本发明涉及模具领域，特别是涉及一种铝型材挤压模及其挤压成型方法与制造方法。
背景技术：
空心铝型材一般采用正向挤压，铝棒与挤压机主缸的移动方向一致，通过分流组合模的分流与焊合后挤压出空心的铝型材。分流组合模分为上模和下模，其中上模的芯头一般采用4cr5mosiv1热作模具钢材制造。上模芯头工作带与炽热的铝棒接触，芯头工作带承受很大的摩擦应力，芯头工作带易磨损，磨损后导致空心铝型材的厚度和米重增加，厚度增加导致尺寸不良，米重增加导致用铝成本增大。而随着铝型材壁厚的减薄，挤压过程中的变形程度增加，挤压力增加，从而导致模具的磨损加剧，其结果是模具的间隙易增大，从而又使型材的壁厚增加，无法实现节约材料的目的。同时，由于模具的磨损使型材表面质量下降，挤压纹与挤压痕严重。
目前，铝型材市场对挤压型材的尺寸公差要求越来越高，成本意识越来越强。因此，对于型材生产厂家需积极应对市场，在保证铝型材质量的情况下还需降低生产铝型材的成本。在实际生产过程中，模具的磨损超差是此类型材模具提前报废的主要因素，尽管企业采用了一些模具强化措施如氮化处理，氮化后工作带的表面显微硬度在1000-1250hv之间，但仍然未能取得较理想的效果，生产轻质而高强度的型材的模具成本仍然很大。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种铝型材挤压模及其挤压成型方法与制造方法，以解决传统的铝型材挤压模工作带容易磨损、型材产品表面质量差的问题。
一种铝型材挤压模，包括上模和下模，所述上模和所述下模相互配合形成成型腔；所述下模包括下模基体和第一硬质镶嵌块，所述下模基体上设有安装槽，所述第一硬质镶嵌块上开设有多个安装孔，所述第一硬质镶嵌块通过多个第一紧固件穿过所述安装孔固定在所述安装槽中，所述第一紧固件与所述安装孔采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm，所述下模上设有贯穿所述下模基体和所述第一硬质镶嵌块的模孔，所述第一硬质镶嵌块对应所述模孔的位置形成所述下模的工作带，多个所述第一紧固件以所述模孔的中轴线呈中心对称分布。
在其中一个实施例中，所述第一紧固件的热膨胀系数大于所述第一硬质镶嵌块的热膨胀系数。
在其中一个实施例中，所述第一硬质镶嵌块的外缘与所述下模基体之间采用间隙配合，间隙量为0.01～0.015mm。
在其中一个实施例中，所述上模用于与所述下模结合的一侧上对应所述模孔的位置设置有凸出的芯头，所述芯头沿出料方向依次包括颈部和镶嵌段，在所述芯头的径向上，所述颈部突出于所述镶嵌段，所述镶嵌段上套设有环状的第二硬质镶嵌块，所述第二硬质镶嵌块通过第二紧固件固定，在所述芯头的径向上，所述第二硬质镶嵌块的外缘突出于所述颈部，所述第二硬质镶嵌块的外缘形成所述上模的工作带。
在其中一个实施例中，所述第二硬质镶嵌块与所述镶嵌段之间采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm。
在其中一个实施例中，所述芯头还包括螺纹段，沿出料方向所述螺纹段设置在所述镶嵌段之后，所述第二紧固件为螺母。
在其中一个实施例中，所述第二硬质镶嵌块和所述第二紧固件之间设置有垫片。
一种铝型材的挤压成型方法，其特征在于，使用上述任一实施例所述的铝型材挤压模，所述挤压成型方法包括如下步骤：
将所述上模和所述下模进行装配，使所述上模和所述下模相互配合形成成型腔，将铝锭通过所述上模进行分流，再从所述成型腔中挤出成型。
一种铝型材挤压模的制造方法，包括以下步骤：
制作上模和下模，在所述上模用于与所述下模结合的一侧上制作凸出的芯头，在所述下模用于对应所述芯头的位置上开设模孔；
在所述下模上围绕所述模孔开设安装槽，取环状的开设有多个安装孔的第一硬质镶嵌块，将所述第一硬质镶嵌块通过多个第一紧固件穿过所述安装孔固定在所述安装槽中，所述第一紧固件与所述安装孔采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm，多个所述第一紧固件以所述模孔的中轴线呈中心对称分布，所述第一硬质镶嵌块的内孔与所述模孔连通，所述第一硬质镶嵌块在内孔上的侧壁形成所述下模的工作带。
在其中一个实施例中，所述的铝型材挤压模的制造方法，还包括以下步骤：
在所述芯头沿出料方向上依次设置颈部和镶嵌段，在所述芯头的径向上，所述颈部突出于所述镶嵌段；
取环状的第二硬质镶嵌块，所述第二硬质镶嵌块的内孔与所述镶嵌段相适应，将第二硬质镶嵌块按照上模工作带的设计形状及尺寸进行磨削，将所述第二硬质镶嵌块的外缘磨削至保留0.1～0.3mm余量；
将所述第二硬质镶嵌块滑配至所述镶嵌段，并用第二紧固件固定；
将所述第二硬质镶嵌块的外缘抛光研磨至设计尺寸，形成所述上模的工作带。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的铝型材挤压模，其耐磨性和有效寿命均有显著提高，同时也大大提高了型材产品的表面质量，产品表面光亮，挤压纹和挤压痕少。本发明提供的铝型材挤压模的制造方法，具有工序简单、制造周期短以及成本低等优点。
上述的制造方法，可以在常温下进行，避免传统采用热装的方法造成模具一定程度的变形、影响尺寸精度的缺陷。
附图说明
图1为一实施的方式的下模的剖面图；
图2为图1所示的下模的俯视图；
图3为一实施方式的上模的剖面图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图3，一实施方式的铝型材挤压模，包括上模100和下模200，上模100和下模200相互配合形成成型腔。下模200包括下模基体220和第一硬质镶嵌块230，下模基体220上设有安装槽，第一硬质镶嵌块230上开设有多个安装孔，第一硬质镶嵌块230通过多个第一紧固件240穿过安装孔固定在安装槽中。第一紧固件240与安装孔采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm。下模200上设有贯穿下模基体220和第一硬质镶嵌块230的模孔210，第一硬质镶嵌块230对应模孔210的位置形成下模200的工作带。多个第一紧固件240以模孔210的中轴线呈中心对称分布。
上述的铝型材挤压模所采用的下模200，由第一硬质镶嵌块230形成下模200的工作带，其耐磨性和有效寿命均有显著提高，同时也大大提高了型材产品的表面质量。多个第一紧固件240以模孔210的中轴线呈中心对称分布设置，能够使得因热膨胀产生的应力差为零，因此不会使第一硬质镶嵌块230产生位移。第一紧固件240与安装孔之间过盈量为0.005～0.012mm，此过盈量使得第一紧固件240能够在常温下进行安装并产生一定的压紧力。在一个具体的实施例中，第一紧固件240与安装孔之间过盈量为0.01mm。
在一个可选的实施例中，第一紧固件240的热膨胀系数大于第一硬质镶嵌块230的热膨胀系数。这样的好处在于当模具在高温下工作时，由于第一紧固件240的膨胀尺寸大于安装孔的膨胀尺寸，从而第一紧固件240与第一硬质镶嵌块230能够紧紧地嵌在一起。可选地，第一紧固件240的材料可以采用但不限于20#钢经表面渗碳淬硬或45#钢调质处理。
在其中一个实施例中，第一紧固件240为销钉。在一个具体的实施例中，第一硬质镶嵌块230通过三个直径为6mm的销钉固定在安装槽中，三个销钉之间以模孔210的中轴线呈中心对称分布。
在一个可选的实施例中，第一硬质镶嵌块230的外缘与下模基体220之间采用间隙配合，间隙量为0.01～0.015mm。一方面，便于第一硬质镶嵌块230的安装；另一方面，高温下工作时，模具膨胀，间隙消失，第一硬质镶嵌块230能够卡嵌在下模基体220上，增加两者之间结合的紧固性。在一个具体的实施例中，第一硬质镶嵌块230的外缘与下模基体220之间的间隙量为0.012mm。
在一个可选的实施例中，上模100用于与下模200结合的一侧上对应模孔210的位置设置有凸出的芯头110，芯头110沿出料方向依次包括颈部112和镶嵌段114，镶嵌段114上套设有环状的第二硬质镶嵌块120，在芯头110的径向上，颈部112突出于镶嵌段114，以对第二硬质镶嵌块120进行定位，第二硬质镶嵌块120通过第二紧固件130固定，在芯头110的径向上，第二硬质镶嵌块120的外缘突出于颈部112，第二硬质镶嵌块120的外缘形成上模100的工作带。
在一个可选的实施例中，第二硬质镶嵌块120与镶嵌段114之间采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm，此过盈量使得第二硬质镶嵌块120能够在常温下进行安装并产生一定的压紧力。
在一个可选的实施例中，芯头110还包括螺纹段116，沿出料方向螺纹段116设置在镶嵌段114之后，相应地，第二紧固件130为螺母。在一个具体的实施例中，第二紧固件130为m12型号的螺母。进一步，第二硬质镶嵌块120和第二紧固件130之间还可以设置垫片140。在其他实施例中，第二紧固件130也可以是螺钉、螺栓等，在第二硬质镶嵌块120上开设有相应的安装孔。
上述的铝型材挤压模的基体材料可选用但不限于h13模具钢，第一硬质镶嵌块230和第二硬质镶嵌块120的材料优选为硬质合金，如可选用但不限于yg8钨钢。
进一步，本实施方式还提供一种铝型材的挤压成型方法，使用上述任一实施方式的铝型材挤压模，包括以下步骤：
将上模100和下模200进行装配，使上模100和下模200相互配合形成成型腔，将铝锭通过上模100进行分流，再从成型腔中挤出成型。
进一步，本实施方式还提供一种铝型材挤压模的制造方法，包括以下步骤：
制作上模和下模，在上模用于与下模结合的一侧上制作凸出的芯头，在下模用于对应芯头的位置上开设模孔；
在下模上围绕模孔开设安装槽，取环状的开设有多个安装孔的第一硬质镶嵌块，将第一硬质镶嵌块通过多个第一紧固件穿过安装孔固定在安装槽中，第一紧固件与安装孔采用过盈配合，过盈量为0.005～0.012mm，多个第一紧固件以模孔的中轴线呈中心对称分布，第一硬质镶嵌块的内孔与模孔连通，第一硬质镶嵌块在内孔上的侧壁形成下模的工作带。
在一个可选的实施例中，铝型材挤压模的制造方法还包括以下步骤：
在芯头沿出料方向上依次设置颈部和镶嵌段，在芯头的径向上，颈部突出于镶嵌段；
取环状的第二硬质镶嵌块，第二硬质镶嵌块的内孔与镶嵌段相适应，将第二硬质镶嵌块按照上模工作带的设计形状及尺寸进行磨削，将第二硬质镶嵌块的外缘磨削至保留0.1～0.3mm余量；
将第二硬质镶嵌块滑配至镶嵌段，并用第二紧固件固定；
将第二硬质镶嵌块的外缘抛光研磨至设计尺寸，形成上模的工作带。
具体地，对上模工作带的形状和尺寸进行设计后，将第二硬质镶嵌块按照相应的设计进行磨削，第二硬质镶嵌块的外缘保留0.1～0.3mm余量，即第二硬质镶嵌块的外缘到芯头轴心的距离比设计值多0.1～0.3mm。在一个具体的实施例中，上模工作带设计为圆形，外圆半径为30mm，将第二硬质镶嵌块的外圆磨削至半径为30.2mm。在其他实施例中，上模工作带也可以是其他形状，如多边形、椭圆形或不规则形状等。
在一个可选的实施例中，将第二硬质镶嵌块的内孔尺寸磨削至小于镶嵌段径向尺寸0.005～0.012mm，即过盈量为0.005～0.012mm。在一个具体的实施例中，镶嵌段为半径为20mm的圆柱段，第二硬质镶嵌块的内孔磨削为半径为19.99mm的圆孔。
可选地，第二紧固件可以是但不限于螺母、螺钉或螺栓等。在一个具体的实施例中，在镶嵌段之后设置螺纹段，螺纹段制造时，半径先保留0.2mm余量，将第二硬质镶嵌块滑配至镶嵌段之后，再在螺纹段车出m12的外螺牙，相应用m12螺母拧紧固定第二硬质镶嵌块，第二硬质镶嵌块和螺母之间设置有垫片。在本实施例中，安装上螺母后，将螺母头部车小，如采用逐渐过渡的方式车成锥形，即避空位逐渐变大，可防止型材挤出时磕碰到螺母头部而划伤。
在一个可选的实施例中，将上模安装在四爪单动卡盘，将第二硬质镶嵌块的外缘抛光研磨到位，即将第二硬质镶嵌块的外缘抛光研磨至设计尺寸。
在一个可选的实施例中，在上模设置凸止口，在下模上设置与凸止口配合的凹止口。在本实施例中，制造过程先将凸止口的外缘磨削至保留0.4～0.6mm余量，将第二硬质镶嵌块装配完成后，再将凸止口的外缘磨削至设计尺寸。
上述的制造方法，可以在常温下进行，避免传统采用热装的方法造成模具一定程度的变形、影响尺寸精度的缺陷。
本发明提供的铝型材挤压模，其耐磨性和有效寿命均有显著提高，同时也大大提高了型材产品的表面质量，产品表面光亮，挤压纹和挤压痕少。本发明提供的铝型材挤压模的制造方法，具有工序简单、制造周期短以及成本低等优点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。