本发明属于微孔径多通道管材制备领域，提供了一种增压式多通道管材分流模组合模芯，包括模芯、下模和下模支撑板；下模的中心处开有下模通孔；下模支撑板的外轮廓与下模通孔的形状和尺寸相同，厚度小于下模的厚度，位于下模通孔内部；模芯底部安装有多个上模芯针，下模支撑板的顶部安装有多个与上模芯针配合的下模芯针；下模的内壁对称开有两个横向的滑动槽；滑动槽内横向固定有弹簧和与弹簧连接的凸台滑块；凸台滑块包括凸台和基座；下模支撑板上开有与凸台前端相配合的支撑槽，下模支撑板通过凸台支撑在下模通孔内部；凸台的前端缩至滑动槽内则可固定在滑动槽中。本发明提高了挤压成型时的挤压力、充型效率和充型能力，进而提高了产品成型质量。
1.一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，包括模芯(1)、下模(3)和下模支撑板(6)；所述模芯(1)位于上部，所述下模(3)位于下部；所述下模(3)的中心开有下模通孔(4)；所述下模支撑板(6)位于下模通孔(4)内部，所述下模支撑板(6)的外轮廓与下模通孔(4)的形状和尺寸相同，所述下模支撑板(6)的厚度小于下模(3)的厚度；所述模芯(1)的底部安装有多个上模芯针(2)，所述下模支撑板(6)的顶部安装有多个与上模芯针(2)配合的下模芯针(5)；所述下模(3)的内壁对称开有两个横向的滑动槽(10)；所述滑动槽(10)内横向固定有弹簧(8)和与滑动槽(10)相配合的凸台滑块(7)；所述弹簧(8)的一端抵住滑动槽(10)，另一端抵住凸台滑块(7)；所述凸台滑块(7)包括凸台(701)和基座(702)；所述下模支撑板(6)上开有与凸台(701)前端相配合的支撑槽(11)，所述下模支撑板(6)通过凸台(701)支撑在下模通孔(4)内部；所述凸台(701)的前端缩回至滑动槽(10)后可卡在滑动槽(10)中。
2.根据权利要求1所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述凸台(701)前端为楔形，与水平面夹角为θ；所述凸台(701)前端与支撑槽(11)接触面之间的摩擦系数为μ，下模支撑板(6)和与之连接的下模芯针(5)总重为G，弹簧(8)的初始压缩量为Δ，弹簧(8)的弹性系数为k，则应满足如下等式：k·Δ≥G·tanθ/(2+2μ·tanθ)。
3.根据权利要求2所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述下模支撑板(6)为长方体板；所述滑动槽(10)为长方体槽；所述基座(702)为长方体基座；所述凸台(701)为楔形块；所述滑动槽(10)下部开有相连通的方孔(9)，所述方孔(9)下部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓(14)，所述止动螺栓(14)被止动弹簧(13)下端抵住，所述止动弹簧(13)上端抵住基座(702)；所述凸台(701)后端与止动板(12)后端的水平距离等于支撑槽(11)的水平尺寸。
4.根据权利要求2所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述下模支撑板(6)为长方体板；所述基座(702)为长方体基座；所述滑动槽(10)为前段长方体、末端螺纹孔的贯通槽；所述螺纹孔内设置螺栓(16)；弹簧(8)末端抵住所述螺栓(16)；所述滑动槽(10)下部开有相连通的方孔(9)，所述方孔(9)底部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓(14)，所述止动螺栓(14)上部连接止动弹簧(13)，所述止动弹簧(13)上部抵住顶出块(15)；所述滑动槽(10)上部开有滑块卡槽(17)；所述滑块卡槽(17)的水平尺寸大于基座(702)的水平尺寸，所述滑块卡槽(17)前端到基座(702)前端的水平距离等于支撑槽(11)的水平尺寸；所述顶出块(15)的后端与基座(702)前端的水平距离大于支撑槽(11)的水平尺寸。
5.根据权利要求3或4所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述上模芯针(2)和模芯(1)、所述下模芯针(5)和下模支撑板(6)均为可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述上模芯针(2)和模芯(1)、下模芯针(5)和下模支撑板(6)均为螺纹连接；所述上模芯针(2)接触所述模芯(1)的一端攻有螺纹，另一端开有凹槽(201)；所述下模芯针(5)接触所述下模支撑板(6)的一端攻有螺纹，另一端设有凸起(501)；所述凹槽(201)的内轮廓与凸起(501)的外轮廓形状和尺寸均相同；所述上模芯针(2)和下模芯针(5)配合端的最大截面尺寸相同。
7.根据权利要求6所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述凸起(501)前端的纵截面形状为梯形。
8.根据权利要求7所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述凸台(701)前端与支撑槽(11)的形状和尺寸相同。
9.根据权利要求2所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述上模芯针(2)和下模芯针(5)彼此对应，且分别在模芯(1)和下模支撑板(6)等距排列。
10.根据权利要求2所述的一种增压式多通道管材分流模组合模芯，其特征在于，所述上模芯针(2)和下模芯针(5)的横截面形状为圆形、方形或不规则形。
一种增压式多通道管材分流模组合模芯
技术领域
[0001] 本发明属于微孔径多通道管材的制备领域，尤其是涉及一种增压式多通道管材分流模组合模芯。
背景技术
[0002] 微通道管是近年来基于微尺度强化传热理论开发的新型管材，采用微小孔径和通道密排结构实现传热，相比常规尺度换热管，可使换热效率提高100％。其中，微孔径多通道铝合金换热扁管具有质量轻、换热系数高、结构紧凑、运行环保与安全可靠等优点，已在微电子、航空航天及其它对换热设备尺寸和重量有特殊要求的场合中得到了迅速发展。
[0003] 管材的各个通道是由平行排列的微细芯针形成，而微小直径芯针易在热挤压过程中发生弹性变形，造成管材壁厚波动，更为严重的甚至会导致模芯断裂，当挤压力过小时会造成挤压充型不饱满等问题，挤压力过高时很容易造成微小直径芯针的变形和折断，使孔腔无法形成，在挤压过程中形成死孔、断裂和倒筋等成形缺陷，作为换热器的主体部件，微通道管成型质量的稳定性是换热器质量控制的关键问题。
[0004] 专利号为CN102581055A公开了一种微通道换热器扁管制备的挤压模具；但该技术的缺点在于模芯和芯针是一个整体，如果某一个或多个芯针损坏会导致整个模芯的报废，可循环利用性很低；此外，芯针下端是悬空状态，当挤压力过高时，会导致芯针的变形或折断；又如专利号为CN103706653A公开了微通道平行流铝管挤压生产用模具；但该技术的缺点在于其只是把下模做成了分离式，对模芯和芯针没有任何改进，挤压时所选用的挤压力仍不能提高，芯针仍容易出现变形和折断，使孔腔无法形成导致死孔等产品不合格问题。
[0005] 因此，研究提高微通道管材挤压成型时的挤压力、芯针的承压能力以及芯针的可更换性，对于提高微通道管材的充型能力和充型效率、提高模芯的可循环利用性和降低整体模芯的制造成本具有至关重要的作用。
发明内容
[0006] 针对现有技术中存在的挤压充型不饱满、死孔、断裂和倒筋等不足，本发明提供了一种增压式多通道管材分流模组合模芯，避免了微孔径多通道管材在挤压成型过程中芯针容易断裂、变形而造成的管材壁厚波动和死孔等问题，提高了工作时的挤压力，增强了挤压成型时的充型效率和充型能力，进而提高了产品成型质量。
[0007] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008] 一种增压式多通道管材分流模组合模芯，包括模芯、下模和下模支撑板；所述模芯位于上部，所述下模位于下部；所述下模的中心开有下模通孔；所述下模支撑板位于下模通孔内部，所述下模支撑板的外轮廓与下模通孔的形状和尺寸相同，所述下模支撑板的厚度小于下模的厚度；所述模芯的底部安装有多个上模芯针，所述下模支撑板的顶部安装有多个与上模芯针配合的下模芯针；所述下模的内壁对称开有两个横向的滑动槽；所述滑动槽内横向固定有弹簧和与滑动槽相配合的凸台滑块；所述弹簧的一端抵住滑动槽，另一端抵住凸台滑块；所述凸台滑块包括凸台和基座；所述下模支撑板上开有与凸台前端相配合的支撑槽，所述下模支撑板通过凸台支撑在下模通孔内部；所述凸台的前端缩回至滑动槽后可卡在滑动槽中。
[0009] 进一步的，所述凸台前端为楔形，与水平面夹角为θ；所述凸台前端与支撑槽接触面之间的摩擦系数为μ，下模支撑板和与之连接的下模芯针总重为G，弹簧的初始压缩量为Δ，弹簧的弹性系数为k，则应满足如下等式：k·Δ≥G·tanθ/(2+2μ·tanθ)。
[0010] 进一步的，所述下模支撑板为长方体板；所述滑动槽为长方体槽；所述基座为长方体基座；所述凸台为楔形块；所述滑动槽下部开有相连通的方孔，所述方孔下部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓；止动螺栓被止动弹簧的下端抵住，所述止动弹簧的上端抵住基座；所述凸台后端与止动板后端的水平距离等于支撑槽的水平尺寸。
[0011] 进一步的，所述下模支撑板为长方体板；所述基座为长方体基座；所述滑动槽为前段长方体、末端螺纹孔的贯通槽；所述螺纹孔内设置螺栓；弹簧末端抵住所述螺栓；所述滑动槽下部开有相连通的方孔，所述方孔下部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓，所述止动螺栓上部连接止动弹簧，所述止动弹簧上部抵住顶出块；所述滑动槽上部开有滑块卡槽；所述滑块卡槽的水平尺寸大于基座的水平尺寸，所述滑块卡槽前端到基座前端的水平距离等于支撑槽的水平尺寸；所述顶出块的后端与基座前端的水平距离大于支撑槽的水平尺寸。
[0012] 进一步的，所述上模芯针和模芯、所述下模芯针和下模支撑板均为可拆卸连接。
[0013] 进一步的，所述上模芯针和模芯、下模芯针和下模支撑板均为螺纹连接；所述上模芯针接触所述模芯的一端攻有螺纹，另一端开有凹槽；所述下模芯针接触所述下模支撑板的一端攻有螺纹，另一端设有凸起；所述凹槽的内轮廓与凸起的外轮廓形状和尺寸均相同；所述上模芯针和下模芯针配合端的最大截面尺寸相同。
[0014] 进一步的，所述凸起前端的纵截面形状为梯形。
[0015] 进一步的，所述凸台前端与支撑槽的形状和尺寸相同。
[0016] 进一步的，所述上模芯针和下模芯针彼此对应，且分别在模芯和下模支撑板等距排列。
[0017] 进一步的，所述上模芯针和下模芯针的横截面形状为圆形、方形或不规则形。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 本发明所述的增压式多通道管材分流模组合模芯，通过组合各个组件形成缓冲装置，即初始状态时，下模支撑板通过凸台支撑在下模通孔内部，当挤压过程开始，凸台的前端受力缩回滑动槽内部时，凸台滑块可固定在滑动槽内，从而下模支撑板脱出；当需要再次利用时，将凸台滑块的凸台重新支撑下模支撑板；此外，通过上模芯针和下模芯针的对插配合，使得下模芯针对上模芯针有支撑作用，共同提高了初始挤压时的挤压力，能保证挤压件充型饱满而不使上模芯针发生变形或者断裂，提高了上模芯针工作面的承压能力，最终提高了挤压成型件的质量。上模芯针和模芯、下模芯针和下模支撑板的螺纹连接，使整体模芯制造变为分离式制造，降低了整体模芯的制造成本；此外，上模芯针的磨损或损坏可通过拆除更换来实现，而不至于更换整个模芯，节约了资源且容易维修；上模芯针和下模芯针的横截面形状可根据实际需要设计为圆形、方形或不规则形，满足不同市场需求。
附图说明
[0020] 图1为本发明实施例1所述增压式多通道管材分流模组合模芯的结构图。
[0021] 图2为本发明实施例2所述增压式多通道管材分流模组合模芯的结构图。
[0022] 图3为模芯和上模芯针剖视图。
[0023] 图4为下模支撑板和下模芯针剖视图。
[0024] 图5为下模、下模支撑板和下模芯针俯视图。
[0025] 图6为实施例1中凸台前端的凸台滑块和下模支撑板连接图。
[0026] 图7为实施例2中凸台前端的凸台滑块和下模支撑板连接图。
[0027] 附图标记说明如下：
[0028] 1-模芯，2-上模芯针，3-下模，4-下模通孔，5-下模芯针，6-下模支撑板，7-凸台滑块，8-弹簧，9-方孔，10-滑动槽，11-支撑槽，12-止动板，13-止动弹簧，14-止动螺栓，15-顶出块，16-螺栓，17-滑块卡槽，201-凹槽，501-凸起，701-凸台，702-基座。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0030] 实施例1：
[0031] 如图1和图5所示，一种增压式多通道管材分流模组合模芯，包括模芯1、下模3和下模支撑板6；所述模芯1位于上部，所述下模3位于下部，共同构成组合模芯的外围；所述下模3的中心开有长方体的下模通孔4；所述下模支撑板6位于下模通孔4内部，所述下模支撑板6的外轮廓与下模通孔4的形状和尺寸相同，使得下模支撑板6的外壁可以紧贴下模3的内壁；
所述下模支撑板6的厚度小于下模3的厚度，使得下模支撑板6可以放置在下模3的下模通孔
4中。
[0032] 如图3所示，所述模芯1的底部安装有多个等距排列的上模芯针2；所述上模芯针2和模芯1为螺纹连接，所述上模芯针2接触所述模芯1的一端攻有细牙普通螺纹，另一端开有凹槽201；如图4和图5所示，所述下模支撑板6的顶部安装有多个与上模芯针2对应、彼此配合的下模芯针5；下模芯针5和下模支撑板6均为螺纹连接，所述下模芯针5接触所述下模支撑板6的一端攻有细牙普通螺纹，另一端设有凸起501；所述凹槽201的内轮廓与凸起501的外轮廓形状和尺寸均相同，所述的上模芯针2和下模芯针5配合端的最大截面形状和尺寸相同，所述的上模芯针2与下模芯针5对插配合后形成截面尺寸相同的整体；使整体模芯制造变为分离式制造，降低了整体模芯的制造成本；此外，上模芯针的磨损或损坏可通过拆除更换来实现，而不至于更换整个模芯，节约了资源且容易维修；为了进一步使得凸起501更方便快捷的插入凹槽201中，将凸起501的前端纵截面形状设计为梯形。
[0033] 所述下模支撑板6为长方体板；所述滑动槽10为长方体槽；所述基座702为长方体基座；所述下模3的内壁对称开有两个横向的滑动槽10；所述滑动槽10内横向固定有弹簧8和与弹簧8连接的凸台滑块7，凸台滑块7的凸台701前端为楔形，与水平面之间的夹角为θ；所述下模支撑板6上开有与凸台滑块7的凸台701前端相配合的支撑槽11，所述凸台701前端与支撑槽11的形状和大小相同。凸台701与支撑槽11之间的摩擦系数为μ，下模支撑板6和与之连接的下模芯针5总重为G，弹簧8的初始压缩量为Δ，凸台701通过支撑槽11对下模支撑板6产生的法向力F与弹簧8的初始弹力H＝k·Δ，应满足关系式：H＝k·Δ＝F·sinθ，所以F＝k·Δ/sinθ，凸台701通过支撑槽11对下模支撑板6向上的支撑力N＝k·Δ/tanθ，凸台
701与支撑槽11之间的摩擦力f＝μF＝μk·Δ/sinθ，凸台701与支撑槽11之间的摩擦力f对下模支撑板6产生向上的支撑力Q，Q＝f·sinθ＝μk·Δ/sinθ·sinθ＝μk·Δ；为了使下模支撑板6和与之连接的下模芯针5处于平衡状态，2·(N+Q)＝G成立，即2·(k·Δ/tanθ+μk·Δ)＝G，H＝k·Δ＝G·tanθ/(2+2μ·tanθ)，所以弹簧8初始弹力H≥G·tanθ/(2+2μ·tanθ)。
[0034] 所述凸台701为楔形块；所述滑动槽10下部开有相连通的方孔9，所述方孔9下部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓14；止动弹簧13的下端抵住止动螺栓14，上端抵住基座702；所述凸台701后端与止动板12后端的水平距离等于支撑槽11的水平尺寸；也就是说，如图6所示，所述凸台701后端与止动板12后端的水平距离S等于支撑槽11的水平尺寸即为L·cosθ，其中L为支撑槽11横截面的斜边。
[0035] 挤压开始前，挤压材料为铝合金，首先上模芯针2螺纹旋入模芯1底部，下模芯针5螺纹旋入下模支撑板6顶部；下模支撑板6和下模芯针5放置在下模通孔4中，下模支撑板6通过凸台滑块7和弹簧8支撑在下模通孔4中，下模芯针5与上模芯针2对插配合，实现无缝连接；止动板12和止动弹簧13放入止动螺栓螺纹孔中，止动螺栓14旋合在止动螺栓螺纹孔中，使止动板12顶住凸台滑块7。弹簧8被压缩距离为Δ，产生的初始弹力为H＝k·Δ(k为弹性系数)，作用在凸台滑块7上的水平力为H＝k·Δ，凸台701通过支撑槽11对下模支撑板6产生的法向力F与弹簧8的初始弹力H＝k·Δ，应满足关系式：H＝k·Δ＝F·sinθ，所以F＝k·Δ/sinθ，凸台701通过支撑槽11对下模支撑板6向上的支撑力N＝k·Δ/tanθ，凸台701与支撑槽11之间的摩擦力f＝μF＝μk·Δ/sinθ，凸台701与支撑槽11之间的摩擦力f对下模支撑板6产生向上的支撑力Q，Q＝f·sinθ＝μk·Δ/sinθ·sinθ＝μk·Δ；为了使下模支撑板6和与之连接的下模芯针5处于平衡状态，2·(N+Q)＝G成立，即2·(k·Δ/tanθ+μk·Δ)＝G，H＝k·Δ＝G·tanθ/(2+2μ·tanθ)，所以弹簧8初始弹力H≥G·tanθ/(2+2μ·tanθ)。
[0036] 挤压工作过程中，初始挤压力为p，当铝合金材料挤压到与下模支撑板6接触时，挤压力会慢慢增大，这时弹簧8会慢慢被压缩，由于支撑槽11横截面的斜边长度为L，所以当凸台滑块7滑动距离为L·cosθ时，凸台滑块7脱离支撑槽11，这时弹簧8的压缩量为Δ+L·cosθ，由于止动板12后端和凸台滑块7的凸台701后端的水平距离为S＝L·cosθ，所以当凸台滑块7滑动距离为L·cosθ时，止动板12在止动弹簧13的弹力下弹出，卡主凸台滑块7，防止凸台滑块7再次弹出，这时弹簧8的弹力为k·(Δ+L·cosθ)，施加在下模支撑板6上的垂直力为2·k·(Δ+L·cosθ)(1/tanθ+μ)，所以当总挤压力P＞2·k·(Δ+L·cosθ)(1/tanθ+μ)+p-G时，下模支撑板6被顶出，凸台滑块7被卡死，铝合金材料挤出的微孔径多通道铝合金管材顺利成型。
[0037] 实施例2：
[0038] 如图2所示，所述下模3的内壁对称开有两个横向的滑动槽10，所述下模支撑板6为长方体板；所述基座702为长方体基座；所述滑动槽10为前段长方体、末端螺纹孔的贯通槽；所述螺纹孔内设置螺栓16；弹簧8末端抵住所述螺栓16；所述滑动槽10下部开有相连通的方孔9，所述方孔9下部开设螺纹孔；所述螺纹孔内设置止动螺栓14，所述止动螺栓14上部连接止动弹簧13，所述止动弹簧13上部抵住顶出块15；所述滑动槽10上部开有滑块卡槽17；所述滑块卡槽17的水平尺寸大于凸台滑块7的基座702的水平尺寸，如图7所示，所述滑块卡槽17前端到基座702前端的水平距离C等于支撑槽11的水平尺寸L·cosθ；所述顶出块15的后端与基座702前端的水平距离D大于支撑槽11的水平尺寸L·cosθ，其他部分结构同与实施例1相同。
[0039] 工作过程为：挤压前装配好各个组件，在挤压工作过程中，当铝合金材料挤压到与下模支撑板6接触时，挤压力会慢慢增大，这时弹簧8会慢慢被压缩，由于支撑槽11横截面的斜边长度为L，所以当凸台滑块7滑动距离为L·cosθ时，凸台滑块7脱离支撑槽11，由于滑块卡槽17前端到基座702前端的水平距离C等于支撑槽11的水平尺寸L·cosθ，且所述顶出块15的后端与基座702前端的水平距离D大于支撑槽11的水平尺寸L·cosθ，所以当凸台滑块7滑动距离为L·cosθ时，顶出块15将凸台滑块7顶入滑块卡槽17中，卡主凸台滑块7，防止凸台滑块7在弹簧8的弹力下被顶出，使下模支撑板6顺利顶出，从而保证挤压的持续进行和挤压成型件的质量；此时下模支撑板6脱出，铝合金材料挤出的微孔径多通道铝合金管材顺利成型。
[0040] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进-替换或变型均属于本发明的保护范围。
