CN110891704A - 生产具有不同横截面的挤出型材的桥式挤出模工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥式挤出模工具，其用于直接挤出具有可变壁厚度的中空型材，所述桥式挤出模工具包括一个基体(6)和至少一个心轴元件(5)，所述至少一个心轴元件具有朝向基体孔的第一端和相反的第二端，中空型材的外轮廓由基体孔的几何形状限定，中空型材的内横截面由至少一个心轴元件(5)限定，其特征在于，所述至少一个心轴元件(5)具有至少一个槽口，在所述槽口中设置内移位心轴，所述内移位心轴安装成用于在轴向方向上移动，其中所述内移位心轴在朝向所述心轴元件的第一端的所述内移位心轴的第一端区域中具有不同的横截面。

Description

生产具有不同横截面的挤出型材的桥式挤出模工具

技术领域

本发明涉及一种用于生产具有不同横截面的挤出型材的桥式挤出模工具。

背景技术

挤出是一种用于生产不同几何形状，特别是杆、棒、管和型材的成形工艺。挤出时，加热到成形温度的坯段(压块)通过冲模而被挤出穿过基体。此处，该压块被容器包围。挤出部段的外形由基体限定。

现有技术有分类为直接挤出、间接挤出和静水压挤出。

在直接挤出中，冲模沿着容器的内表面在向着基体的方向上推动压块。在间接挤出中，容器在一侧闭合，而在另一侧，位于中空冲模头部上的基体被挤压在压块上。挤出部段穿过冲模中的孔。所述孔的直径限制型材横截面的外接圆。在静水压挤出中，压力不直接从冲模施加至压块，而是经由活性介质(水或油)而施加到压块上。

挤出的优点通常在于较低的工具成本和能够生产的几何形状的多样性。

由轻金属制成的复杂中空型材可以通过使用孔挤出模或桥式挤出模工具直接挤出制造，其中桥式挤出模工具包括基体部分和心轴部分。如前所述，外轮廓由基体确定，内部形状由心轴确定。

此处，心轴本身并不直接连接到挤出机，而是经由支撑臂或桥接件而连接到挤出机的心轴。压块本身首先通过进入心轴部分的进料腔而被分成子部段，然后在高压和高温下在基体的焊合腔重新连接在一起。

此处，桥式挤出模工具中经受极端的机械应力和热应力，尤其对心轴支撑臂造成问题。也可能出现由于缺口应力而在心轴基部产生开裂的情况。

从现有技术中已知的挤出工艺的缺点是只能生产具有不变的横截面的型材。这导致型材在许多位置尺寸过大，因为型材在其整个长度上必须始终根据必须符合的最大负荷的位置处的要求而设计。

为了在挤出机中生产不同的横截面，DE 10 02 18 81 A1描述了一种挤出装置，其中心轴设计成在轴向挤出方向上可以改变，并且在其端区域中具有不同的横截面。取决于心轴的端区域在所述文献中所述的相对于基体的布置，形成不同直径的环形间隙，从而形成不同的型材横截面。

然而，根据DE 10 02 18 81 A2的方案的缺点在于，虽然该文献公开了包括孔挤出模工具的装置，所述装置旨在提供具有不同横截面的挤出型材，但是其整个心轴由于技术原因而比较长，只能轴向地移动。由此产生的长杆臂引起心轴的较大程度的振动。然而，这种振动妨碍了以高精度水平和窄公差而生产型材。

另外一个缺点在于，根据DE 10 02 18 81 A1的心轴的耐久性降低。在使用过程中，这种心轴经受很高的热机械应力，这尤其取决于产生的挤出力和成形的温度。特别地，长的心轴支撑臂暴露至交替的拉伸和弯曲力，这些力可能伴随着局部热应力。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点，特别是提供一种装置从而以高精度水平生产具有可变的横截面的型材的装置，因为只有具有这种高精度才可以有效避免型材的尺寸过大，其中所述装置其本身设计成并旨在最优地经受热机械应力。

本发明通过用于挤出机的桥式挤出模工具实现该目的，所述桥式挤出模工具用于直接挤出可变壁厚度的中空型材，所述装置包括基体和至少一个心轴元件，所述至少一个心轴元件具有第一端和第二端，所述第一端朝向基体孔，所述第二端与所述第一端相反地设置，其中所述中空型材的外轮廓由所述基体孔的几何形状限定，并且中空型材的内横截面由至少一个心轴元件限定，其中所述至少一个心轴元件具有至少一个槽口，在所述槽口中以可在轴向上移动的方式安装内移位心轴，其中所述内移位心轴在朝向所述心轴元件的第一端的所述内移位心轴的第一端区域中具有不同的横截面。

根据本发明，出人意料地发现，当心轴是由多个部分构成时，可以生产具有不同内直径的中空型材，其包括在其端区域处具有不同横截面的可移动的内移位心轴，并且所述移位心轴的轴向移动导致中空型材的内部横截面的改变。

此处，特别有利地，所述内移位心轴在其第一端具有最小的横截面，因此，内移位心轴在向着基体方向的移位或进入基体的移位导致中空型材的更小的壁厚度，因为所述内移位心轴和所述基体之间的成形间隙减小。

所以技术的缺陷可以通过具有至少两个部分的心轴来克服。可通过经由短杆臂的连接元件将内移位心轴和驱动元件进行有效连接，以允许所述内移位心轴轴向移位，从而将心轴的振动最小化。还提出，可以通过特定的引导元件几乎完全防止内移位心轴的振动。

因此，根据本发明的内移位心轴提供以高精度生产具有不同横截面的中空型材。

根据本发明的桥式挤出模工具的内移位心轴和其他元件的移位在此处以相对压力方向给出。此处，轴向移位主要描述在挤出方向或者平行于挤出方向的移位，径向移位描述相对于挤出方向的径向移位。

本发明的另一个有点在于，所述心轴元件包括至少一个第二轴向槽口，所述至少一个第二轴向槽口在轴向方向上沿着所述内移位心轴的第二端区域延伸，所述第二端区域与所述内移位心轴的第一端区域相反地设置，其中包括相对于所述至少一个心轴元件垂直地设置或大致垂直地设置的横向滑块，所述横向滑块至少部分地被引入所述至少一个第二槽口，并且其中，所述横向滑块和内移位心轴处于有效连接状态，所述横向滑块特别地被固定地连接至所述内移位心轴。

根据本发明的横向滑块可以用于将力从所述驱动装置传输至所述内移位心轴，其中所述驱动装置优选地被布置在实际的桥式挤出模工具的外部，例如在桥式挤出模工具的容器的外壁或是支架上。

此处特别地，另一有点在于，所述横向滑块能够直接地或借助于至少一个横梁与至少一个驱动装置有效连接或处于有效连接状态，其中所述驱动装置被设计成并旨在在轴向方向上移动所述横向滑块和所述内移位心轴。

此处另一个优点在于，从所述驱动装置到所述内移位心轴的力传输不仅通过所述横向滑块的插入而产生，还在所述驱动装置和所述横向滑块之间布置横梁。

此外，还优选地，在所述横向滑块的第一径向端布置第一横梁，在所述横向滑块的第二径向端布置第二横梁，所述第二径向端与所述第一径向端相反地设置，其中所述第一横梁能够与第一驱动装置有效连接或处于有效连接状态，和/或第二横梁能够与第二驱动装置有效连接或处于有效连接状态。

使用在横向滑块的相对端布置两个横梁，可以实现从所述驱动装置到所述内移位心轴的均匀、平行的力传输，同时，防止所述内移位心轴的倾斜。可替代地，也可以不使用两个驱动装置，而是可以将两个横梁和同一个驱动装置连接，或者将两个横梁和同一个驱动装置连接。

已经证明此处有利的是，第一和/会第二驱动装置设计成线性驱动器，特别是以液压缸的形式。

已经发现，特别是液压缸尤其适合产生线性力，以提供所述内移位心轴的轴向移位。

还有利地，根据本发明的实施例，所述内移位心轴在其第一端的区域中在轴向方向上分段地具有阶梯形或三角形横截面。

此处，本发明并不仅限于以实例给出的梯形或三角形的横截面。而是，横截面取决于可移动的移位元件的数量。

根据本发明的实施例，此处可以提出，梯形或三角形的横截面的内角或仰角的值β在5到25°的范围之间，优选地在8到15°，特别优选地为10°。此处可能的是，根据本发明，根据驱动器或可用的安装空间应用/选择的优化的角度，以最小化力的要求(小角度，长位移距离)或最小化安装空间(大角度，短位移距离)。

此处，还有利地提供，所述内移位心轴在其第一端的区域上或在其第一端的区域中与至少一个楔形元件处于有效连接状态，或者所述楔形元件部分地与所述内移位心轴邻接，其中所述至少一个楔形元件朝向所述内移位心轴的一侧的另一仰角β小于或等于仰角β，所述内移位心轴的轴向移位由此转化为所述至少一个楔形元件的相应的径向移位。

另外，根据本发明，除了可径向移动的内移位心轴以外，为了改变中空型材的内横截面，可以使用至少一个楔形元件，其相对于所述内移位心轴的径向移位直接地影响所述中空型材的壁厚度。

此处还被证明有利的是，内移位心轴向着基体方向或者进一步穿过基体的径向移动，导致至少一个楔形元件在径向方向上的扩展移动，因为所述内移位心轴的最小横截面布置在其第一端处。

这是特别有利的，所产生的大的力并不仅被内移位心轴吸收，而且还被所述至少一个楔形元件吸收。

此外，由于所述至少一个楔形元件可以几乎自由地改变形状，可以不取决于于内移位心轴的几何形状而改变中空型材的内横截面和壁厚度。

根据本发明，楔形元件可以具有不同的基本表面，并且楔形的锐角可以由两个或多个侧面形成。

已经证明有利的是，在所述内移位心轴与所述第一楔形元件相反的一侧上以相对于所述第一楔形元件镜像对称的方式布置至少一个第二楔形元件。

此处，使用以镜像对称方式布置的两个楔形元件提供在中空型材的两侧上的壁厚度的同时改变。清楚的是，还可以使用大于两个的楔形元件，可以围绕所述内移位心轴径向地分组。

发现还有利的是，所述至少一个楔形元件通过第一燕尾导轨与所述心轴元件连接，其中所述至少一个燕尾导轨使得所述至少一个楔形元件仅在径向方向上的移动，并且其中，所述燕尾导轨特别地由所述心轴元件和所述至少一个楔形元件形成。

根据本发明，第一燕尾导轨可以使至少一个楔形元件仅在径向方向上移动，而不是在轴向方向上移动。这特别地导致，在轴向上具有不同横截面的所述内移位心轴的轴向移动导致所述至少一个楔形元件仅在径向上移动的情况。此外，防止楔形元件的倾斜，并确保将所述内移位心轴的轴向移动转换为所述至少一个楔形元件的径向移动的动作可以重复发生。

根据本发明的实施例，已经证明特别有利的是，借助于轴向形成的第二燕尾导轨轴连接所述内移位心轴和所述至少一个楔形元件，并由此使得所述内移位心轴的轴向移位转换为所述至少一个楔形元件的径向移位。

根据本发明，第二燕尾导轨尤其具有这样的优点，在所述内移位心轴和所述至少一个楔形元件之间存在可靠的连接。此外，第二燕尾导轨是特别有利的，因为第二燕尾导轨不仅确保在所述内移位心轴向着基体方向或进入基体移动时所述至少一个楔形元件径向向外地移动，而且还确保在内移位心轴在相反方向移动时，拉伸力作用在所述至少一个楔形元件上以减小楔形元件的径向扩展动作。

此外，心轴元件的第一槽口和所述至少一个内移位心轴形成在轴向方向上的第三燕尾导轨，由此通过燕尾导轨将所述内移位心轴和所述心轴元件互相连接。

这是特别有利的，即使在涉及大的力的情况下，也防止所述内移位心轴的倾斜。

本发明还提供一种包括根据本发明的桥式挤出模工具的直接挤出装置。

最后，本发明还提供一种桥式挤出模工具的用途，以在直接挤出装置中生产一个或多个挤出型材，所述挤出型材在挤出方向上具有不同的横截面。根据本发明，出人意料地发现，可以在挤出过程中改变型材壁厚度，同时避免现有技术缺点，因为内移位心轴可以借助于横向滑块而轴向地移位，而所述横向滑块进而借助于两个相反设置的横梁而被连接至线性驱动器。如果横向滑块轴向移动，则所述内移位心轴向轴向挤出方向移位。此处，任选地与所述内移位心轴有效连接的楔形元件优选地借助于第二燕尾导轨将所述轴向移动转换成与轴向移动垂直的径向移动。这导致一个或多个楔形元件的扩展分离，并且基于此楔形移动，减少在楔形元件和基体之间的成形间隙，从而减小中空型材的壁厚度。

为了随后增加壁厚度，线性驱动器将返回到起始位置，亦即，与挤出方向相反。此移移动还拉回包括横向滑块的横梁。由于所述内移位心轴的此返回移动，所述移位经由第二燕尾导轨被传输到一个或多个楔形元件上，使得所述楔形元件向所述内移位心轴径向移动。因此，成形间隙再次增大。

附图说明

本发明的其他特征和优点通过以下示意图举例说明，但本发明不仅限于此。

在附图中：

图1：显示根据本发明的桥式挤出模工具实施例的透视图；

图2：根据图1的桥式挤出模工具的示意图；

图3：根据图1的桥式挤出模工具的示意性侧视截面图；以及

图4：显示根据本发明的桥式挤出模工具的心轴元件的实施例的透视图。

具体实施方式

图1显示根据本发明的桥式挤出模工具实施例的透视图。所述桥式挤出模工具包括容器1，在其外部布置有两个呈液压缸形式的线性驱动器2。此处每个线性驱动器连接至横梁3，横梁3以形状配合的方式连接至横向滑块4的两个相对的面。在心轴元件5和基体6之间的间隙在此限定待生产的中空型材的壁厚度。此处基体6固定到施压板7上。心轴元件5此处还包括楔形元件8和内移位心轴9。

图2在截面平面图中显示根据图1的桥式挤出模工具。结合图3中的侧视截面图，可以清楚地看到本发明桥式挤出模工具的工作原理。内移位心轴9在此设置在第一槽口10中，第一槽口10沿轴向方向延伸，并且与横向滑块4的两个槽口11邻接。线性驱动器2的移动导致横梁3和横向滑块4的移位，并使内移位心轴9在径向方向上的移位。此处，内移位心轴9的轴向移位导致楔形元件9的径向移动，因此改变心轴元件5和基体6之间的间隙。该间隙的改变导致待生产的中空型材的横截面的变化。

此外，图4还显示楔形元件8的两个第一燕尾导轨13和两个第二燕尾导轨14。所述第一燕尾导轨13确保楔形元件8只能沿径向方向移动，而第二燕尾导轨14允许除了内移位心轴9移位时产生的径向向外作用的压缩力外，内移位心轴9的拉伸力也传输到楔形元件8。

在上述说明书、权利要求以及附图中公开的本发明特征可以单独或者以任何所需的组合通过各种实施例来实现本发明。

Claims (13)

1.一种用于直接挤出具有可变壁厚度的中空型材的桥式挤出模工具，其包括一个基体和至少一个心轴元件，所述轴心元件具有第一端和第二端，所述第一端朝向基体孔，所述第二端与所述第一端相反地设置，其中，中空型材的外轮廓由基体孔的几何形状限定，中空型材的内横截面由至少一个心轴元件限定，其特征在于：

所述至少一个心轴元件具有至少一个槽口，在所述槽口中设置内移位心轴，所述内移位心轴安装成用于在轴向方向上移动，所述内移位心轴在其朝向所述心轴元件的第一端的第一端区域中具有不同的横截面。

2.根据权利要求1所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述心轴元件包括至少一个第二轴向槽口，所述至少一个第二轴向槽口在轴向方向上沿着所述内移位心轴的第二端区域延伸，所述第二端区域与所述内移位心轴的第一端区域相反地设置，其中包括相对于所述至少一个心轴元件垂直地设置或大致垂直地设置的横向滑块，所述横向滑块至少部分地被引入所述至少一个第二槽口，并且其中，所述横向滑块和内移位心轴处于有效连接状态，所述横向滑块特别地被固定地连接至所述内移位心轴。

3.根据权利要求2所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述横向滑块能够直接地或借助于至少一个横梁与至少一个驱动装置有效连接或处于有效连接状态，其中所述驱动装置被设计成并旨在沿轴向方向移动所述横向滑块和所述内移位心轴。

4.根据权利要求3所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

在所述横向滑块的第一径向端布置第一横梁，在所述横向滑块的第二径向端布置第二横梁，所述第二径向端与所述第一径向端相反地设置，其中所述第一横梁能够与第一驱动装置有效连接或处于有效连接状态，和/或第二横梁能够与第二驱动装置有效连接或处于有效连接状态。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述第一驱动装置和/或第二驱动装置设计成线性驱动器的形式，特别是液压缸的形式。

6.根据前述权利要求中任一项所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述内移位心轴在其第一端的区域中在轴向方向上分段地具有阶梯形或三角形横截面。

7.根据权利要求6所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述内移位心轴在其第一端的区域上或在其第一端的区域中与至少一个楔形元件处于有效连接状态，或者所述楔形元件部分地与所述内移位心轴邻接，其中所述至少一个楔形元件朝向所述内移位心轴的一侧的另一仰角β小于或等于仰角β，所述内移位心轴的轴向移位由此转化为所述至少一个楔形元件的相应的径向移位。

8.根据权利要求7所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

在所述内移位心轴与所述第一楔形元件相反的一侧上以相对于所述第一楔形元件镜像对称的方式布置至少一个第二楔形元件。

9.根据权利要求7或8所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述至少一个楔形元件通过第一燕尾导轨与所述心轴元件连接，其中所述至少一个燕尾导轨使得所述至少一个楔形元件仅在径向方向上的移动，并且其中，所述燕尾导轨特别地由所述心轴元件和所述至少一个楔形元件形成。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

借助于轴向形成的第二燕尾导轨轴连接所述内移位心轴和所述至少一个楔形元件，并由此使得所述内移位心轴的轴向移动转换为所述至少一个楔形元件的径向移动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的桥式挤出模工具，其特征在于：

所述心轴元件的第一槽口和所述至少一个内移位心轴形成在轴向方向上的第三燕尾导轨，由此通过燕尾导轨将所述内移位心轴和所述心轴元件互相连接。

12.一种直接挤出装置，其包括根据前述权利要求中任一项所述的桥式挤出模工具。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的桥式挤出模工具的用途，以在直接挤出装置中生产一个或多个挤出型材，所述挤出型材在挤出方向上具有不同的横截面。

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