[发明专利]挤压模

说明书

本发明涉及一种挤压模和一种挤压模的设计方法。本发明特别涉及一种具有更高挤压速度的挤压模的设计和制造方法。本发明具体地说是涉及一种铝挤压模，它带有能改善进入模子的材料的流动而容许更高挤压速度的不同长度的连续工作带和凹槽。

挤压是力迫使材料通过挤压模的加工过程，挤压模带有挤压模孔以生产出断面形状与挤压模孔一致的产品。挤压出来产品的长度可根据通过挤压模的材料的量来确定。普通的铝窗框可用挤压的横条和竖框来制造。常用的横条和竖框具有相对较复杂的截面形状，包括一组由主体延伸出去的筋板。另外每一筋板可能还会有一组结构元素延伸出去。在过去由于挤压模孔变得愈加复杂，为保证产品的高质量必须降低挤压生产的速度。

图1为人们所熟知的挤压模。标号为210的现有技术的挤压模包括模体212，模体有进料侧表面214和出料侧表面216，空腔218由出料侧表面向进料侧表面延伸。挤压模孔220由进料侧表面214贯通模体212至空腔218。平行于进料侧表面214和出料侧表面216的壁222连在挤压模孔和空腔218之间。壁222也可看做是挤压模210的让刀222。挤压模孔的深度在技术上被称为模子的定径带或模子的工作带224。模子的定径带或工作带224就是锭坯在受压通过模子210时模子与之相接触的部分。这种接触引起摩擦。摩擦导致发热，并对材料的流动有不利影响。

工作带224的长度及让刀222的长度影响到模子210的强度。模子210的强度很重要，同为模子210在挤压过程中要承受高压和高温的作用。如果挤压模孔220周围的材料强度不够，对产品质量会有不利影响。为增加模子210的强度，可加大工作带224的长度减小让刀222的尺寸。但是由于长的工作带224造成的摩擦的原因，模子210的工作速度要降低。

所以，理想的是将工作带长度减至最小以便在保证模子有足够强度的同时获得最大的挤压速度。对于挤压业来说，获得最大挤压速度非常重要，因为模子在其使用寿命期间只能生产数英里长的产品。所以即使挤压速度增加很少一点都会给生产厂商带来很大利益。

普通模子的另一个特点是为了便于锭坯的连续供料在模子210的进料侧表面214上加工出的凹槽230。当要求的产品长度超出挤压机的能力时，就要连续供料。为进行连续供料，在模子210的进料侧表面214上围绕挤压模孔220加工出了凹槽230。当挤压机挤压轴接近模子的进料侧表面214时，锭坯被剪切，部分挤压料留在了凹槽230中。当锭坯被剪切时，剪切作用产生了一个趋于将留在凹槽230中的材料向回拉出模子210的力。为防止材料被完全拉出凹槽230，凹槽230应比较深。深度的确定一般应使标号232标示的角度小于45度。凹槽230的深度可防止剪切力将材料从模子210中完全拉出。一旦材料被剪切，挤压轴便拉回，装入另一个锭坯。新的锭坯与留在凹槽中的材料相焊合，挤压过程继续下去。

凹槽230的深度对模子210的性能有不利影响。如果由凹槽230角上垂直于进料侧表面214的直线与通过该角和挤压模孔220与凹槽底面234交角的直线的夹角小于45度，通过模子210的流动就要受到限制。由于在挤压机中材料被压靠在模子210上，在挤压过程中挤在角落里的材料基本就停留在那里。这些部分被称为流动死区，在图1中用236标示。死区236在流动的其他部分与其自身之间产生摩擦。深的凹槽230导致另外的死区的形成，如图中238所示。深的凹槽230还起到了工作带额外长度的作用，因为有沿着凹槽230壁的流动，如图中240所示。由死区238及额外的工作带240造成的附加的摩擦是不希望有的，因为它要产生热量，而热量会降低成品的表面质量。为减少摩擦的影响，挤压机要以较低的速度运行。

模具设计者通常使用试凑法来设计这类常规模子。模子的设计成功常常取决于设计者的知识和经验。制造模子通常先要确定最终挤压产品所需的模孔。然后在模体上加工出模孔。当模子设计者最初加工模孔时，他有意将工作带做得比需要的更长一些，以便在试验运行后，根据需要再来调整开作带的长度。这时可将模子装在挤压机进行一系列的试验运行。如果模子工作正常，那么就可以用来生产成品。这种方法的一个问题是模子的工作带有意留得较长，模子必须以低速运行。