擠壓機模具組件的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]經常通過擠壓工藝制造管材例如由銅、鋁、金屬合金或其它金屬材料形成的金屬管。在擠壓工藝中，通過具有圓形或其它構造的模具結構加工被稱作坯體的大塊金屬，所述模具的開口小于用于形成管材的坯體的尺寸。在迫使沖孔桿穿過坯體的中心以形成貫穿坯體的通道之前，可以先將坯體預先加熱至高溫。然后向坯體施加通常在1,000至100,000鎊/平方英寸量級的高壓，以便在穿孔棒上推送預先加熱的材料通過模具的開口。壓力迫使材料變形并擠出，由此從模具的背部離開，成為直徑類似于模具開口的直徑的管。
[0002]為了通過擠壓生產大量的金屬管，需要大型的坯體和制造機械，并且在擠壓工藝中用于構建金屬管的坯體的重量經常達到或超過1，000鎊。機器和坯體的尺寸要求用大型的制造設備來生產管，并且擠壓工藝的尺寸要求導致制造操作的啟動成本和維護成本較高。而且，例如一次只能擠壓一件坯體的工藝限制導致由坯體尺寸造成的低效。

【發明內容】

[0003]在此公開了用于使用旋轉式擠壓機模具組件擠壓材料的系統、裝置和方法。在某些實施例中，所述的系統、裝置和方法允許連續擠壓多件材料坯體。這樣的連續擠壓允許有效地使用相對較小的坯體來生產期望數量的擠壓材料，并且因此這種連續擠壓機系統的規模和尺寸要求能夠小于傳統的擠壓工藝。
[0004]在一方面，一種用于擠壓材料的模具組件包括聯接在一起以形成模具本體的多塊模具板。模具本體具有限定入口和出口的通道，并且出口的直徑小于入口的直徑。漸縮表面位于入口和出口之間。每一塊模具板都具有中心孔，中心孔的漸縮內表面圍繞該中心孔，與第二模具板中的中心孔的內表面相比，第一模具板中的中心孔的內表面相對于所述通道的軸線以更小的角度漸縮，所述第二模具板定位成毗鄰所述第一模具板的正面。基部聯接至模具本體，并且基部的旋轉致使模具本體旋轉。
[0005]在某些實施例中，第二模具板定位成比第一模具板更靠近模具本體的入口。模具組件可以包括具有中心孔的第三模具板，與定位成毗鄰第三模具板的正面的模具板中的中心孔的內表面相比，第三模具板的中心孔的內表面相對于所述軸線以更大的角度漸縮。定位成毗鄰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體的出口。
[0006]在某些實施例中，模具組件包括第三板，所述第三板形成模具本體的一部分，并且第三板具有中心孔，圍繞第三板的中心孔的內表面相對于通道的軸線不以一定的角度漸縮。第三板的中心孔限定模具本體的入口。在某些實施例中，基部包括中心孔，并且基部的中心孔的直徑大于模具本體的出口的直徑。
[0007]在某些實施例中，模具本體構造成接收用于擠壓的材料坯體，并且在坯體進入模具本體之前不預先加熱坯體。模具本體的旋轉在漸縮內表面和行進通過入口并進入模具本體的內部通道的坯件之間產生摩擦。摩擦將坯體加熱到足以致使坯體材料變形的溫度，并且經過加熱的坯體能夠在不超過坯體材料的機械性能極限的變形力的作用下變形。坯體在心軸上行進，坯體和心軸之間的摩擦加熱坯體和心軸。冷卻系統向心軸的內部提供冷卻流體。
[0008]在某些實施例中，模具板中的至少一塊由兩種不同的材料形成，第一種材料形成模具板中的孔的周邊，第二種材料形成模具板的外部。第一種材料和第二種材料中的至少一種是陶瓷材料、鋼或耗材。在某些實施例中，模具本體的正面在入口附近構造成與定心插入件相配合，定心插入件的直徑基本等于入口的直徑。入口的周邊和定心插入件由相同的材料形成。
[0009]在某些實施例中，模具本體構造成通過入口接收心軸末端，以使心軸末端能夠定位在模具本體的內部通道中。模具本體的內表面包括互補部分，所述互補部分具有的角度對應于心軸末端的外表面的角度。模具本體構造成接收被擠壓通過模具本體的內部通道的坯體以形成擠壓產品，所述擠壓產品的外徑對應于模具本體的出口的直徑并且所述擠壓產品的內徑對應于心軸末端的直徑。
[0010]在一方面，一種模具組件包括用于擠壓材料的裝置，所述用于擠壓材料的裝置包括多個板裝置。用于擠壓材料的裝置具有通道裝置，所述通道裝置限定用于擠壓材料的裝置的入口和出口，并且出口的直徑小于入口的直徑。用于擠壓材料的裝置具有在入口和出口之間的漸縮表面裝置。每一個板裝置都具有中心孔，中心孔的漸縮表面圍繞該中心孔，與第二板裝置中的中心孔的內表面相比，第一板裝置中的中心孔的內表面相對于通道裝置的軸線以更小的角度漸縮，所述第二板裝置定位成毗鄰所述第一板裝置的正面。模具組件還包括用于將所述用于擠壓材料的裝置聯接至旋轉裝置的裝置，并且所述用于聯接的裝置的旋轉致使所述用于擠壓材料的裝置旋轉。
[0011 ] 在某些實施例中，第二板裝置定位成比第一板裝置更靠近用于擠壓材料的裝置的入口。用于擠壓材料的裝置可以包括具有中心孔的第三板裝置，與定位成毗鄰所述第三板裝置的正面的板裝置中的中心孔的內表面相比，所述第三板裝置的中心孔的內表面相對于所述軸線以更大的角度漸縮。定位成毗鄰第三板裝置的正面的板裝置可以是第一板裝置，并且第三板裝置可以定位成比第一板裝置更靠近用于擠壓材料的裝置的出口。
[0012]在某些實施例中，模具組件包括第三板裝置，所述第三板裝置形成用于擠壓材料的裝置的一部分，所述第三板裝置具有中心孔，圍繞第三板裝置的中心孔的內表面相對于所述軸線不以一定的角度漸縮。第三板裝置的中心孔限定用于擠壓材料的裝置的入口。在某些實施例中，用于聯接的裝置包括中心孔。用于聯接的裝置的中心孔的直徑大于用于擠壓材料的裝置的出口的直徑。
[0013]在某些實施例中，用于擠壓材料的裝置構造成接收用于擠壓的材料坯體，并且在坯體進入用于擠壓材料的裝置之前不預先加熱坯體。用于擠壓材料的裝置的旋轉在漸縮表面裝置和行進通過入口并進入用于擠壓材料的裝置的通道裝置的坯體之間產生摩擦。摩擦將坯體加熱到足以致使坯體材料變形的溫度。經過加熱的坯體能夠在不超過坯體材料的機械性能極限的變形力的作用下變形。坯體在桿裝置上行進，坯體和桿裝置之間的摩擦加熱坯體和桿裝置。用于冷卻的裝置向桿裝置的內部提供冷卻流體。
[0014]在某些實施例中，板裝置中的至少一個由兩種不同的材料形成，第一種材料形成板裝置中的孔的周邊，第二種材料形成板裝置的外部。第一種材料和第二種材料中的至少一種是陶瓷材料、鋼或耗材。在某些實施例中，用于擠壓材料的裝置的正面在入口附近構造成與用于給坯體定心的裝置相配合，所述用于定心的裝置的直徑基本等于入口的直徑。入口的周邊和用于定心的裝置由相同的材料形成。
[0015]在某些實施例中，用于擠壓材料的裝置構造成通過入口接收桿末端裝置，以使桿末端裝置能夠定位在用于擠壓材料的裝置的內部通道中。用于擠壓材料的裝置的漸縮表面裝置包括互補部分，所述互補部分具有的角度對應于桿末端裝置的外表面的角度。用于擠壓材料的裝置構造成接收被擠壓通過用于擠壓材料的裝置的通道裝置的坯體以形成擠壓產品，所述擠壓產品的外徑對應于用于擠壓材料的裝置的出口的直徑并且所述擠壓產品的內徑對應于桿末端裝置的直徑。
[0016]在研讀本公開之后，本文中討論的實施例的各種變型和修改對于本領域技術人員而言將顯而易見。能夠以任意的組合和子組合實施前述的特征和方面，包括具有本文描述的一個或多個其它特征的多個從屬組合和子組合。本文中描述或圖解的各種特征，包括其任意組合在內，可以被組合或結合到其它的系統中。而且，可以省略或不實施某些特征。
【附圖說明】
[0017]在結合附圖閱讀以下詳細描述時，前述和其它的目的和優點將變得顯而易見，其中，相同的附圖標記始終表示相同的部件。
[0018]圖1示出了說明性的擠壓機模具組件的透視圖。
[0019]圖2示出了說明性的擠壓機系統的側面正視圖。
[0020]圖3示出了圖1中擠壓機模具組件的側面正視圖。
[0021]圖4示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性鋼端保持件。
[0022]圖5示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性入口板。
[0023]圖6示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性第一中間板。
[0024]圖7示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性第二中間板。
[0025]圖8示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性出口板。
[0026]圖9示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性基板。
[0027]圖10示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性剖視圖。
[0028]圖11示出了說明性的心軸桿末端。
[0029]圖12示出了圖1中擠壓機模具組件的說明性剖視圖，其中，圖11中的心軸桿末端行進到模具組件中。
[0030]圖13示出了圖12中的模具組件和心軸桿末端在擠壓材料期間的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]為了整體理解在此描述的系統、方法和裝置，將描述一些說明性的實施例。盡管在此描述的實施例和特征的討論是用于結合擠壓機系統使用，但是應當理解，下文所列舉的部件、連接機構、制造方法和其它特征能夠以任何適當的方式相互組合并且可以適用和應用于在其它制造工藝中使用的系統。而且，盡管在此描述的實施例涉及由中空的坯體擠壓成形金屬管，但是應當理解，在此描述的系統、裝置和方法可以適用和應用于擠壓任何適當類型的材料的系統。
[0032]圖1示出了擠壓機系統中的用于形成擠壓管的模具組件1，所述擠