一种多孔复杂截面铝型材模具结构及镶芯加工方法与流程

本发明涉及铝合金型材模具结构技术领域，尤其涉及一种多孔复杂截面铝型材模具结构及镶芯加工方法。

背景技术：

随着技术的不断提高，铝合金产业的快速发展，各类铝合金零部件的多元化结构越来越复杂，品质要求愈来愈严格，对铝合金产品行业要求也愈来愈高，竞争也愈来愈激烈，如何保证类似铝合金产品在生产过程中不出现异常，最大化的保证产品加工有效的、稳定的生产周期。现有铝合金模具的模芯结构一般包括上模和下模，上模模芯一般能加工1-3个单独空心截面的型材，当出现多孔产品截面时，会导致成型区经常出现无法加工的情况，或者加工出的成型区也会出现产品成型精确度不高的缺点，因此有必要研究一种精度高的多孔复杂截面铝型材模具结构。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种方便加工成型区，适用于生产多孔复杂截面型材并且使用寿命较长的铝型材模具结构。

本发明采用的技术方法如下：一种多孔复杂截面铝型材模具结构，包括上模、镶嵌模芯，所述上模、镶嵌模芯均采用H13特种钢制造，其膨胀系数为10‰-13‰，上模的轴心位置具有一固定模芯，固定模芯的轴心位置开有一圆柱形的成型区，成型带的上端设置有一过径带，所述上模上围绕固定模芯开有多个导流孔，导流孔贯穿整个上模，导流孔的上端通过一斜槽与成型区相连通，所述上模的开有镶件孔，所述镶件孔贯穿整个上模，所述镶嵌模芯通过镶芯工艺嵌入到镶件孔内，与上模构成一整体结构，并且镶件孔外侧设置有一填焊层，填焊层将镶嵌模芯封闭在镶件孔内。

进一步的，所述过径带的高度为8-12mm。

进一步的，所述过径带的高度优选为9mm。

进一步的，所述斜槽位于导流槽的下方并与之连通。

进一步的，所述导流孔数量为导流槽数量的两倍。

进一步的，所述镶件孔包括沉头孔及中孔，所述中孔位于成型区的下方并与之相连通，沉头孔设置在中孔的下方并与之连通，并且中孔的直径分别小于沉头孔和成型区的直径。

进一步的，所述镶件孔包括沉头孔及中孔，所述镶嵌模芯包括芯尾、连接柱及芯头，芯尾、连接柱为圆柱形结构，所述芯尾与芯头分别设置在连接柱的两端，其中连接柱的直径小于芯尾及芯头的直径，芯头的直径小于芯尾的直径，镶嵌模芯嵌入到镶件孔后，模芯头位于成型区内，连接柱位于中孔内，芯尾位于沉头孔内。

进一步的，所述固定模芯区域可以根据产品的形状开设多条形状槽，多条形状槽将固定模芯分为多个部分。

本发明的另一目的是提供一种多孔复杂截面铝型材模具结构镶芯方法，包括以下步骤：

1)、通过CNC数控加工中心在上模的底端加工沉头孔，沉头孔的直径等于或略大于镶嵌模芯的芯尾的直径；

2)、通过线割加工的方式在沉头孔的上端加工中孔，中孔的直径小于镶嵌模芯的连接柱直径0.01-0.03mm；

3)、利用CNC数控加工中心在镶件孔周围加工出多个导流孔，使得导流孔与成型区连通；

4)、采用CNC数控加工中心加工出镶嵌模芯，使得连接柱的直径小于芯尾及芯头的直径，芯头的直径小于芯尾的直径；

5)、分别对沉头孔、中孔以及镶嵌模芯进行精加工，以消除毛刺等杂物，保证镶芯的精度；

6)、分别对上模及镶嵌模芯进行真空热处理，使得上模及镶嵌模芯的硬度达到48-50度；

7)、将热处理过的上模加热到0-00℃之间，因为热胀冷缩的原理，此时中孔直径有一定的尺寸的变大，此时将常温状态下的镶嵌模芯嵌入到上模的镶件孔内，使得模芯头位于成型区内，连接柱位于在中孔内，芯尾位于沉头孔内，保持温度，当镶嵌模芯也达到360-400℃后，进行常温下自然冷却；

8)、冷却后中孔直径变小，由于常温状态下镶嵌模芯的连接柱直径比中孔的直径大，因此冷却后使得镶嵌模芯紧紧的嵌入到上模内；

9)、冷却后利用烧焊将沉头孔外侧的斜面填平并打磨修理平整形成填焊层，将镶嵌模芯封闭固定在上模的镶件孔内。

进一步的，所述中孔的直径小于镶嵌模芯的连接柱直径，其大小优选为0.02mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

采用上述镶芯工艺进行生产，由于成型区为中空结构，从而方便使用设备对成型区的加工，成型区加工好以后，再将模芯嵌入到镶件孔内，从而有效解决了现有技术中在生产结构复杂的产品时，模具需要设置多个导流孔而导致成型带不方便加工的缺点，能够快速开发出各种复杂结构的产品，满足不同客户的需要，同时该模芯结构成型稳定，精度高，使用寿命较长，有效节省了生产成本。

附图说明

附图1为本发明所述多孔复杂截面铝型材模具结构的结构示意图；

附图2为附图1所示上模的结构示意图；

附图3为附图1所示模芯的结构示意图；

附图4为附图1所示上模的截面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

在本实施例中，如图1、图2及图4所示，一种多孔复杂截面铝型材模具结构，包括上模1、镶嵌模芯2，所述上模1、镶嵌模芯2均采用H13特种钢制造，其膨胀系数为10‰-13‰，上模1的轴心位置具有一固定模芯12，固定模芯12的轴心位置开有一圆柱形的成型区121，成型区121的上端设置有一过径带122，过径带122用于控制铝型材料进入固定模芯12的流量，过径带122的高度为8-12mm，在本发明中，优选为9mm；所述固定模芯12区域可以根据产品的形状开设多条形状槽14，多条形状槽14将固定模芯12分为多个部分，在本实施例中，形状槽14设置有两条，两条形状槽14成十字形交叉将固定模芯12平均分为四个部分；在实际的生产过程中，可以根据产品的复杂程度设置不同数量或不同形状的形状槽14；所述上模1上围绕固定模芯12开有多个导流孔11，导流孔11贯穿整个上模1，导流孔11用于铝合金材料的导入，导流孔11的上端通过一斜槽(图未示出)与成型区121相连通，物料能够从斜槽进入到成型区121内，进一步的，为方便加工，所述斜槽位于形状槽14的下方并与之连通；导流孔11数量为形状槽14数量的两倍，如在本实施例中，形状槽14有两条，导流孔11设置有四个；所述上模1的开有镶件孔13，所述镶件孔13贯穿整个上模1，镶件孔13包括沉头孔131及中孔132，所述中孔132位于成型区121的下方并与之相连通，沉头孔131设置在中孔132的下方并与之连通，并且中孔132的直径分别小于沉头孔131和成型区121的直径；所述镶嵌模芯2通过镶芯工艺嵌入到镶件孔13内，与上模1构成一整体结构，并且镶件孔13外侧设置有一填焊层16，填焊层16将镶嵌模芯2封闭在镶件孔13内。如图3所示，镶嵌模芯2包括芯尾21、连接柱22及芯头23，芯尾21、连接柱22为圆柱形结构，芯头23可以根据产品形状设定不同的形状；所述芯尾21与芯头23分别设置在连接柱22的两端，其中连接柱22的直径小于芯尾21及芯头23的直径，芯头23的直径小于芯尾21的直径，镶嵌模芯2嵌入到镶件孔13后，模芯头22位于成型区121内，连接柱22位于中孔132内，芯尾21位于沉头孔131内，所述填焊层16设置在沉头孔131外侧将镶嵌模芯2封闭在镶件孔13内。

一种多孔复杂截面铝型材模具结构的镶芯加工方法，包括以下步骤：

(1)、通过CNC数控加工中心在上模的底端加工沉头孔131，沉头孔131的直径等于或略大于镶嵌模芯2的芯尾21的直径；

(2)、通过线割加工的方式在沉头孔131的上端加工中孔132，中孔132的直径小于镶嵌模芯2的连接柱22直径0.01-0.03mm，其中优选为0.02mm；

(3)、利用CNC数控加工中心在镶件孔13周围加工出多个导流孔11及斜槽，使得导流孔11与成型区121连通；

(4)、采用CNC数控加工中心加工出镶嵌模芯2，使得连接柱22的直径小于芯尾21及芯头23的直径，芯头23的直径小于芯尾21的直径；

(5)、分别对沉头孔131、中孔132以及镶嵌模芯2进行精加工，以消除毛刺等杂物，保证镶芯的精度；

(6)、分别对上模1及镶嵌模芯2进行真空热处理，使得上模1及镶嵌模芯2的硬度达到48-50度；

(7)、将热处理过的上模1加热到360-400℃之间，因为热胀冷缩的原理，此时中孔132直径有一定的尺寸的变大，此时将常温状态下的镶嵌模芯2嵌入到上模1的镶件孔13内，使得模芯头22位于成型区121内，连接柱22位于在中孔132内，芯尾21位于沉头孔131内，保持温度，当镶嵌模芯2也达到360-400℃后，进行常温下自然冷却；

(8)、冷却后中孔132直径，由于常温状态下镶嵌模芯2的连接柱22直径比中孔132的直径大，因此冷却后使得镶嵌模芯2紧紧的嵌入到上模1内；

(9)、冷却后利用烧焊将沉头孔131外侧的斜面填平并打磨修理平整形成填焊层16，将镶嵌模芯2封闭固定在上模1的镶件孔13内。

本镶芯方法的原理为：利用金属的热胀冷缩原理，当上模1加热后，沉头孔131及中孔132受热直径会变大一定的尺寸，当中孔132的直径大于模芯头22的大小时，即可将镶嵌模芯2嵌入到镶件孔13内，当上模1与镶嵌模芯2自然冷却后，沉头孔131及中孔132降温收缩，由于镶嵌模芯2的连接柱22直径大于镶件孔13的中孔132的直径，因此上模1冷却后镶嵌模芯2便紧紧的嵌入在镶件孔13内，同时模芯头22的直径大于中孔132的直径，因此镶嵌模芯2无法从镶件孔13内取出。

采用上述镶芯工艺进行生产，当需要生产结构复杂的产品时，首先利用CNC数控加工中心在模具开设多个导流孔，然后再根据产品的形状加工成型区，由于成型区为中空结构，从而方便使用设备对成型区的加工，成型区加工好以后，再将模芯嵌入到镶件孔内，从而有效解决了现有技术中在生产结构复杂的产品时，模具需要设置多个导流孔而导致成型区不方便加工的缺点，能够快速开发出各种复杂结构的产品，满足不同客户的需要，同时该模芯结构成型稳定，精度高，使用寿命较长，有效节省了生产成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。