阅读说明：本技术 一种半模组件及模具 (Half module and mould ) 是由 孙君武 历虎 景梦生 张奎 付翊宸 杨俊伟 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种半模组件及模具,半模组件包括模套；模芯插装在模套内,模芯朝向合模方向的端面与模套的内壁面围成该半模组件用于成型工件的成型腔；所述模芯为沿背向合模方向径向尺寸逐渐变小的锥台结构,所述模套的内壁面与模芯配合的部分为与模芯形状适配的锥形面；所述模芯通过热装的方式安装在模套内,通过热压改变模芯在模套内的安装位置可以改变成型腔的大小,由此使得模具能够适用于生产不同尺寸的工件,无需针对不同尺寸的工件配置不同的模具,降低工件的生产制造成本。(The invention relates to a half-mold assembly and a mold, wherein the half-mold assembly comprises a mold sleeve; the mold core is inserted into the mold sleeve, and the end surface of the mold core facing the mold closing direction and the inner wall surface of the mold sleeve enclose a molding cavity of the half mold assembly for molding a workpiece; the die core is of a frustum structure with the radial size gradually reduced along the direction back to the die assembly direction, and the part of the inner wall surface of the die sleeve, which is matched with the die core, is a conical surface matched with the shape of the die core; the mold core is installed in the mold sleeve in a hot-filling mode, and the size of the forming cavity can be changed by changing the installation position of the mold core in the mold sleeve through hot pressing, so that the mold can be suitable for producing workpieces with different sizes, different molds do not need to be configured for the workpieces with different sizes, and the production and manufacturing cost of the workpieces is reduced.)

一种半模组件及模具

技术领域

本发明涉及一种半模组件及模具。

背景技术

模具挤压成型是一种高效率的材料成型方式，该方式是通过模具对坯料施加压力，使坯料在模腔内发生塑性变形，以成型为与模腔形状尺寸一致的工件。其所使用的模具包括上半模组件和下半模组件，通过上、下半模组件合模围成模腔并将工件在模腔内挤压成型。

如申请公布号为CN102773389A、申请公布日为2012年11月14日的中国发明专利申请公开的一种大型内六角螺栓坯热锻压模具，该模具包括上半模组件和下半模组件，其中，上半模组件具有上凸模，且上凸模通过上模垫板与其上端凸缘配合而被压紧固定在上固定板上，从而相对于上模板固定，使得上凸模能够随上模板上下运动，上凸模的下端具有六角头和弧形面，以使其能够在螺栓头部成型出内六方孔和端面倒角。下模组件包括第一成型板、第二成型板和顶杆，第一成型板和第二成型板上开设有螺杆成型孔，顶杆伸至螺杆成型孔内。工作时，通过上模组件和下模组件的合模，上凸模和顶杆上下配合将坯料在螺杆成型孔内挤压成型为内六角螺栓。

诸如这样的模具，其虽然能够高效率地将坯料挤压成型为工件，但是由于模具的上、下半模组件的合模行程一定、上凸模在上半模组件上的安装位置一定、成型时顶杆在螺杆成型孔内的位置一定、螺杆成型孔的形状尺寸一定，使得上、下半模组件合模后只能围成特定尺寸的模腔，这样的模具也只能生产单一型号的螺杆，若所需生产的螺栓的头部轴向尺寸有变，则需对应地再配置新的上凸模或者再配置一套新的模具，直接导致生产成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具，以解决现有技术中模具只能成型单一尺寸的工件而在生产不同尺寸的工件时需要配置不同的模具所导致的生产成本高的技术问题；本发明的目的还在于提供一种半模组件。

为解决上述技术问题，本发明中上模组件采用如下技术方案：

一种半模组件，包括模套；模芯插装在模套内，模芯朝向合模方向的端面与模套的内壁面围成该半模组件用于成型工件的成型腔；所述模芯为沿背向合模方向径向尺寸逐渐变小的锥台结构，所述模套的内壁面与模芯配合的部分为与模芯形状适配的锥形面；所述模芯通过热装的方式安装在模套内，通过热压改变模芯在模套内的安装位置可以改变成型腔的大小。

有益效果为：模芯为锥台结构，模套与模芯通过锥形面配合，使得模芯能够通过热装紧配合的方式固定在模套内，并且，模芯的径向尺寸沿背向合模方向逐渐变小，由此使得模套的内壁面能够沿背向合模的方向对模芯进行挡止，在进行挤压工作时，保证模芯与模套围成的成型腔的尺寸不会因模芯挤压工件反向受力而产生变化，确保使用该半模组件的模具能够挤压出合格尺寸的工件。与此同时，当所需要生产的工件的尺寸变化时，可以通过热压的方式对模芯在模套内的安装位置进行调整，改变模芯在模套内的安装位置来改变模芯朝向合模方向的端面在模套内的位置，以对半模组件的成型腔的大小进行调整，使得使用该半模组件的模具能够生产不同尺寸的工件,由此可无需针对不同尺寸的工件设置不同的模具，降低工件的生产制造成本。

进一步地，所述模芯的锥度不大于10度。

有益效果为：模芯锥度不大于10度，确保模芯能够在调整半模成型腔大小时能够较为方便地被热压移动。

进一步地，所述模芯的锥度为5-8度。

有益效果为：模芯的锥度设置为5-8度，设置这样的锥度保证模套的内壁面能够对模芯形成较为稳定的挡止，确保具有该半模组件的模具在工作时模芯能够稳定地处于设定位置，以保证挤压出的工件的尺寸一致。同时，设置这样的锥度又避免锥度过大而导致模芯的位置难以移动，确保半模组件的成型腔的大小便于调整。

进一步地，所述模套的内壁面为锥度一致的锥形面。

有益效果为：模套的内壁面为锥形面，使得半模组件的成型腔的周向壁面为锥形面，便于工件从成型腔中脱出，与此同时，模套内壁面锥度一致，可以一次性加工出与模芯配合的锥形面和围成成型腔的锥形面，使得模套便于加工制造。

进一步地，所述模芯的硬度大于模套的硬度。

有益效果为：通过热压的方式调整模芯在模套内的位置时，由于模芯的硬度大于模套的硬度，可以通过将模套撑变形而调整模芯的位置，避免调整过程中模芯的形状发生变化而影响模具的精度。

进一步地，所述模芯采用硬质合金，所述模套采用模具钢。

有益效果为：模芯和模套分别采用硬质合金钢和模具钢，确保具有该半模组件的模具的模芯和模套具有较高的强度，同时，硬质合金钢更加耐高温，在进行热压调整模芯位置时，模芯不易因热压而变形。

进一步地，所述半模组件还包括垫板，用于固定在半模组件的模座上，所述模套安装在所述垫板的朝向合模方向的一侧，所述半模组件还包括至少一个调节垫片，用于在模芯位置调整后垫装在模套与垫板之间，各调节垫片的总厚度与模芯的位置调整量相同，调节垫片具有用于避让模芯调整位置后相对于模套突出的部分的避让孔。

有益效果为：模套安装在垫板的朝向合模方向的一侧，避免模套对模座造成损伤，提高半模组件的耐用性，同时，设置调节垫片在模芯位置调整后垫装在模套和垫板之间，调节垫片的避让孔能够避让模芯且调节垫片的厚度与模芯的位置调整量相同，由此保证半模组件装配好之后模芯背向合模方向的端面与调节垫片的端面平齐而共同与垫板朝向合模方向的端面配合，使用该半模组件的模具在工作时其模芯和模套能够实现相对位置稳定的保持。

为解决上述技术问题，本发明中模具采用如下技术方案：

一种模具，包括上半模组件和下半模组件，所述上半模组件和下半模组件中的一个包括模套；模芯插装在模套内，模芯朝向合模方向的端面与模套的内壁面围成该半模组件用于成型工件的成型腔；所述模芯为沿背向合模方向径向尺寸逐渐变小的锥台结构，所述模套的内壁面与模芯配合的部分为与模芯形状适配的锥形面；所述模芯通过热装的方式安装在模套内，通过热压改变模芯在模套内的安装位置可以改变成型腔的大小。

有益效果为：模芯为锥台结构，模套与模芯通过锥形面配合，使得模芯能够通过热装紧配合的方式固定在模套内，并且，模芯的径向尺寸沿背向合模方向逐渐变小，由此使得模套的内壁面能够沿背向合模的方向对模芯进行挡止，在进行挤压工作时，保证模芯与模套围成的成型腔的尺寸不会因模芯挤压工件反向受力而产生变化，确保使用该半模组件的模具能够挤压出合格尺寸的工件。与此同时，当所需要生产的工件的尺寸变化时，可以通过热压的方式对模芯在模套内的安装位置进行调整，改变模芯在模套内的安装位置来改变模芯朝向合模方向的端面在模套内的位置，以对半模组件的成型腔的大小进行调整，使得模具能够生产不同尺寸的工件,由此可无需针对不同尺寸的工件设置不同的模具，降低工件的生产制造成本。

进一步地，所述模芯的锥度不大于10度。

有益效果为：模芯锥度不大于10度，确保模芯能够在调整半模成型腔大小时能够较为方便地被热压移动，提高模具模腔大小调整的方便性。

进一步地，所述模芯的锥度为5-8度。

有益效果为：模芯的锥度设置为5-8度，设置这样的锥度保证模套的内壁面能够对模芯形成较为稳定的挡止，确保具有该半模组件的模具在工作时模芯能够稳定地处于设定位置，以保证挤压出的工件的尺寸一致。同时，设置这样的锥度又避免锥度过大而导致模芯的位置难以移动，确保模具的半模组件的成型腔的大小便于调整。

进一步地，所述模套的内壁面为锥度一致的锥形面。

有益效果为：模套的内壁面为锥形面，使得半模组件的成型腔的周向壁面为锥形面，便于工件从成型腔中脱出，与此同时，模套内壁面锥度一致，可以一次性加工出与模芯配合的锥形面和围成成型腔的锥形面，使得模套便于加工制造，进而提高模具生产制造的方便性。

进一步地，所述模芯的硬度大于模套的硬度。

有益效果为：通过热压的方式调整模芯在模套内的位置时，由于模芯的硬度大于模套的硬度，可以通过将模套撑变形而调整模芯的位置，避免调整过程中模芯的形状发生变化而影响模具的精度。

进一步地，所述模芯采用硬质合金，所述模套采用模具钢。

有益效果为：模芯和模套分别采用硬质合金钢和模具钢，确保具有该半模组件的模具的模芯和模套具有较高的强度，同时，硬质合金钢更加耐高温，在进行热压调整模芯位置时，模芯不易因热压而变形，保证模腔大小的调整不会影响模具的精度。

进一步地，所述半模组件还包括垫板，用于固定在半模组件的模座上，所述模套安装在所述垫板的朝向合模方向的一侧，所述半模组件还包括至少一个调节垫片，用于在模芯位置调整后垫装在模套与垫板之间，各调节垫片的总厚度与模芯的位置调整量相同，调节垫片具有用于避让模芯调整位置后相对于模套突出的部分的避让孔。

有益效果为：模套安装在垫板的朝向合模方向的一侧，避免模套对模座造成损伤，提高半模组件的耐用性，同时，设置调节垫片在模芯位置调整后垫装在模套和垫板之间，调节垫片的避让孔能够避让模芯且调节垫片的厚度与模芯的位置调整量相同，由此保证半模组件装配好之后模芯背向合模方向的端面与调节垫片的端面平齐而共同与垫板朝向合模方向的端面配合，使用该半模组件的模具在工作时其模芯和模套能够实现相对位置的稳定保持。

进一步地，所述上半模组件包括模套；模芯插装在模套内，模芯朝向合模方向的端面与模套的内壁面围成该半模组件用于成型工件的成型腔；所述模芯为沿背向合模方向径向尺寸逐渐变小的锥台结构，所述模套的内壁面与模芯配合的部分为与模芯形状适配的锥形面；所述模芯通过热装的方式安装在模套内，通过热压改变模芯在模套内的安装位置可以改变成型腔的大小。

有益效果为：将上半模组件设置为成型腔大小可调的半模组件，可将模具的顶料件设置在下半模组件上，由此使得上半模组件和下半模组件均便于生产制造。

附图说明

图1为本发明中模具实施例1的结构示意图；

图2为本发明中模具实施例1的上半模组件的上固定套、上模套和上模芯的配合结构示意图；

图3为本发明中模具实施例1的上半模组件的上模套和上模芯的配合结构示意图；

图中：1-上半模成型腔；2-下半模成型腔；3-上模座；4-上垫板；5-上压板；6-上固定套；7-上模套；8-上模芯；9-下模座；10-下固定套；11-顶料杆；12-推料杆；13-下压板；14-下模套；15-下模芯；16-下垫板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的模具的具体实施例1：本发明旨在提供一种模腔大小能够调整的模具，以使得该模具能够通过模腔尺寸的调整挤压成型不同尺寸的工件，就所成型的工件而言，该模具可以为成型任何能够通过模具挤压成型的工件的模具，如齿轮、轴套、螺钉、螺栓等。本实施例中，以挤压成型螺栓为例对本发明中模具的结构和工作原理进行介绍。

如图1所示，模具包括上半模组件和下半模组件，上半模组件上具有上半模成型腔1，下半模组件上具有下半模成型腔2，上、下半模组件的成型腔组成模具的模腔，其中，上半模成型腔1用于成型螺栓的头部，下半模成型腔2用于成型螺栓的杆部。合模时上半模组件由上向下运动合模，与下半模组件配合将模腔内的坯料挤压成工件。

关于上半模组件的结构，如图1所示，上半模组件包括上模座3、上垫板4、上压板5、上固定套6、上模套7以及上模芯8。其中，上模座3的中部开设有垫板安装孔，上垫板4固定在上模座3的垫板安装孔内，上垫板4的下端面与上模座3的下端面平齐。

如图2所示，上固定套6上开设有与上模套7配合的模套安装孔，装配时，将上模套7固定安装在上固定套6的模套安装孔中。如图2和图3所示，上模芯8安装在上模套7内，上模芯8朝向合模方向的端面与上模套7的内壁面配合围成上半模成型腔1。

上压板5上具有用于插装上固定套6的固定套安装孔，具体的，上固定套6上端具有一圈外凸缘，上压板5的固定套安装孔为与上固定套6的形状适配的台阶孔，上压板5通过固定套安装孔内的台阶面与上固定套6上端的外凸缘沿上下方向挡止配合，防止上固定套6、上模套7和上模芯8组成的组件从固定套安装孔下端脱出。装配上半模组件时，通过将上压板5固定在上模座3上而将上固定套6、上模套7以及上模芯8装配成的组件压紧固定在上垫板4的下端面上，实现上半模组件的组装。装配完成后，上固定套6、上模套7、上模芯8以及上压板5的上端面平齐。在压力机上安装该模具时，上半模组件通过上模座3安装在压力机上。

具体结构上，上模芯8为沿背向合模方向径向尺寸逐渐变小的锥台结构，对应地，上模套7的内壁面为与上模芯8的外周面锥度一致的内锥面，安装时，上模芯8与上模套7通过锥面配合，采用热装的方式将上模芯8装配在上模套7内，使得上模芯8过盈配合固定在上模套7内。

为了使成型出来的螺栓的头部端面具有倒角，上模芯8朝向合模方向的端面的边沿处具有一圈凸缘，凸缘与上模芯8的端面圆滑过渡，从而使得上模芯8在上模套7内装配好之后，围成上半模成型腔的上模套7的内壁与上模芯8的端面之间圆滑过渡，以保证螺栓成型后其端面直接带有倒角。

工作时，上模套7的内锥面能够沿背向合模方向对上模芯8进行挡止，与上垫板4共同对上模芯8沿上下方向进行挡止，避免模具在挤压坯料时上模芯8受力而朝背向合模的方向移动，确保上模芯8稳定地处于其在上模套7内设定的安装位，从而使得上半模成型腔1能够在模具工作过程中始终保持设定的大小，以保证加工出来的同一批工件的尺寸一致。

同时，基于上模芯8通过锥形配合面在上模套7内的过盈压紧安装，需要调整上半模成型腔1的大小时，借助压力机沿背向合模方向推压上模芯8，可以改变上模芯8朝向合模方向的端面在上模套7内的位置，从而实现对上半模成型腔1大小的调整。具体调整时，可以对过盈配合固定在一起的上模芯8和上模套7加热以降低上模芯8位置调整的难度，然后再通过压力机对下模芯8施力来调整上半模成型腔1的大小。加热温度控制在400℃左右，以防止上模芯8和上模套7的晶粒发生变化。

由于调整位置后上模芯8的上端面相较于上模套7、上固定套6和上压板5的上端面向上凸出，因此，上半模组件还包括用于在上模芯8的位置调整后垫装在上固定套6、上模套7上的调节垫片（图中未示出），调节垫片中部具有避让上模芯8在位置调整后相较与上模套7上凸的端部的避让孔，并且，调节垫片的厚度与上模芯8的调整量相等，使得调节垫片的厚度与上模芯8位置调整后相对于上模套7向上凸出的长度相等。在其他实施例中可以多个调节垫片叠加垫装在上固定套、上模套与上垫板之间，此时，多个调节垫片的厚度之和与上模芯的调整量相等。

本实施例中，上模芯8的材质为硬质合金钢，上模套7的材质为H13热作模具钢，上模座采用碳钢。上模芯8和上模套7采用硬度较大的钢材可保证模具在使用时上模芯8和上模套7不易发生变形，使得模具具有稳定可靠的工作性能。同时，上模芯8采用比上模套7的材质耐热性更好、硬度更高的硬质合金钢，确保上模芯8在热装及位置调整时不易发生变形，同时保证其端面上的环形凸起不会崩断。在其他实施例中，上模芯还可以采用模具钢，模套采用碳钢，使得上模芯的硬度大于上模套的硬度即可。当然，在其他实施例中，上模芯和上模套还可以采用相同硬度的材质，加热时，从上模套的外侧进行加热，使得上模套的温度高于上模芯的温度从而使得上模芯相较于上模套更加难于变形。

为了保证上模套7的内壁面能够对上模芯8进行挡止，且能够较为方便地对上模芯8的位置进行调整，上模芯8的外周面和上模套7的内壁面的锥度控制在不超过10度，其中，当锥度设置在5-8度之间时，上模套7的内壁面能够对上模芯8实现稳定挡止的同时，还使得上模芯8的位置能够较为方便地进行调整。当然，如果挤压工件时所需的力相对较小，可以将上模芯的外周面和上模套的内壁面的锥度设置的小于5度，如设置为2度、3度或4度等，由此使得模芯的位置便于热压调整，当然，若模芯所需调整的量较小，为了使上模芯在模具工作时稳定地处于安装位，可以将上模芯的外周面和上模套的内壁面的锥度设置的大于8度，如可以为9度或10度。甚至，在其他实施例中，如果模具在使用过程中上模芯所需要调整的量极小，上模芯外周面及上模套内壁面的锥度还可以设置的大于10度。

本实施例中，上模套7内壁整体加工为与上模芯8外壁面锥度一致的内锥面，由此使得上半模成型腔1为扩口结构，便于工件成型后从上半模成型腔1内脱出。同时，内壁面整体锥度一致，便于上模套7内壁面整体一起加工出来。

在其他实施例中，可以仅将上模套内壁面与上模芯配合的部分加工成与上模芯锥度一致的内锥面，对于围成上半模成型腔的部分，则可单独设计和加工其锥度，使得上半模成型腔便于工件脱模即可。当然，对于头部轴向尺寸较小的螺栓，其螺栓头部与上半模成型腔的腔壁的接触面积较小，如果螺栓头部与上半模成型腔的腔壁之间的摩擦力不会对螺栓从上半模成型腔中脱出造成阻碍，上半模成型腔也可以不设置为扩口结构。

下半模组件的结构如图1所示，下半模组件包括下模座9、下固定套10、顶料杆11、推料杆12、下压板13、下模套14、下模芯15和下垫板16。装配时，下固定套10固定在下模座9的上端面上，下模芯15固定安装在下模套14内，下模芯15与下模套14装配成的组件安装在下固定套10内，同时，在下模芯15和下模套14组成的组件与下模座9之间设置下垫板16。下模套14上端为小径段，小径段与大径段之间的过渡面为水平台阶面，对应地，下压板13具有与下模套14上端的形状适配的台阶通孔，下压板13通过台阶通孔的台阶面与下模套14的台阶面挡止配合并固定在下模套14上，以实现下模芯15和下模套14组成的组件在下固定套10内的安装。

下模芯15的中部开设有沿上下方向贯通的中心孔，该中心孔构成下半模组件的下半模成型腔2，对应地，下垫板16和下模座9上开设有与下模芯15中心孔对准的通孔，且下垫板16上开设的孔的孔径大于下模芯15的中心孔的孔径和下模座9上开设的孔的孔径。下模芯15的中心孔内设置有顶料杆11，顶料杆11为包括杆部和挡止部的倒T型结构，其杆部伸至下模芯15的中心孔内，挡止部位于下垫板16的孔内，并能够在下垫板的孔内上下移动。下模座9的中心孔内插装有推料杆12，推料杆12同样为具有杆部和挡止部的T型结构，其挡止部位于下垫板16的孔内并位于顶料杆11下侧，杆部穿过下模座的孔向下伸出。开模时，在压力机的推动下，推料杆12向上运动并推动顶料杆11向上运动，以将位于下半模成型腔2内的工件顶出。顶料杆11和推料杆12构成下半模组件的顶推件。

本发明中模具的实施例2，与实施例1不同的是，本实施例中，安装时，上、下半模组件的安装位置互换，此时，下半模组件为成型腔可调的半模组件。

本发明中模具的实施例3，与实施例1不同的是，本实施例中，上模座上不再设置垫板安装孔，上垫板直接通过其他方式固定在上模座的下端面上，如通过螺栓固定在上模座的下端面上。

本发明中模具的实施例4，与实施例1不同的是，本实施例中，不再设置上压板，直接通过螺栓将上固定套固定在上模座上，以实现上固定套、上模套和上模芯组成的组件在上模座上的固定。

本发明中模具的实施例5，与实施例1不同的是，本实施例中，不再在上模座上安装垫板，自然地，不再在上模座上设置垫板安装孔，装配时，上模芯、上模套、上固定套和上压板的上端面直接与上模座的下端面贴合。

本发明中模具的实施例6，与实施例1不同的是，本实施例中，上半模组件上不再配置调节垫片，直接在上垫板上开设用于避让上模芯的避让孔，挤压工件时，通过上模套与上模芯之间的配合锥面来保证上模芯受力后不会发生位置变化。

本发明中半模组件的实施例，本发明中半模组件为成型腔的大小可以调整的半模组件，以使得具有该半模组件的模具能够生产不同尺寸的工件，具体的，本发明中半模组件的结构及成型腔的调整方式与上述模具的各实施例中的成型腔大小可调的半模组件的结构和成型腔的调整方式相同，在此不再予以赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。