢，这是因为挤压 针2常在400°C-450。C的高温下工作，而H13电渣重熔钢在400°C-500°C时的 机械性能最好。
从上述的实施例可以看出，在挤压加工过程中，虽然挤压针和大针的连 接端面出现了拉伸缝隙，但由于轴向密封环在径向上的尺寸基本未发生变化 (即使有变化也是一种弹性变形)，因此挤压针与大针之间的密封未被^^坏。 异物尽管可以侵入外圈很小部分的拉伸缝隙中，却无法继续前进至挤压针和 大针的螺紋连接处。这样就保证了螺紋的清洁干净，使更换挤压针变得轻松、 快捷和方便。从而大大缩短了挤压针的更换时间，带来了良好的经济效益。
需指出的是，上述轴向密封设计可广泛应用于轴向运动的部件或元件上， 例如液压元件的间隙式密封"^殳计、压力加工和压^t寿加工、4交高温度的工作环 境的密封元件等，在实际应用中，本领域技术人员可根据需要进行灵活设计。
本说明书中各个实施例釆用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
9
权利要求
1、一种挤压工具，包括挤压针和与所述挤压针连接的大针，其特征在于所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状的凹槽，所述挤压针的外表面上设置有截面呈台阶状、且与所述凹槽形成轴向密封环的凸起，和/或，所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状、且与所述挤压针形成轴向密封环的凸起；上述轴向密封环位于所述挤压针和所述大针的螺纹连接处之前。
2、 如权利要求1所述的挤压工具，其特征在于，所述轴向密封环的数量 至少为一个。
3、 一种挤压机，包括挤压工具，所述挤压工具包括挤压针和大针，其特 征在于所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状的凹槽，所述挤压针的外表面 上设置有截面呈台阶状、且与所述凹槽形成轴向密封环的凸起，和/或，所述大针的内表面上设置有截面呈台阶状、且与所述挤压针形成轴向密 封环的凸起；上述轴向密封环位于所述挤压针和所述大针的螺紋连接处之前。
4、 如权利要求3所述的挤压机，其特征在于，所述轴向密封环的数量至少为一个。
全文摘要
本发明公开了一种挤压工具，该挤压工具包括挤压针和大针，大针的内表面上设置有截面呈台阶状的凹槽，挤压针的外表面上设置有截面呈台阶状、且与所述凹槽形成轴向密封环的凸起，和/或，大针的内表面上设置有截面呈台阶状、且与挤压针形成轴向密封环的凸起；上述轴向密封环位于挤压针和大针的螺纹连接处之前。本发明同时还公开了一种使用上述挤压工具的挤压机。可见，在挤压加工过程中，虽然挤压针和大针的连接端面出现拉伸缝隙，但由于轴向密封环在径向上的尺寸基本未发生变化，因此挤压针与大针之间的密封未被破坏。异物尽管可以侵入拉伸缝隙中，但却无法继续前进至挤压针和大针的螺纹连接处，从而避免了螺纹被卡死这一现象的发生。
文档编号B21C25/00GK101623713SQ20091016187
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者何利军 申请人:西南铝业(集团)有限责任公司