鋁型材擠壓分流組合模具的設(shè)計與運用

分流組合模是在橋式舌型模的根蒂根基 上成長 起來的，本色 是橋式舌型模的一個變種，即把突橋改成 平面橋，所以又稱為平刀式舌型模。分流組合模是工場 用得最廣的一種，稀奇是臨盆 建筑型材，貿(mào)易 柜臺型材和其它一些復(fù)雜型材時尤其 凸起 。

工作道理 ：

擠壓時，錠坯在強年夜 擠壓力感化 下，被模型 的刀（橋部門）分成幾股金屬流入模型 焊合室，在高溫高壓高真空的前提 下使金屬從頭焊歸并 從?？着c針構(gòu)成 的間隙中流出而構(gòu)成 所需要外形 和尺寸的空心制品，制品的焊縫數(shù)與金屬流的股數(shù)不異。所以分流模只順應(yīng) 于高溫焊合機能 好的金屬，如鉛、鎂、鋅、鋁及其合金。（硬鋁不合用 ）

1、 分流組合模的構(gòu)造 特點與分類

分流組合模是擠壓機上臨盆 各類 管材和空心型材的首要 模具情勢 ，其特點是將針(模芯)放在模孔中，與模孔組合成一個整體，針在模型 中如同 舌頭一樣，如圖4—3—20所示為橋式舌型模，由支承(柱)1；模橋(分流器)2；組合針(舌頭)3；模型 內(nèi)套4；模型 外衣 5構(gòu)成 。為包管 模型 強度，在現(xiàn)實 臨盆 中還需配做一個模型 墊，以撐持模型 不被退出模型 套外。

按橋的構(gòu)造 分歧 ，分流組合模首要 可以分為如圖4—3—21所示的各類 類型。

圖4—3—20橋式舌型模構(gòu)造 圖

(a)——重視 圖；(b)——側(cè)視圖1——支承柱；2——模橋(分流器)；3——組合針(舌頭)；

4——模型 內(nèi)套；5——模型 外衣 ；6——焊合室

圖4—3—21分流組合模的構(gòu)造 情勢 示意圖

(a)——橋式；(b)——叉架勢 ；(c)——平面式

帶凸起 橋的模型 (橋式舌型模)如圖4—3—21(a)所示，加工對照 簡單，所需擠壓力較小，鋁型材各部門的金屬活動 速度較平均 ，可以采取 較高的擠壓速度，首要 用來擠壓硬鋁合金異形空心型材。用這類 情勢 的模型 可擠壓一根型材，也能夠 同時擠壓幾根鋁型材。帶凸起 橋的模型 ，其首要 錯誤謬誤是擠壓殘料較長，模橋和支承柱的強度不如其他構(gòu)造 的模型 ，需要細心 調(diào)劑 東西部件與擠壓筒的中間 。

帶叉架勢 的模型 (圖4—3—21(b))，可以分隔加工，破壞 時只需改換破壞 的部門。可同時加工多根型材。但裝卸對照 難題 ，是以 限制了它的使用規(guī)模。

平面分流組合模(圖4—3—21(C))是在橋式舌型模根蒂根基 上成長 起來的，本色 是橋式舌模的一個變種，即把突橋改成為平面橋，所以又稱為平刀式舌型模。平面分流組合模在最近幾年來取得 了敏捷 的成長 ，并普遍 地用于在不帶自力 穿孔系統(tǒng)的擠壓機上臨盆 各類 規(guī)格和外形 的管材和空心型材，稀奇是6063合金平易近 用建筑型材及純鋁和軟鋁合金型材和管材。

平面分流組合模的首要 長處 是：

①可以擠壓雙孔或多孔的內(nèi)腔十分復(fù)雜的空心型材或和管材，也能夠 同時臨盆 多根空心制品，所以臨盆 效力 高，這一點是橋式舌型模很難實現(xiàn)乃至 沒法 實現(xiàn)的；

②可以擠壓懸臂梁很年夜 ，用平面模很難臨盆 的半空心型材；

③可拆換，易加工，本錢 較低；

④易于分手殘料，操作簡單，輔助時候 短，可在通俗 的型棒擠壓機上用通俗 的東西完成擠壓周期，同時殘料短，制品 率高；

⑤可實現(xiàn)持續(xù)擠壓，憑據(jù) 需要截取肆意長度的制品；

⑥可以改變分流孔的數(shù)量 、年夜 小和外形 ，使斷面外形 對照 復(fù)雜、壁厚差較年夜 ，難以用工作帶、阻礙角等調(diào)理 省速的空心型材很好成形；

⑦可以用帶錐度的分流孔，實現(xiàn)小擠壓機上擠壓外形較年夜 的空心制品，并且 能包管 有足夠的變形量。

可是，平面分流組合模也有必然 的錯誤謬誤：

①焊縫較多，可能會影響制品的組織和力學(xué)機能 ；

②要求模型 的加工精度較高，稀奇是對 多孔空心型材，上下模要求嚴(yán)厲 對中；

③與平面模和橋式舌型模比擬 ，變形阻力較年夜 ，所以擠壓力一般比平面模高30%～40%，比橋式舌型模高15%～20%。是以 ，今朝 只限于臨盆 一些純鋁、鋁錳系、鋁一鎂一硅系等軟鋁合金。為了用平面分流組合模擠壓強度較高的鋁合金，可在陽模上加一個珍愛 模，以削減 模橋的承壓力；

④殘料分手不清潔 ，有時會影響產(chǎn)物 質(zhì)量，并且 未便 于修模。

總的來講 ，平面分流組合模的運用 規(guī)模，要比舌型模廣很多 。舌型模首要 用來臨盆 內(nèi)部組織和機能 要求較高的兵工 產(chǎn)物 和擠壓力較高的硬鋁合金產(chǎn)物 。由于平面分流模和舌型模的工作道理 不異，構(gòu)造 基底細似，所以下面首要 計議平面分流組合模的設(shè)計手藝 。

2、 平面分流組合模的構(gòu)造 設(shè)計

平面分流組合模通常為 由陽模(上模)、陰模(下模)、定位銷、聯(lián)絡(luò) 螺釘四部門構(gòu)成 ，如圖4—3—22所示。上下模組裝后裝入模支承中。為了包管 模具的強度，削減 或消弭 模型 變形，有時還要配備專用的模墊和環(huán)。

在上模上有分流孔、分流橋和模芯。分流孔是金屬通往型孔的通道，分流橋是支承模芯(針)的支架，而模芯(針)用來構(gòu)成 型材內(nèi)腔的外形 和尺寸。

鄙人 模上有焊合室、模孔型腔、工作帶和空刀。焊合室是把分流孔流出來的金屬聚集 在一路 從頭焊合起來構(gòu)成 以模芯為中間 的整體坯料，由于金屬賡續(xù) 聚集，靜壓力賡續(xù) 增年夜 ，直至擠出?？住Ｄ？仔颓坏墓ぷ鲙Р块T肯定 型材的外部尺寸和外形 和 調(diào)理 金屬的流速，而空刀部門是為了削減 磨擦 ，使制品能順?biāo)?經(jīng)由過程 ，免遭劃傷，以包管 產(chǎn)物 皮相品質(zhì)。

定位銷用來進行上下模的裝配定位，而聯(lián)絡(luò) 螺釘是把上下模安穩(wěn)地聯(lián)絡(luò) 在一路 ，使平面分流組合模構(gòu)成 一個整體，便于操作，并可增年夜 強度。

另外 ，按分流橋的構(gòu)造 分歧 ，平面分流組合模又可分為固定式和可拆式的兩種。帶可拆式分流橋的模具又稱之為叉架勢 分流模，用這類 情勢 的模型 ，可同時擠壓多根空心制品，如圖4—3—21b所示。

圖4—3—22平面分流模的構(gòu)造 示意圖

1——上模；2——下模；3——定位銷；4——聯(lián)絡(luò) 螺釘

3、 平面組合模的構(gòu)造 要素設(shè)計

(1)分流比K的選擇。分流比K的年夜 小直接影響到擠壓阻力的年夜 小，制品成型和焊合品質(zhì)。K值越年夜 ，越有益 于金屬活動 與焊合，也可削減 擠壓力。是以 ，在模具強度許可的規(guī)模內(nèi)，應(yīng)盡量 拔取 較年夜 的K值。在一般環(huán)境下，對 臨盆 空心型材時，取K=10～30，對 管材，取K=5～l5。

圖4-3-23分流孔的數(shù)量 、年夜 小、外形 與散布 方案舉例

1孔、2孔……暗示?？讛?shù)；1分、2分……暗示分流孔數(shù)；l芯、2芯……暗示模芯數(shù)

(2)分流孔外形 、斷面尺寸、數(shù)量 及散布 。分流孔斷面外形 有圓形、腰子形、扇形和異型等。分流孔數(shù)量 、年夜 小、分列 見圖4—3—23。為了削減 壓力，提高焊縫品質(zhì)或 當(dāng)制品的外形尺寸較年夜 ，擴年夜 分流比遭到 模型 強度限制時，分流孔可做成內(nèi)斜度為1°～3°，外錐度為30～60的斜形孔。

分流孔在模型 平面上的公道 安插，對 均衡 金屬流速、削減 擠壓力、增進 金屬的活動 與焊合，提高模具壽命等都有必然 影響。對 對稱性較好的空心制品，各分流孔的中間 圓直徑應(yīng)年夜 于或等于0.7D筒。對非對稱空心型材或異型管材，應(yīng)盡量包管 各部門的分流比基底細等，或型材斷面積稍年夜 部門的K分值略低于其他部門的K分值。另外 ，分流孔的安插應(yīng)盡量與制品連結(jié) 幾何類似 性。為了包管 模具強度和產(chǎn)物 品質(zhì)，分流孔不克不及 安插得過于接近 擠壓筒或模具邊沿 ，但為了包管 金屬的公道 活動 及模具壽命，分流孔也不宜安插得過于接近 擠壓筒中間 。

(3)分流橋。按構(gòu)造 可分為固定式分流橋和可拆式(叉架勢 )分流橋兩種。分流橋?qū)挾菳一般取為：

B=b+(3～20)mm(4—3—8)

式中b——模芯寬度，(3～20)mm為經(jīng)驗系數(shù)，制品外形及內(nèi)腔尺寸年夜 的取下限，反之取上限。

分流橋截面外形 首要 有矩形的、矩形倒角的和水滴形的三種(見圖4—3—24)，后兩種廣為采取 。分流橋斜度(焊合角)一般取45°對難擠壓的型材取θ=30°，橋底圓角尺=2～5mm。

圖4-3-24分流橋截面外形 示意圖

(a)——矩形；(b)——矩形倒角；(c)——水滴形；(d)——焊合角θ示意圖

在焊室高度h焊（1/2～2/3）B的前提 下，θ均小于45°，θ可按下式計較：

(4—3—9)

式中h焊——焊合室高度/mm；

B——分流橋?qū)挾?mm。

為了增添 模橋強度，凡是在橋的兩頭 添置橋墩。蝶形橋墩不但 增添 了橋的強度，并且 改良 了金屬活動 ，避免死區(qū)發(fā)生 。

(4)模芯(舌頭)。模芯相當(dāng)于穿孔針，其定徑區(qū)決意 制品的內(nèi)腔外形 和尺寸，其構(gòu)造 直接影響模具強度、金屬焊合品質(zhì)和模具加工體例。最多見 的有圓柱形模芯(多用于擠壓圓管)、雙錐體模芯(多用于擠壓方管和空心型材)。模芯的定徑帶有凸臺式、錐臺式和錐式三種，見圖4—3—25。模芯宜短，對 小擠壓機可伸出模型 定徑帶l～3mm，對年夜 擠壓機可伸出10～12mm。

圖4—3—25模芯構(gòu)造 情勢 圖

(a)——凸臺式；(b)——錐臺式；(e)——錐式

(5)焊合室外形 與尺寸。焊合室外形 有圓形和蝶形兩種，當(dāng)采取 圓形焊合室如圖4—3—26(a)時，在兩分流孔之間會發(fā)生 一個十分明明的死區(qū)，不但 增年夜 了擠壓阻力，且會影響焊縫品質(zhì)。蝶形焊合室如圖4—3—26(b)有益 于消弭 這類 死區(qū)，提高焊縫品質(zhì)。為消弭 焊合室邊沿 與?？灼矫骈g接合處的死區(qū)，可采取 年夜 圓弧過渡(R=5～20mm)，或?qū)⒑负鲜疑X 處做成15。閣下 角度。同時，在與蝶形焊合室對應(yīng)的分流橋根部也做成響應(yīng) 的凸臺，如許 就改良 了金屬活動 ，削減 了擠壓阻力。是以 ，應(yīng)盡量采取 蝶形截面焊合室。當(dāng)分流孔外形 、年夜 小、數(shù)量 及散布 狀況 肯定 以后 ，焊合室斷面外形 和年夜 小也根基 肯定 了。是以 公道 設(shè)計焊合室高度有重年夜 意義。一般環(huán)境下，焊合室高度應(yīng)年夜 于分流橋?qū)挾戎?。對中小型擠壓機可取l0～20mm，或等于管壁厚的6～10倍。在很多環(huán)境下，可憑據(jù) 擠壓筒直徑肯定 焊合室高度。焊合室高度與擠壓筒直徑的關(guān)系以下 ：

圖4—3—26平面分流組合模焊合室外形 圖

(a)——圓形焊合室；(b)——蝶形焊合室；(c)——焊合室剖面；

(1)——分流孔；(2)——焊合室；(3)——死區(qū)

擠壓筒直徑/mm95～130150～200200～280300～500≥300

焊合室高度/mml0～1520—2530～3540～5040～80

(6)?？壮叽纭Ｓ闷矫娣至鹘M合模臨盆 的產(chǎn)物 ，絕年夜 多半 為平易近 用空心型材和管材，這些材料外形 復(fù)雜，外廓尺寸年夜 ，壁很薄并要求在包管 強度的前提 下盡量減輕質(zhì)量，削減 用材和下降 本錢 。一般環(huán)境下，?？淄庑纬叽鏏可按下式肯定 ：

A=A0+KA0=(1+K)A0(4—3—10)

式中 A0——制品外形的公稱尺寸/mm；

K——經(jīng)驗系數(shù)，一般取0.007～0.015。

制品壁厚的模孔尺寸B可由下式肯定

B=B0+△(4—3—11)

式中 B0——制品壁厚的公稱尺寸/mm；

△——壁厚模孔尺寸增量/mm，當(dāng)B0≤3mm時，取△=0.1mm；當(dāng)>3mm時，取△=0.2mm。

(7)?？坠ぷ鲙чL度?？隙?平面分流組合模的模腔工作帶長度要比平面模的復(fù)雜很多 ，由于 對它不但 要斟酌 型材壁厚差與距擠壓筒中間 的遠近，并且 必需 斟酌 模孔被分流橋掩蔽 的環(huán)境和 分流孔的年夜 小和散布 。在某些環(huán)境下，從分流孔中流入的金屬量的散布 乃至 對換 節(jié)金屬活動 起主導(dǎo)感化 。處于分流橋底下的?？子捎诮饘倭鞒鲭y題 ，工作帶必需 減薄。一般用公式(4—3—5)進行初步計較，然后按金屬流出難易批改 。平面分流模的工作帶，一般應(yīng)較平面模長些，這對金屬的焊合有益處。

(8)?？卓盏稑?gòu)造 設(shè)計。平面分流組合模的空刀構(gòu)造 如圖4—3—27所示。對 壁厚較厚的制品，多采取 直角空刀情勢 ，此種空刀輕易 加工。對 壁厚較薄或帶有懸臂的?？滋帲嗖扇?斜空刀情勢 ，能提高模具強度。今朝 國外很多 國度 都采取 斜空刀或階梯式的喇叭形空刀。

圖4—3—27分流模模孔工作帶出口處空刀的構(gòu)造

(a)——直線瘦語 ；(b)——圓弧瘦語 ；(c)——斜度瘦語 ；

(d)——圓弧與斜度相組合瘦語 ；(e)——工作帶有斜度的圓弧瘦語

4、 平面分流組合模的強度校核

平面分流模工作時，其最晦氣 的承載環(huán)境發(fā)生在分流孔和焊合室還沒有 進入金屬，和 和金屬布滿 焊合室而剛要流出模孔之時。要針對模型 的分流橋進行強度校核。首要 校核由于擠壓力引發(fā) 的分流橋曲折 應(yīng)力和剪切應(yīng)力。對 雙孔或四孔分流模，可將一個或兩個分流橋視為受均布載荷的簡支梁，并對其進行危險斷面的抗彎和抗剪強度校核，見圖4—3—28。

圖4—3—28分流模強度計較簡圖

1——模外衣 ；2——分流橋；3——模芯4——焊合室；5——模型 ；

6——固定式分流橋；7——分流孔；8——擠壓抑 品

(1)抗彎強度校核

從抗彎強度校核公式可推導(dǎo)出計較模型 分流橋最小高度的公式。

(4—3—12)

式中 Hmin——模型 危險斷面處的計較厚度，即分流橋的計較高度/mm；

L——分流橋兩橋墩之間的距離/mm；

P——擠壓筒最年夜 比壓/MPa；

[σ彎]——模具材料在工作溫度下的許用曲折 應(yīng)力/MPa。

對3Cr2W8V鋼或4Cr5MoVlSi鋼，在450～500℃時，取[σ彎]=800～900MPa。

現(xiàn)實 設(shè)計時，所采取 的分流橋高度不得低于由上式計較得出的橋高值。

(2)抗剪強度校核

抗剪強度校核公式以下 ：

(4—3—13)

式中r——剪應(yīng)力/MPa；

P——分流橋端面上所受的總壓力，可近似為擠壓機的公稱壓力/N；

[r]——模具材料在工作溫度下的許用抗剪強度/MPa；一般環(huán)境，可取[r]=(0.5～0.6)[σb]，對3Cr2W8V鋼或4Cr5MoVlSi鋼，在450～500℃時，取[σb]=1000～1100MPa；

F——以分流孔間最短距離為長度，以模型 厚度為高度所構(gòu)成 的斷面積/mm2；

n——分流孔的個數(shù)。

(3)平安 系數(shù)法

假定分流模的設(shè)計方案如圖4—3—28所示，可按下述平安 系數(shù)法強度校核公式進行校核。

(4—3—14)

舉例：按圖4—3—28給的前提 ，且擠壓機公稱壓力為80MN，Φ500mm為擠壓筒直徑，橋厚選為60mm，[σb]為1100MPa，則計較平安 系數(shù)np為

式中 np——計較平安 系數(shù)；

P——擠壓筒的比壓/MPa；

[σb]——模具材料在工作中溫度下的抗拉強度/MPa。

是以 ，強度吻合要求，是平安 的。

5、 經(jīng)常使用 的鋁型材平面分流組合模優(yōu)化設(shè)計舉例

(1)直升機旋翼年夜 梁型材用(6061-T6)舌型模簡圖，見圖4—3—29。

圖4-3-29直升機旋翼年夜 梁型材用舌型模示意圖

(2)硬鋁合金(2024一T4)搭鈕 型材用舌型模簡圖，見圖4—3—30

圖4—3—30硬鋁合金搭鈕 型材用舌型模示意圖

(3)9孔高筋異形空心型材(6061－T6)平面分流組合模，見圖4—3—31。

圖4—3—319孔高筋異形空心型材平面分流組合模示意圖

(4)單孔管材(6063－T5)平面分流組合模，見圖4—3—32。

圖4-3-32單孔管材平面分流組合模示意圖

(5)多根管材(6063－T5)平面分流組合模，見圖4—3—33。

圖4—3—33多根管材平面分流組合模示意圖

(6)單孔異形空心型材平面分流組合模，見圖4—3—34。

(7)單根多孔異形空心型材平面分流組合模，見圖4—3—35。

(8)多根空心型材平面分流模，見圖4—3—36。

(9)口琴管空心型材平面分流組合模，見圖4—3—37。

圖4—3—34單孔異形空心型材平面分流組合模示意圖

圖4—3—35單根多孔異形空心型材平面分流組合模示意圖

圖4—3—36多根空心型材平面分流模示意圖

圖4—3—37口琴管空心型材平面分流組合模示意圖

(10)差池稱空心型材平面分流組合模，見圖4—3—38。

圖4—3—38差池稱空心型材平面分流組合模示意圖