幾種常見工業(yè)鋁型材模具設(shè)計方案實例分享

1、 階段變斷面鋁型材模的設(shè)計

1．1階段變斷面鋁型材模具的結(jié)構(gòu)要素與設(shè)計特點

用兩套分瓣模分步擠壓根基 鋁型材部份 和年夜 頭部份 的方式 是擠壓階段變斷面鋁型材的最經(jīng)常使用 的方式 。這類 擠壓用模具的特點是，鋁型材和過渡區(qū)設(shè)計成一套模子，一而年夜 頭部份 設(shè)計成另外一 套模子。

用兩套可拆開的模子擠壓階段變斷面鋁型材時，要求其模具的拆開與裝配應(yīng)十分便利。同時，在擠壓進程 中要連結(jié) 必然 的完全 性和不變性，即在擠壓時尺寸不發(fā)生任何轉(zhuǎn)變 ，是以 ，模具的外形結(jié)構(gòu)和尺寸與一般鋁型材模具分歧 ，而應(yīng)合適 于階段變斷面鋁型材擠壓的特點。階段變斷面鋁型材模具的外形結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4—3—49和表4—3—9所示。

表4-3—9階段變斷面鋁型材模具的外形尺寸表

擠壓機噸位/MN

擠壓的確 徑/mm

模子種類

模子尺寸/ram

φ1

φ2

φ3

φ4

H

h

20

200

鋁型材模

尾端模

225

225

200

―

216

216

―

205.5

125

105

93

93

20

170

鋁型材模

尾端模

195

195

170

―

187

187

―

―

125

105

93

93

12.5

130

鋁型材模

尾端模

195

195

130

―

187

187

175.3

133.4

110

95

82

82

圖4—3—49階段變斷面鋁型材模具的外形結(jié)構(gòu)圖

(a)——擠壓根基 鋁型材部份 的鋁型材模；(b)——擠壓尾端年夜 頭部份 的尾端模

為了便利替換 模具，可拆開的鋁型材模的厚度應(yīng)比尾端“年夜 頭”模厚15～20mm。為使模具在拆換進程 中的操作便利，在每瓣鋁型材模塊的后背均鉆有一個φ20～30mm的孔。

為了連結(jié) 模具在擠壓進程 中的完全 性，采取 前后錐角同時配合的方式 ，其前錐角為l0°，與擠壓筒襯套相配合，厥后 錐角為4°，與壓型嘴(模支承)相配合，并應(yīng)響應(yīng) 設(shè)計一套擠壓階段變斷面鋁型材專用的壓型嘴和擠壓筒內(nèi)套。

壓型嘴(模支承)的出口尺寸與外形 與變斷面鋁型材年夜 頭部份 的外形 類似 ，在連結(jié) 年夜 頭能順?biāo)?經(jīng)由過程 的前提 下，其尺寸應(yīng)盡量縮小以提高?？壮叽绲牟蛔冃浴?p/>

應(yīng)公道 選擇和加工模子的線性配合尺寸h。當(dāng)尺寸h跨越 上誤差 時，模具不能組成抱負的整體，擠壓出的鋁型材尺寸可能超差，當(dāng)尺寸h超下誤差 時，雖然模具能組成一個抱負的整體，但拆卸模具時將造成很年夜 堅苦。是以 ，尺寸h的加工誤差 應(yīng)小于0.1mm。

1．2模子分模面切實其實 定

鋁型材模分瓣情勢 和塊數(shù)憑據(jù) 鋁型材外形 來肯定 。分模面的位置該當(dāng) 是便于拆卸和安裝，既包管 制品的尺寸，又不毀傷 鋁型材輪廓。鋁型材模一般可分成三瓣(對 “⊥”、“П”字鋁型材)或四瓣(對 “工”字鋁型材)。對 “工”字鋁型材來講 ，為了便利卸模，其上下平面之間應(yīng)做成l°～2°的傾角，即拔模角，見圖4—3—50。

年夜 頭(尾端)模的模孔外形 應(yīng)與鋁型材類似 ，分瓣的情勢 應(yīng)便于裝卸，不毀傷 制品輪廓，一般來講 ，尾端模可分成擺布對稱的兩瓣，見圖4—3—51。

圖4—3—50“工”字鋁型材的拔模角示意圖

1．3過渡區(qū)的設(shè)計

在鋁型材模上有一段長約25mm的聯(lián)接年夜 頭和根基 鋁型材斷面的過渡區(qū)，其進口 尺寸小于尾端?？壮叽?沿周邊縮小2mm)，而用平均 油滑 過渡的曲線與根基 鋁型材模孔相聯(lián)，圖4—3—52為帶有過渡區(qū)的“П”字鋁型材的鋁型材?？琢Ⅲw剖視圖，圖4—3—53為“工”字鋁型材模的過渡區(qū)，25mm為過渡區(qū)深度。如過渡區(qū)進口 與鋁型材?？字畣柕穆?lián)接圓弧的曲率半徑R較小時，將構(gòu)成 一段死區(qū)，如α-α剖面Ⅱ側(cè)所示，可能在鋁型材過渡區(qū)部位呈現(xiàn)粗晶。為了削減 這類 粗晶的呈現(xiàn)，可把過渡區(qū)聯(lián)接圓弧的曲率半徑R增年夜 ，使之近似等于金屬的天然 流動角，如。一口剖面所示。

圖4—3—51分模面示意圖

(a)——鋁型材模；(b)——尾端模

圖4—3—52階段變斷面鋁型材模立體剖視圖

1——過渡區(qū)；2——?？?p/>

圖4—3—53階段變斷面鋁型材的過渡區(qū)示意圖

R較年夜 ，構(gòu)成 天然 流動角；Rl較小，易構(gòu)成 死區(qū)

1．4?？壮叽缜袑嵠鋵?定

影響階段變斷面鋁型材模和尾端模的模孔尺寸與工作帶長短的身分 及計較原則與通俗 鋁型材?；准毻?，然則 斟酌 到階段變斷面鋁型材模具的結(jié)構(gòu)特點，其?？壮叽缇鶓?yīng)比通俗 鋁型材模小0.1～0.2mm。為了包管 年夜 頭部份 擠壓時的金屬流動平均 性，以削減 其對鋁型材部份 根部的影響，尾端模的工作帶長度可在很寬的局限 內(nèi)轉(zhuǎn)變 (2～25mm)。

?？壮叽绲木唧w計較可參照以下公式進行，外形輪廓尺寸、高度和寬度B的計較方式 統(tǒng)一 般鋁型材模的計較方式 。

Bl=B(1+μ)+K(4—3—18)

Hl=H(1+μ)+K(4—3—19)

　　式中Bl、Hl——別離為?？壮叽?；

B、H——別離為鋁型材公稱尺寸；

μ——綜合批改 系數(shù)，斟酌 到熱縮短 量，拉矯變形量，模子自己 的彈塑性曲折 等身分 的影響，對鋁合金來講 ，取0.7～1.0%。

K——尺寸正公役 。

b1=b+k(4—3—20)

式中　b1——?？壮叽?；

b——鋁型材壁厚尺寸；

K——尺寸正公役 。

擴口尺寸l

l1=l–1/2K(4—3—21)

式中　l1——擴口處模孔尺寸；

l——鋁型材擴口處尺寸；

K——擴口尺寸正公役 。

1．5階段變斷面鋁型材模具設(shè)計舉例

圖形卡4—3—54～圖4—3—56別離為某飛機上用的7075-T6合金階段變斷面鋁型材的產(chǎn)物 圖、鋁型材模具圖和尾端模具圖。

圖4—3-547075-T6合金變斷面鋁型材圖

(a)——年夜 頭部份 ；(b)——鋁型材部份

①、②、③——別離為年夜 頭、鋁型材和過渡區(qū)取樣處

圖4—3—55變斷面鋁型材模具圖

圖4—3—56變斷面鋁型材的尾端(年夜 頭部份 )模具圖

2、 年夜 型扁寬壁板鋁型材擠壓模具設(shè)計手藝

2．1年夜 型扁寬壁板鋁型材擠壓模具結(jié)構(gòu)及其特點

1)模具結(jié)構(gòu)

較為經(jīng)常使用 的有扁模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圓模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、寬展模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、分流組合模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和帶筋管擠壓對象 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

(1)扁模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

扁模擠壓的首要 長處 是可節(jié)約年夜 量珍貴 的高級合金模具鋼材，由于模子的體積削減 ，質(zhì)量變輕，在加工制造時對照 輕便 。但用這類 模子擠壓時，壁板的腹板會明明變薄，此中間 部位尤其 嚴(yán)重。這是由于感化 于模子端面上的磨擦 應(yīng)力(等于塑性變形區(qū)的單元 流動壓力)，使模子發(fā)生 了曲折 變形。

由于單元 流動壓力的標(biāo)的目的與磨擦 力的標(biāo)的目的相反，?？锥嗣嫔鲜艿牧?，在很年夜 水平 上可用模子端面上構(gòu)成 的傾斜度來平衡。模子端面的傾角每每不該 年夜 于7°～l0°。

由于 在擠壓進程 中引發(fā) ?？卓s短 的力是不平均 的，因此 模孔變形可呈現(xiàn)明明的差別 ，這類 差別 沿壁板標(biāo)的目的可達0.3mm以上。

(2)圓模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

與扁模子系統(tǒng)比擬 ，圓模子系統(tǒng)具有比扁擠壓筒長軸標(biāo)的目的上年夜 很多 的抗彎矩能力。所以，在年夜 多半 情形 下，用圓模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來擠壓帶筋壁板。

圖4—3—57為用于50MN擠壓機上擠壓寬帶筋壁板的圓模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及尺寸。

圖4—3—57用扁擠壓筒擠壓壁板的圓形模具結(jié)構(gòu)組件圖

(a)——50MN擠壓機用；(b)——l25MN擠壓機用

圓形模子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包羅圓形模子、模墊、模環(huán)及與之相配的模支承。

在擠壓進程 中，把安裝在圓形模支承中的圓模子接近 擠壓筒的端面。為了確保接觸慎密 和避免 金屬溢出，要盡量削減 模子與擠壓筒的接觸面，增年夜 接觸應(yīng)力。

圓模子的變形比扁模子的變形小很多 ，雖然 如斯 ，圓模子依然 會發(fā)生相昔時 夜 的彈性變形，在很多情形 下，擠壓時還會發(fā)生塑性變形。

(3)寬展模結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

在沒有扁擠壓筒的擠壓機上，為了擠壓外接圓直徑年夜 于圓筒直徑的扁寬鋁型材或壁板，可以在一般的成形模(平面模或 組合模)前邊，接近 擠壓筒的工作端，增設(shè)一個寬展模，寬展模的模腔具有啞鈴形斷面，呈喇叭形向前擴大 。當(dāng)圓形鑄錠鐓粗后經(jīng)由過程 寬展模時，發(fā)生 第一次變形，其厚度變薄，寬度逐步 增年夜 到年夜 于圓擠壓筒直徑，然后經(jīng)由過程 成形模發(fā)生 二次變形，如許 ，寬展模起到了扁擠壓筒的感化 。

(4)空心壁板擠壓模系統(tǒng)

跟著 擠壓手藝 的成長 和模具結(jié)構(gòu)的改良，呈現(xiàn)了用舌型模擠壓法，叉架模擠壓法和平面分流模擠壓法生產(chǎn)多孔空心壁板的方案。從擴年夜 產(chǎn)物 品種局限 ，提高生產(chǎn)效力 和制品 率等方面來看，平面分流組合擠壓法是生產(chǎn)多孔空心壁板最有用 的方式 。用這類 方式 可以在通俗 型棒擠壓機上用實心鑄錠經(jīng)由過程 圓筒法、扁筒法和寬展法獲得分歧 材料，分歧 寬度，外形 復(fù)雜，表里 輪廓光潔的多孔空心壁板。

(5)帶筋管擠壓對象 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

在圓擠壓筒上用擠壓圓帶筋管并隨后剖分、睜開 、精整的方式 可以生產(chǎn)寬度2m以上的特年夜 型整體帶筋壁板。因采取 空心鑄錠和穿孔針，故提高了擠壓筒的比壓，但響應(yīng) 削減 了鑄錠的體積，從而使壁板的長度遭到 了限制。

帶筋管擠壓一般在50MN以上的年夜 型擠壓機長進 行，為了提高產(chǎn)物 品質(zhì)，削減 擠壓力，提高生產(chǎn)效力 ，帶筋管的反擠壓法獲得了普遍 的運用 。

帶筋管擠壓對象 結(jié)構(gòu)與無縫管擠壓的對象 結(jié)構(gòu)基底細同，首要 包羅穿孔針系統(tǒng)和模子組件。若是生產(chǎn)內(nèi)帶筋管，則在穿孔機針上應(yīng)開出筋槽，針的加工和補綴 十分堅苦。若是生產(chǎn)外帶筋管，則筋槽開在模子上，這與通俗 鋁型材模生產(chǎn)類似 ，加工、裝配和補綴 都對照 便利，是以 ，在生產(chǎn)中均采取 后一種對象 結(jié)構(gòu)。

2．2模具設(shè)計及舉例

1)模具設(shè)計

用平板法擠壓壁板時的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)十分復(fù)雜，金屬流動極不平均 ，擠生產(chǎn) 物 的前端與尾端、中間 與邊沿 的尺寸常常 相差很年夜 (有時達0.8～1.0mm)；易發(fā)生 海浪 、扭擰、刀彎等廢品，模子易開裂變形。是以 ，除 公道 設(shè)計鋁型材，嚴(yán)酷節(jié)制 工藝身分 之外，對鋁型材在平面模子上的安頓，模腔尺寸和工作帶(阻礙角或助推角)，模子外形等應(yīng)作公道 的斟酌 。

為了調(diào)劑 流速，公道 分派 金屬流量，改良 流動特征 ，對稱型壁板應(yīng)盡量使?？捉孛嬷虚g 與擠壓筒截面中間 相吻合。紕謬 稱型壁板應(yīng)恰當(dāng) 增添 工藝余量，以削減 其紕謬 稱性。對 腹板厚度分歧 的壁板，應(yīng)使較薄的部份 接近 擠壓筒的中間 。

在肯定 ?？壮叽鐣r，首要 斟酌 熱縮短 、?？椎膹椥耘c塑性變形，模子的整體曲折 和拉伸矯直時制品尺寸的轉(zhuǎn)變 等身分 。在擠壓壁板時，由于各部份 的尺寸轉(zhuǎn)變 紀(jì)律 有很年夜 差別 ，所以在設(shè)計時，模孔尺寸應(yīng)分成幾部份 來進行計較。好比 ，帶“T”字形筋條的壁板，可以分為兩部份 ——底板部份 和筋條部份 來斟酌 。寬厚比年夜 的底板尺寸(包羅相干 尺寸)，由于模子的彈性與塑性變形、模子整體曲折 的影響，擠壓時有嚴(yán)重的減薄現(xiàn)象，減薄的水平 與合金成份 、壁板的外形 、規(guī)格、寬厚比、工藝軌制 、模子強度(模子材料和外形尺寸)等有關(guān)，有時達3mm以上。所以在肯定 底板部份 的?？壮叽鐣r，名義尺寸應(yīng)加上手藝 前提 所答應(yīng) 的最年夜 正公役 ；為了抵償彈性和塑性變形，憑據(jù) 壁板寬度及其與擠壓筒的相對位置，應(yīng)把?？壮叽缭瞿暌?0.8～1.3mm；為了抵償模子的整體彈性曲折 ，?？壮叽鐟?yīng)從雙方 向中部平均 地增添 l～1.65mm。

生產(chǎn)實踐表白，?？椎恼w曲折 首要 取決于壁板底板模孔的寬度、厚度及相對 擠壓筒中間 的位置。在設(shè)計模孔尺寸時，一般來講 ，中間 部份 應(yīng)比壁板的名義尺寸年夜 2.5mm擺布，而兩側(cè)邊的尺寸應(yīng)比名義尺寸年夜 l.5mm擺布。

除 底板之外 的筋條部份 ，受彈性、塑性緊縮 的和 整體曲折 的影響極小，可按通俗 鋁型材的轉(zhuǎn)變 紀(jì)律 來設(shè)計這些部份 的模腔尺寸。為了調(diào)理 金屬流速，改良 變形前提 ，必需 公道 設(shè)計模子的工作帶長度，它首要 與鋁型材設(shè)計的部位距擠壓筒中間 的距離有關(guān)，一般取5～15mm。經(jīng)驗證實 ，對寬厚比年夜 的壁板阻礙角的意義其實不 年夜 。

為了加速金屬向窄流動，填補 擠壓?？椎淖冃?，有時在模子工作端面上作6°～8°的助推角，如圖4—3—58。

模子強度對壁板的成形和尺寸精度有很年夜 影響，所以要選擇公道 的模子外形、優(yōu)良 的模具材料和恰當(dāng) 的熱處置硬度。對 年夜 型擠壓機，一般采取 如圖4—3—59所示的模子外形結(jié)構(gòu)和尺寸，選用3Cr2W8V鋼或4Cr5MoSiVl鋼作為

模具材料，熱處置后硬度為46～50HRC。

2)典型年夜 型壁板模具設(shè)計舉例

圖4—3—59到4—3—62別離為用扁擠壓筒法和圓筒帶筋管法擠壓壁板及空心壁板模具設(shè)計方案圖。

圖4—3—58壁板模子設(shè)計中的助推角示意圖

β推角，取6°～8°

圖4—3—59年夜 型七孔空心壁板模具結(jié)構(gòu)圖

125MN擠壓機φ650mm圓擠壓筒

圖4-3-60在200MN擠壓機上用1100mm×300mm扁擠壓筒擠壓壁板的?？壮叽绾凸ぷ鲙D示

圖4—3—61125MN擠壓機上φ800mm擠壓筒擠壓帶筋管模具圖(反向擠壓法)

3、 航天航空、交通運輸用年夜 型特種鋁型材擠壓模的設(shè)計手藝

3．1航天航空用年夜 型特種鋁型材模的設(shè)計

航空航天用年夜 梁鋁型材是承受重載的關(guān)頭結(jié)構(gòu)部件，首要 用2XXX系硬鋁合金和7XXX系超硬鋁合金制造，近些年 來，愈來愈 普遍 地使用6061、6013等6XXX系合金和5056、5083等5XXX系合金。這些鋁合金的變形抗力較年夜 ，擠壓性較差，很難用焊接擠壓法生產(chǎn)空心制品。同時，這類鋁型材的斷面尺寸年夜 ，外形輪廓年夜 并且 外形 復(fù)雜，壁厚轉(zhuǎn)變 猛烈 ，對稱性很差。這些都給擠壓模具的設(shè)計帶來堅苦。

航空航天用年夜 型鋁合金特種鋁型材種類很多，擠壓模具的設(shè)計方式 也各別 。圖4—3—63為典型的飛機機翼年夜 梁鋁型材模具設(shè)計方案圖。圖4—3—64為典型飛機用整體帶筋壁板鋁型材擠壓模具設(shè)計圖。圖4—3-65和圖4—3—66為飛機用無縫異形空心鋁型材和導(dǎo)彈掛排擠 心鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示。

圖4—3—62年夜 型空心壁板模具圖

(200MN擠壓機，φ650mm圓擠壓筒，叉架勢 )

圖4—3—63飛機機翼實心年夜 梁鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(125MN，φ650mm擠壓筒，2024－T4，阻礙角l0°)

(c)

續(xù)(c)

圖4—3—64飛機用機翼帶筋壁板鋁型材擠壓模具圖示及尺寸設(shè)計表

(80/95MN，口670×270mm，扁擠壓筒7075-T6)

(a)——設(shè)計方案圖；(b)——尺寸設(shè)計圖示；(c)——?？壮叽缗c制品尺寸對照表

圖4—3—65直升機無縫異形空心旋翼年夜 梁鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(80/95MN，φ500mm擠壓筒，6061-T6)

(a)——鋁型材圖；(b)——針尖設(shè)計圖；(c)——模具設(shè)計圖

圖4—3—66導(dǎo)彈掛架無縫空心異形鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(35MN，φ320mm擠壓筒，7075－T6)

3．2交通運輸用年夜 型特種鋁型材模的設(shè)計

交通運輸用年夜 鋁型材首要 用作車體和其他重要受力部件。一般用6005A、6061、6082和7005鋁合金制造。這些中等強度鋁合金，其擠壓性年夜 年夜 低于6063合金。同時，交通運輸年夜 鋁型材品種多，年夜 多為年夜 型、薄壁、高精、復(fù)雜的空心和實心鋁合金鋁型材，斷面尺寸年夜 ，精度要求高，壁厚轉(zhuǎn)變 急劇，并且 長度一般在12～30m，形位公役 很嚴(yán)。這些都給模具設(shè)計與制造帶來了很年夜 的堅苦，是以 ，軌道車輛年夜 鋁型材都要求用專用模具來擠壓。不但 設(shè)計要采取 特別辦法 和進行切確查對 ，并且 其制造加工也要求采取 特種裝備 和專用工藝。材料一般用4Cr5MoSiVl或3Cr2W8V高強耐熱模具鋼，經(jīng)特別熱處置后，達45～50HRC。圖4—3—67～圖4—3—70為典型的交通運輸鋁合金鋁型材擠壓模設(shè)計方案圖。

4、 其他幾種常見的擠壓模設(shè)計手藝

4．1寬展模設(shè)計手藝

寬展模的設(shè)計既要斟酌 金屬易流動，能充實填充，盡量 削減 擠壓力，又要包管 有足夠的強度，能作為圓擠壓筒的延長 部份 ，在卑劣 的前提 下進行工作。是以 ，在設(shè)計寬展模時首要 應(yīng)斟酌 ：寬展量△B、寬展變形率δB％、寬展角β、寬展模的內(nèi)腔尺寸、寬展模的外徑DB和厚度HB。計較示意圖見圖4—3—71。

1)寬展量△B、寬展變形率δB和寬展角β切實其實 定

寬展量△B是鑄錠經(jīng)寬展變形后的最年夜 寬度與圓擠壓筒直徑之差，△B=B2－DH。

為了闡揚寬展擠壓的感化 ，△B應(yīng)越年夜 越好，但△B的年夜 小又受金屬流動、壓力的角度傳遞損掉 和模子強度等身分 的影響，不宜過年夜 。△B的值可憑據(jù) 擠壓筒尺寸和擠壓機噸位取20～180mm，10MN以下的擠壓機取下限，80MN以上的擠壓機取上限。

寬展變形率

圖4—3—67高速列車車廂 用地板鋁合金鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(80/95MN，670×270扁擠壓筒，6005A-T6)

(a)——鋁型材圖；(b)——模具設(shè)計方案圖

B1、B2別離為寬展模進口 與出口處的寬度。憑據(jù) 擠壓筒的尺寸和比壓和 鋁型材寬度，δB可取l5%～35%。

寬展角β由寬展量和模子厚度來肯定 ，tgβ=（B2-B1）/2HB為了便于金屬流動，削減 擠壓力，一般應(yīng)使β與金屬的天然 流動角相吻合，在λ=10～30的情形 下，β可取30°擺布。

2)寬展模尺寸切實其實 定

(1)生齒 寬度B1一般比擠壓筒直徑小l0mm擺布，B1過年夜 會影響產(chǎn)物 品質(zhì)，B1太小 則闡揚不了寬展擠壓的感化 。

(2)出口寬度B2應(yīng)憑據(jù) 擠壓鋁型材尺寸、寬展量、模子外徑和厚度等因夙來 選擇。

(3)寬展孔的高度hB應(yīng)憑據(jù) 鋁型材高度、第一次變形量年夜 小(μ)和模子強度等來肯定 。一般應(yīng)包管 μ1≤3～5。

(4)寬展模的厚度HB，首要 決議于模子強度、寬展角和 擠壓力等身分 。

3)強度校核與材料選擇

寬展模是圓擠壓筒的延長 部份 ，其受力狀態(tài)和工作前提 根基 上與圓擠壓筒類似 ，并且 沒有擠壓筒的多層預(yù)緊力感化 ，所以應(yīng)選擇優(yōu)良 高強耐熱合金鋼制造。一般采取 3Cr2W8V或4Cr5MoSiVl鋼，包管 在500℃的前提 下[σb]≥1000MPa，HRC=44～52。為了包管 寬展模的強度，必需 校訂 寬展模危險斷面處的抗壓強度，知足 σ壓≤0．7[σb]。

圖4-3-68地鐵車廂 轉(zhuǎn)角鋁合金鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(80/95MN，φ580mm擠壓筒，6005A-T6)

圖4-3-69奢華 年夜 巴汽車鋁型材擠壓模具設(shè)計圖示

(25MN，φ260mm擠壓筒，6082－T6)

圖4—3—70集裝箱鋁合金鋁型材擠壓模具設(shè)計舉例

(36MN，φ320mm擠壓筒，6061－T6)

(a)——上模；(b)——下模

圖4—3—71寬展模設(shè)計計較示意圖

4)寬展模設(shè)計舉例

圖4—3—72為LX725鋁型材的寬展模與鋁型材?？讏D，表4—3—10為其模孔設(shè)計尺寸。

圖4—3—72LX725鋁型材寬展模設(shè)計圖

(a)——鋁型材圖；(b)——寬展模設(shè)計圖

表4-3—10LX725鋁型材?？自O(shè)計尺寸表(與圖4—3—72(a)對應(yīng))

尺寸

L

H

B

b

S

S1

L1

L2

鋁型材名義尺寸/mm

?？自O(shè)計尺寸/mm

擠壓鋁型材現(xiàn)實 尺寸/mm

429+10

439+1

436

43±0.6

43.8

43.5

51±0.6

51.8

50.9

7±0.3

7.5

6.9

13±0.4

13.4

13.1

6.5±O.25

6.9

6.3

nok="f" gradientshapeok="t" o:connecttype="rect">

60

59

116±1.2

118.5

118

4．2導(dǎo)流模的設(shè)計

導(dǎo)流模又稱前室模，其本色 是在鋁型材模前面加放一個型腔，其外形 為與鋁型材外形類似 的異形或與鋁型材最年夜 外形尺寸相當(dāng)?shù)木匦?見圖4—3—73)。鑄錠鐓粗后，先經(jīng)由過程 導(dǎo)流模發(fā)生 預(yù)變形，金屬進行第一次分派 ，構(gòu)成 與鋁型材類似 的坯料，然后再進行第二次變形，擠壓出各類 斷面的鋁型材。采取 導(dǎo)流模不但 可增年夜 坯料與鋁型材的幾何類似 性，便于節(jié)制 金屬流動稀奇是當(dāng)擠壓截面不同很年夜 的鋁型材時能起到調(diào)理 金屬流速的感化 ，使壁薄、外形 復(fù)雜、難度年夜 的鋁型材易成形，并且 能擠壓外接圓尺寸較年夜 的鋁型材(如寬展擠壓)，削減 產(chǎn)物 扭擰和曲折 變形，改良 模具的受力前提 ，實現(xiàn)一連 擠壓，年夜 年夜 提高制品 率和模具壽命，稀奇是對 舌比年夜 于3的散熱片鋁型材及其他外形 異常復(fù)雜的鋁型材來講 ，用通俗 平面模幾近 沒法 擠壓，而采取 導(dǎo)流?？梢允?模具壽命提高幾十倍。

圖4—3—73導(dǎo)流模結(jié)構(gòu)圖

1——導(dǎo)流模；2——鋁型材模；3——模墊

這類 模具的首要 弱點是金屬需經(jīng)二次變形，擠壓力高于一般平面模，是以 ，首要 用于擠壓純鋁，或軟合金鋁型材。除 難于成形的散熱片鋁型材之外 ，6063平易近 用建筑鋁型材也經(jīng)常使用 這類 情勢 的模子擠壓。導(dǎo)流模與擠壓機后部的牽引機構(gòu)配合，可最年夜 限度的削減 鋁型材的彎扭變形、簡化工藝流程節(jié)約 工藝裝備，從而年夜 年夜 提高了鋁型材的生產(chǎn)效力 和產(chǎn)物 品質(zhì)。

導(dǎo)流模的根基 結(jié)構(gòu)情勢 有兩種，一種是將導(dǎo)流模和鋁型材模分隔制造，然后組裝成一個整體進行使用，另外一 種是直接將導(dǎo)流模和鋁型材模加工成一個整體?？梢詰{據(jù) 擠壓機的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)物 特點和 模具裝配結(jié)構(gòu)的分歧 ，選擇分歧 的模具結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)流模的設(shè)計原則是有益 于金屬預(yù)分派 和金屬流速的調(diào)劑 ，一般來講 ，導(dǎo)流模的輪廓尺寸應(yīng)比鋁型材的外形輪廓尺寸年夜 6～15mm。導(dǎo)流孔的深度可取15～25mm，導(dǎo)流孔的進口 最好作成3°～l5°的導(dǎo)流角，導(dǎo)流模腔的各點應(yīng)平均 油滑 過渡，輪廓應(yīng)光潔，以削減 磨擦 阻力。

圖4—3—74為模孔經(jīng)由過程 平模圓心的薄板擠壓和設(shè)置裝備擺設(shè) 三種分歧 型腔的導(dǎo)流模及擠出鋁合金鋁型材的前端外形 。

圖4—3—74擠壓薄板的平模和設(shè)置裝備擺設(shè) 分歧 型腔的導(dǎo)流模后擠出板料的前端外形

由圖4—3—74第二格可以看出，采取 初始設(shè)計的導(dǎo)流模腔，擠出鋁型材的前端中間 部位的外凸量由不加導(dǎo)流模的3.5mm減小到2.5mm。加年夜 導(dǎo)流模兩側(cè)端部的圓角半徑后，擠出鋁型材的前端根基 平齊。繼續(xù)加年夜 兩真?zhèn)€ 圓角半徑，并加年夜 中間 到雙方 的啟齒 寬度轉(zhuǎn)變 ，則擠出板料前真?zhèn)€ 中間 部位呈現(xiàn)內(nèi)凹。這申明 板料兩側(cè)的流速已年夜 于中間 部位。

圖4—3—75為一種復(fù)雜鋁型材設(shè)置裝備擺設(shè) 分歧 型腔導(dǎo)流模后的實驗 效果 。為戰(zhàn)勝 鋁型材前端起皺和海浪 等缺點 ，導(dǎo)流模子 腔不單要在端部加年夜 尺寸，并且 在支叉和折彎處也要恰當(dāng) 加年夜 ，不然 會發(fā)生 局部滯后，有時還可配合在局部削減 工作帶。實驗 表白，如導(dǎo)流模子 腔局部過年夜 ，也要影響其余部份 ，使出口流速散布 不平均 。

以上實驗 效果 表白，平模上設(shè)置裝備擺設(shè) 設(shè)計公道 的導(dǎo)流模后，可有用 地節(jié)制 變形金屬的出口流速，獲得 及格 的擠壓抑 品。

圖4—3-75鋁型材平模和設(shè)置裝備擺設(shè) 分歧 孔型導(dǎo)流模擠壓件的前端示意圖

　　當(dāng)導(dǎo)流模(槽)首要 起焊合感化 時，導(dǎo)流模(槽)的厚度按表4—3—11設(shè)計，以包管 鋁型材跟尾 處焊縫具有必然 的力學(xué)機能 ，使擠壓牽引鋁型材和隨后的拉伸矯直時不拉斷，而能平安 的一連 的功課 。圖4—3—76為導(dǎo)流模設(shè)計的兩個實例。圖4—3—77和圖4—3—78為兩種典型導(dǎo)流槽設(shè)計方案。

表4—3—11導(dǎo)流模(槽)的厚(深)度H表

筒徑φ/ram

115

130

170

225

250

≥360

H/mm

10

15

20

25

30

40

圖4—3—76導(dǎo)流模設(shè)計兩個實例

(未注工作帶為0.4mm)

圖4—3—77雙孔等壁鋁型材導(dǎo)流槽的設(shè)計原則

H=0.7Tmax：Tmin=H

圖4—3—78對稱擠壓導(dǎo)流模(槽)的設(shè)計原則

H為導(dǎo)流模(槽)厚(深)度

導(dǎo)流孔的外形應(yīng)滑膩 (圖4—3—79)，今朝 有兩種定見 ，一種是外形不答應(yīng) 保存尖角；另外一 種是內(nèi)圓角處可所以 尖角。一般來講 ，導(dǎo)流孔外形不但 滑，金屬在模面上會發(fā)生紊流而發(fā)生 輪廓應(yīng)力，或不能同步導(dǎo)流模而呈現(xiàn)流線，鋁型材經(jīng)氧化后呈現(xiàn)色差。而內(nèi)圓角處做成尖角的來由 是由于 這類 情勢 能更好地節(jié)制 金屬流動，當(dāng)呈現(xiàn)輪廓品質(zhì)問題時再修成圓角也很便利，所以很多工場 采取 圖4—3—79所示(a)種情勢 。

導(dǎo)流腔壁通常為 垂直模子平面的。切殘料時常常 把導(dǎo)流腔內(nèi)的金屬拉出，而使端面呈現(xiàn)洞窟，再擠下一個錠時就把空氣封鎖在洞窟里，而使鋁型材輪廓呈現(xiàn)氣泡，影響輪廓品質(zhì)。當(dāng)呈現(xiàn)這類 情形 時，可將導(dǎo)流孔做成如圖4—3—80所示的情勢 。導(dǎo)流孔壁與擠壓標(biāo)的目的成3°～5°角。

圖4—3—79導(dǎo)流孔的模腔圖

圖4—3—80錐式進口 導(dǎo)流模圖

4．3異形空心鋁型材穿孔擠壓用模具的設(shè)計

1)異形空心鋁型材的擠壓方式

今朝 生產(chǎn)鋁合金異形空心鋁型材的方式 首要 有兩種：一種是用空心圓錠，在擠壓力的感化 下，迫使擠壓筒中的金屬從針尖與模孔的間隙中流出而構(gòu)成 無縫異形空心鋁型材。另外一 種是用實心圓錠，在擠壓力的感化 下，迫使擠壓笥中的金屬經(jīng)由過程 平面分流模或橋式舌形模被劈成兩股或多股流人焊合室，然后在高溫、高壓、高真空的前提 下從頭焊歸并 流經(jīng)舌頭與?？组g的間隙構(gòu)成 異形空心鋁型材。前者是今朝 生產(chǎn)單孔管材最經(jīng)常使用 的方式 ，但不宜生產(chǎn)異形空心鋁型材。由于 用此法需要嚴(yán)酷的工藝潤滑，產(chǎn)物 內(nèi)輪廓不但 滑，易發(fā)生 擦傷、劃傷、氣泡、起皮等缺點 ，壁厚誤差 也難于節(jié)制 ，是以 ，制品 率較低，爾后 者雖內(nèi)輪廓品質(zhì)好，壁厚平均 ，但存在焊縫、產(chǎn)物 斷面組織機能 不平均 ，焊縫品質(zhì)不不變，所以制品 率也很低。

為了戰(zhàn)勝 上述方式 的弱點，比來 幾年來，起頭時研究用穿孔擠壓法生產(chǎn)年夜 型無縫異形空心鋁型材。用該法生產(chǎn)的產(chǎn)物 ，外形 復(fù)雜，無焊縫，組織機能 平均 不變，內(nèi)輪廓滑膩 ，制品 率年夜 為提高。例如直升飛機空心旋翼年夜 梁，國表里 的傳統(tǒng)方式 是用舌形擠壓有縫空心鋁型材，不但 模具的設(shè)計、制造十分堅苦，殘料長且離散未便 ，制品 率較低，并且 ，因有焊縫，組織機能 不不變。稀奇是整體疲憊 陛能低，所以旋翼的航行壽命短(僅400h擺布)，而用穿孔法擠壓的無縫空心旋翼年夜 梁，可以使 旋翼的航行壽命延長到1600h擺布。固然 ，用穿孔法生產(chǎn)異形空心鋁型材仍有很多 問題，如偏疼、斷針、“袋形管”的真空度等等。

2)對象 裝配圖及模具設(shè)計特點

(1)穿孔擠壓的對象 裝配簡圖

穿孔擠壓就是在帶自力 穿孔系統(tǒng)的擠壓機上，穿孔針在穿孔力的感化 下強迫 穿透實心鑄錠，然后把針尖固定在?？坠ぷ鲙У那‘?dāng) 位置，用擠壓軸將擠壓筒中的金屬擠出針尖與?？组g的間隙而構(gòu)成 空心制品的方式 。在125MN擠壓機的+650mm擠壓筒上用穿孔法擠壓Z8X－3的對象 裝配簡圖示于圖4—3—81中。

圖4—3—81穿孔擠壓對象 裝配簡圖

1——模套；2——模墊；3——模子；4——針前端；5——針后端；6——銅套；7——導(dǎo)套；

8——針支承；9——壓桿背帽；10——背帽；11——空心擠壓軸；l2——筒內(nèi)套；l3——筒外衣 ；

14——擠壓墊片；15——鑄錠；l6——支承環(huán)；l7——八方套；l8——導(dǎo)路

　　(2)模具設(shè)計特點

　　穿孔擠壓法的對象 裝配和模具結(jié)構(gòu)與通俗 無縫管材擠壓法類似 ，但穿孔擠壓時的金屬流動特點和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和 變形進程 中的擠壓力和穿孔力的轉(zhuǎn)變 有其奇特 的地方 ，故其年夜 型對象 和模具較之一般空心錠擠壓的工模具也有一些不同，以下以Z8X－3鋁型材為例來講 明一下這些不同要點。

①Z8X－3是一種直升飛機用的異形空心旋翼年夜 梁鋁型材，其斷面積較年夜 (約140cm2)，定尺長(9.5—11m)，外形 復(fù)雜，尺寸多，公役 要求來，(見圖4—3—65(a))加上 采取 無潤滑穿孔擠壓工藝，要求避免 斷針和削減 偏疼，是以 給工模具的設(shè)計帶來了很年夜 堅苦。

②導(dǎo)向銅套與擠壓軸內(nèi)孔間和 擠壓墊片與針后端間的間隙較小，以包管 對正中間 。

③應(yīng)調(diào)劑 各羅紋 毗連部份 的公役 ，確保在緊固狀態(tài)下工作，使穿孔系統(tǒng)能承受拉、壓應(yīng)力。

④為減緩針后端向針尖的突變，避免 針尖變形和斷裂，用特制木模在仿形銑床長進 行特別過渡。同時將針尖工作部份 由200mm縮短到80mm擺布。

⑤為削減 穿孔力，削減 偏疼，改良 內(nèi)輪廓質(zhì)量和便于清算 殘料，對穿孔針，擠壓墊片和模子的結(jié)構(gòu)，尺寸進行了恰當(dāng) 的點竄 。

⑥為削減 偏疼，模具與壓型嘴間的間隙公役 較一般擠壓要小l～2mm。

⑦針尖是節(jié)制 內(nèi)孔尺寸、外形 和輪廓質(zhì)量的關(guān)頭對象 。憑據(jù) 鋁型材內(nèi)腔尺寸及其公役 ，斟酌 到線膨脹系數(shù)和拉伸量等，Z8X－3鋁型材用針尖的外形 、結(jié)構(gòu)與工作尺寸等示于圖4—3—65(b)中。

⑧模子用來節(jié)制 鋁型材外形，模腔尺寸應(yīng)憑據(jù) 鋁型材尺寸、公役 、線膨脹系數(shù)和拉伸量來肯定 。

為避免 扭曲、刀彎等對其工作帶進行了嚴(yán)酷的計較，圖4—3—65(c)為Z8X－3鋁型材模子簡圖。

⑨年夜 型對象 用5CrNiMo合金鋼制造，淬火后硬度為42～46HRC，針尖和模子用4Cr5MoSiVl或3Cr2W8V鋼制造，淬火后硬度為44～48HRC。為提高針尖和模子的精度，建造 了精度極高的樣板，為了提高其輪廓硬度和下降 輪廓粗拙 度，熱處置落后 行了軟氮化處置，氮化層為0.1～0.2mm，輪廓硬度為900～1200HV。

⑩模具和對象 的加熱與裝配。為下降 穿孔力和擠壓力，避免 斷針，避免 輪廓粘金屬和提高內(nèi)輪廓質(zhì)量，針尖應(yīng)加熱到350～400℃，其他對象 加熱到300～350℃，擠壓筒溫度定溫為460～480℃。

對象 、模具在熱狀態(tài)下裝配。穿孔系統(tǒng)的羅紋 部份 要擰緊，避免 穿孔時松動或破壞 螺扣。用轉(zhuǎn)針機構(gòu)微調(diào)穿孔系統(tǒng)，使針尖與?？坠ぷ鲙?yán)酷對中，以包管 鋁型材各部份 尺寸調(diào)和 。

4．4變寬度寬展導(dǎo)流模

該模的設(shè)計特點是在通俗 的平面?；蚱矫娣至鹘M合模的前面加設(shè)一個變寬度的有寬展功能的導(dǎo)流模。首要 用來擠壓薄壁的寬厚比很年夜 的外形 復(fù)雜的純鋁或軟鋁合金實心鋁型材或多孔空心鋁型材。下面以圖4—3—82的寬厚比為103的扁寬薄壁鋁型材為例子，簡單介紹這類模子的設(shè)計方式 。

(1)肯定 鋁型材在模子平面上的位置并簡化鋁型材(圖4—3—83)。

(2)將鋁型材模的型孔劃分為若干單元，并編出單元序號，然后計較出各單元模子 孔的面積oi和各單元中間 至擠壓筒壁的最短距離Si。

(3)選擇金屬最輕易 流動處中間 部位為根本，并取該根本單元所對應(yīng)的導(dǎo)流模寬為12mm，可算出該處的二次擠壓比λ=7.5。

(4)引入公式：

　　（4—3—22）

式中　λ——第i單元的二次擠壓比；

ti——第i單元?？妆诤竦牡刃挾龋颂帲O(shè)ti=t0；

圖4—3—82寬厚比年夜 的鋁型材截面圖

圖4—3—83簡化后型孔圖

Li——第i單元型孔的工作帶長度，此處設(shè)Li=L0；

αi——端部系數(shù)，端部單元αi=0.38，非端部單元αi=1

　（4—3—23）

　　由式(4-3-23)求出各單元的二次擠壓比λ。

設(shè)A1為對應(yīng)于鋁型材模第i單元面積αi的導(dǎo)流模腔面積，則憑據(jù) 公式：

Ai=λiαi(4—3—24)

計較出導(dǎo)流模腔各單元的面積，然后憑據(jù) 各單元的面積和寬度計較出導(dǎo)流模腔各單元的高度。先假定 導(dǎo)流模腔各對應(yīng)單元的為矩形，毗連各單元矩形寬度連長的中間 點，憑據(jù) 經(jīng)驗處置端部后，便可 獲得 導(dǎo)流模腔的初步輪廓(圖4—3—83)。

(5)憑據(jù) 生產(chǎn)現(xiàn)實 情形 ，斟酌 擠壓筒直徑、模子外徑、產(chǎn)物 的輪廓品質(zhì)、模具的強度和 導(dǎo)流模的寬展功能和便于銑床加工等身分 ，將導(dǎo)流模腔的外形 作恰當(dāng) 簡化，并恰當(dāng) 縮小端部面積，見圖4—3—84。

(6)憑據(jù) 公式計較導(dǎo)流模的厚度H。

H=0.7Tmax(4—3—25)

式中Tmax——導(dǎo)流模腔最年夜 寬度。

憑據(jù) 計較效果 ，可選擇臨近 的尺度 模具厚度。然后按寬展模的要求計較出寬展角度、寬展量等參數(shù)，最后得出如圖4—3—84所示的變寬度的導(dǎo)流模。

(7)核算批改 后的導(dǎo)流模腔各單元的二次擠壓比。綜合斟酌 原鋁型材圖中被簡化的部份 ，憑據(jù) 有關(guān)公式和生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)計出鋁型材?？赘鞑糠?的工作帶長度(圖4—3—85)。

圖4—3—84變寬度寬展導(dǎo)流模簡圖

圖4—3—85鋁鋁型材?？坠ぷ鲙чL度示意圖

4．5半空心鋁型材模的設(shè)計

鋁型材所包抄的面積A與鋁型材啟齒 寬度W2之比A/W2稱為舌比尺，當(dāng)尺年夜 于如表4—3—12所示數(shù)值的鋁型材稱為半空心鋁型材或年夜 懸臂鋁鋁型材(圖4—3—86)在鋁擠壓時模子的舌頭懸臂面要承受很年夜 的正向壓力。當(dāng)發(fā)生 塑性變形時會致使 舌頭斷裂而掉 效。是以 ，這類鋁鋁型材的模具強度很難包管 ，并且 也增年夜 了制造的難度。為了削減 感化 在懸臂輪廓的正壓力，提高懸臂的承壓能力，擠壓出及格 的產(chǎn)物 又能提高模具壽命，列國 擠壓工作者近些年 來開辟 研制了很多 新型模具，現(xiàn)將經(jīng)常使用 的幾種結(jié)構(gòu)介紹以下 。

表4—3—12舌比R=A/W2的答應(yīng) 值

W

R=A/W2

1．O～1.5

1.6～3.1

3.2～6.3

6.4～l2.6

12.7以上

2

3

4

5

6

圖4—3—86年夜 懸臂半空心鋁型材示意圖

(1)回護?；蜓诒?式模(圖4—3—87)這類 模子的設(shè)計是用分流模的中間 部份 掩蔽 或回護下模?？椎膽冶鄄糠?，下模的懸臂部份 向上崛起 ，其崛起 的部份 與懸臂內(nèi)邊的空刀量為，懸臂崛起 部份 的頂面與上模模面留有間隙b，用來消弭 因上模中間 壓陷后對懸臂的壓力，從而不變了懸臂支持 邊的對邊壁厚的誤差 ，較好地包管 了鋁型材的質(zhì)量。但由于懸臂凸起 部份 相對增年夜 了磨擦 面積，懸臂承受的磨擦 力增添 ，仍有必然 的壓塌。

(2)鑲嵌式結(jié)構(gòu)模(圖4—3—88)。這類 模具結(jié)構(gòu)是將上模舌頭的中央 部份 挖空，而下模懸臂相對的位置向上崛起 ，鑲嵌在舌頭中空部份 里，懸臂崛起 部份 的頂面與上模舌頭中空腔部份 的頂面有空地空閑a，其值與舌頭的輪廓和下?？涨惠喞拈g隙值相等，如許 可消弭 因上模壓陷而造成對下模懸臂的榨取 。懸臂崛起 部份 的垂直輪廓(相對 模面而言)與舌頭空腔的垂直輪廓有間隙c，兩輪廓處于動配合。舌頭底端與懸臂內(nèi)邊的空刀量為b。這類 結(jié)構(gòu)的模具戰(zhàn)勝 了上述掩蔽 式分流模具的弱點，懸臂受力狀態(tài) 獲得 進一步改良 ，只要公道 拔取 空刀量b和a、c值，便能獲得及格 的產(chǎn)物 。

圖4—3—87掩蔽 式?；蚧刈o模結(jié)構(gòu)簡圖

圖4—3—88鑲嵌式結(jié)構(gòu)模簡圖

　　(3)替換 式結(jié)構(gòu)模具(圖4—3—89)。這類 結(jié)構(gòu)完全將下模的懸臂作廢 ，而以上模的舌頭取而代之，在原懸臂的根部處，采取 舌頭與下?？涨惠喞嗷?搭接，完成懸臂的完全 性，其情勢 與分流模完全不異。這類 結(jié)構(gòu)的模具加工輕便 ，使用壽命高，更合適 那些“舌比”很年夜 而用以上兩種模具難于擠壓的鋁型材。

圖4—3—89替換 式結(jié)構(gòu)模示意圖

4．5鋁合金散熱器鋁型材擠壓模具設(shè)計手藝

1)鋁合金散熱器鋁型材的特點與分類

鋁合金的導(dǎo)熱機能 正本 就很好，若是增年夜 鋁型材的輪廓積，那末 散熱效果會更佳，是以 ，鋁合金散熱器鋁型材在空調(diào)、電子等需要控溫的工業(yè)中獲得了普遍 的運用 。今朝 ，鋁合金散熱器鋁型材首要 分為集中空和諧 交通運輸業(yè)用的年夜 型鋁合金散熱器鋁型材和電子及緊密機械與儀表工業(yè)中使用的小型緊密高倍齒散熱器鋁型材。前者的斷面尺寸年夜 ，舌比R一般不年夜 于10，寬度為200～800mm，需要在年夜 型擠壓機上生產(chǎn)；后者一般斷面尺寸較小，而精度更嚴(yán)，舌比R一般年夜 于l0，有的乃至 年夜 于20，是一種難度很年夜 的擠壓鋁型材。

鋁合金散熱器鋁型材多用純鋁或軟鋁合金生產(chǎn)，是以 答應(yīng) 使用寬展導(dǎo)流模擠壓。

2)年夜 型散熱器鋁型材模的設(shè)計結(jié)構(gòu)特點與方式

年夜 型散熱器上用鋁合金擠壓鋁型材多為實心，其特點是外接圓尺寸年夜 ，斷面外形 復(fù)雜，壁厚相差差異 ，散熱齒距小而懸臂年夜 。當(dāng)統(tǒng)一 截面的斷面比值和舌比(懸臂長齒距=舌比)值及鋁型材外接圓直徑跨越 必然 局限 時，用平面模擠壓很難使金屬流動平均 ，且極易破壞 模具。為認識 決上述問題，開辟 研制了幾種典型結(jié)構(gòu)的模具。

(1)寬展導(dǎo)流模

寬展導(dǎo)流模(圖4-3-90)是在25MN擠壓機上用φ260mm的擠壓筒擠壓的外接圓直徑為φ200～340mm的年夜 型梳狀散熱器鋁型材，這些鋁型材的平面間隙要求極其 嚴(yán)酷，舌對照 年夜 ，并且 筋板與齒的壁厚相差差異 。該種模具采取 了寬展結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流板中間 部位對照 接近 ?？?，而邊部呈扇形擴年夜 以調(diào)劑 金屬流速。

圖4—3—90兩種年夜 型梳狀散熱鋁型材的寬展導(dǎo)流模結(jié)構(gòu)方案

1——進料板；2——模子；3——模墊

　　(2)分流組合模結(jié)構(gòu)

該種結(jié)構(gòu)可擠壓如圖4—3—91和圖4—3—92所示的復(fù)雜斷面的散熱鋁型材。這類鋁型材的壁厚差過于差異 ，斷面比值跨越 100以上；放射型齒頂處于擠壓筒邊沿 ，中間 與邊部流速差十分差異 ，難以節(jié)制 ；齒多且為波紋狀，增年夜 了輪廓積，加重 了流速節(jié)制 和成形難度；舌比年夜 ，懸臂長和支承剛度難以包管 。按常規(guī)的方式 設(shè)計與加工模具明顯 難以獲得及格 的產(chǎn)物 。為此，在充實研究了金屬流動紀(jì)律 、模具各結(jié)構(gòu)要素的感化 及其對流動速度的影響與相互 感化 關(guān)系以后 ，人們研制出了如圖4—3—93和圖4—3—94所示的結(jié)構(gòu)。圖4—3—93結(jié)構(gòu)模具首要 用于擠壓放射形散熱鋁型材，其特點是：①按斷面外形 進行一次金屬流量預(yù)分派 。擴年夜 接近 擠壓筒邊沿 的分流面積，使之呈扇形按必然 的局限 向中間 縮小過渡，以順應(yīng) 中間 部份 金屬從頭焊合速度的需要。分流孔邊部沿模子直徑標(biāo)的目的呈必然 角度擴大 ，以加速 齒尖的流速，便于在分流空間上為二次填充擠壓締造 前提 。②由于鋁型材中間 面積過年夜 ，為節(jié)制 該部份 的流速，在設(shè)計四個分流孔的根本上，再在中間 部位加一個φ40mm并帶有羅紋 狀的分流孔，以順應(yīng) 金屬二次焊合的流量需要。

圖4—3-91放射狀散熱器鋁型材圖

圖4—3—92年夜 型非對稱散熱器鋁型材圖

圖4—3—94所示結(jié)構(gòu)模具的首要 特點是綜合了寬展導(dǎo)流模和平面分流模的功能及長處 ，采取 二次變形(即寬展變形、分流調(diào)劑 變形和擠出成形)的工藝道理 設(shè)計而成，從而拓寬了擠壓工藝局限 ，提高了模具使用壽命，包管 了產(chǎn)物 的品質(zhì)。

圖4—3—93放射狀散熱器鋁型材模具結(jié)構(gòu)圖

1——進料板；2——模子

圖4—3—94年夜 型非對稱散熱器鋁型材模具結(jié)構(gòu)圖

1——l號進料板；2——2號進料板；3——模子

3)電子用高倍齒散熱器鋁型材模的設(shè)計特點與方式

該類鋁型材屬高精度高難度鋁型材，必需 采取 特別的工藝和設(shè)計制造特種模具才能擠壓成功。模具材料必然 要優(yōu)良 的高強耐熱合金鋼，必需 經(jīng)由 鑄造 、預(yù)處置和探傷。模具硬度不宜太高 ，且不宜氮化處置。模具設(shè)計可憑據(jù) 其外形 和手藝 要求，采取 特種導(dǎo)流模、寬展模及平面組合模等方式，對每一個 尺寸、每一個 部位的結(jié)構(gòu)和尺寸進行緊密計較和調(diào)配。如工作帶、出口帶和 寬展角、導(dǎo)流模尺寸等都要進行緊密設(shè)計，以緊密分派 金屬流量和流速。另外 ，在制模時必然 要按圖紙?zhí)幪幍轿?，并包?公役 。在生產(chǎn)此類散熱器鋁型材時，修模和擠壓工藝的節(jié)制 也十分重要。

4)鋁合金散熱器鋁型材模子設(shè)計舉側(cè)

圖4—3—95～圖4—3—98為各類鋁合金散熱器鋁型材擠壓模的設(shè)計方案。這些設(shè)計圖都是經(jīng)生產(chǎn)實踐考驗過的，但在選用時應(yīng)連系 本企業(yè)的使用前提 。

圖4—3-95年夜 型鋁合金散熱器鋁型材擠壓模設(shè)計方案圖

(36MN，Φ320mm擠壓筒，l070－F或6063－T5)

圖4—3—96實心紕謬 稱鋁合金散熱器鋁型材擠壓模設(shè)計方案圖

(18MN，φ180mm擠壓筒，6063-T5)

圖4—3—97高倍齒異形空心散熱器鋁型材擠壓模具設(shè)計方案

圖4—3—98散熱器9孔口琴扁管模子結(jié)構(gòu)圖

4．6子母模的設(shè)計

子母模就是在一個年夜 尺寸的母體模上，按鋁型材的外形 與規(guī)格將其劃分成若干區(qū)域，在每一個 區(qū)域上設(shè)計子模系統(tǒng)。母體模相對 子模除完成金屬流動功能外，現(xiàn)實 起第二模支承感化 。子母模首要 用在年夜 中型擠壓機上擠壓小截面鋁型材。圖4—3—99為小截面實心鋁型材用子母模結(jié)構(gòu)圖，圖4—3—100、圖4—3—101和圖4—3—102別離為年夜 懸臂半空心鋁型材和空心鋁型材用子母模結(jié)構(gòu)圖。

圖4—3—99小截面實心鋁型材子母模結(jié)構(gòu)圖

1——上壓墊；2——子模；3——模墊；4——母模；5——銷釘；6——母模墊

圖4—3—100年夜 懸臂半空心鋁型材用子母模結(jié)構(gòu)圖

l——上壓墊；2_子模的上模；3——子模下模；4——母模主體；5——母模模墊

圖4—3—101空心鋁鋁型材子母模組合示意圖

1——上壓墊；2——子模上模；3——子模下模；4——母模；

5——子模、母模、模墊圓柱銷；6——母模專用墊；7——母模圓柱銷

子母模的首要 長處 為：

①能實現(xiàn)高速擠壓和一連 擠壓；

②子模是工作部份 破壞 時便于替換 ，子模體積小，可節(jié)約 昂貴的合金鋼材，縮短制模時候 ，削減 熱處置和輪廓處置費用，從而年夜 年夜 下降 本錢 ；

③小體積的子?？捎糜操|(zhì)合金、陶瓷材料等新型模具材料建造 ，從而年夜 年夜 提高模具壽命；

④一個母模體可配備多種子模情勢 ；

⑤對小批量產(chǎn)物 ，可實現(xiàn)幾種鋁型材同時組合擠壓，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效力 和制品 率。

圖4—3—102空心鋁型材用子模結(jié)構(gòu)圖

1——上壓墊；2——子模上模；3——子模下模

4——母模體；5——銷釘；6——母模模墊

4．7改良分流模結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾種新思緒

(1)等分流孔設(shè)計

為了簡化工藝，削減 設(shè)計、加工與修模的難度，增年夜 試模和修模的可操作性，對某些壁厚差小于3倍的中小空心鋁型材模，建議采取 等分流孔設(shè)計方案，即對各類 外形 的鋁型材，只斟酌 總的分流比，而不計較子分流比，并使每一個 分流孔到模子中間 的距離基底細等，并且 其截面積和外形 完全不異或基底細同，在包管 模具強度前提 下盡量加年夜 分流比，以下降 擠壓力，減小模具變形，而金屬流速首要 依托 公道 設(shè)計工作帶、型腔與分流孔的安頓和焊合室及模芯外形 與尺寸等來調(diào)理 。成功的實例如圖4—3—103所示。

圖4-3—103等分流孔設(shè)計空心鋁型材模具實例

(a)——異形空心鋁型材；(b)——l00mm×25mm方管

(2)不等分流孔設(shè)計

為了公道 分派 金屬量，調(diào)理 金屬流速，憑據(jù) 鋁型材的外形 、壁厚和尺寸設(shè)計分歧 外形 、年夜 小和離中間 不等距的分流孔，在包管 總分流比的情形 下，還要計較子分流比，使之與鋁型材各部份 的外形 與尺寸相匹配。這類 設(shè)計方案把分流孔作為調(diào)理 金屬流速的首要 身分 ，是以 在修模時首要 靠補綴 分流孔的外形 和尺寸，而對工作帶的調(diào)劑 感化 減小了。圖4—3—104所示的方管模是不等腰三角形分流孔設(shè)計的成功實例。

(3)預(yù)變形設(shè)計法

為了公道 調(diào)理 金屬流速，改正 鋁型材在擠壓

進程 中發(fā)生的不良變形，把模孔外形 預(yù)先設(shè)計成與鋁型材擠壓時變形相反的標(biāo)的目的從而獲得 契合圖紙要求的產(chǎn)物 。如圖4—3—105所示，圖中各參數(shù)的關(guān)系以下 ：

圖4—3—104不等分流孔設(shè)計空心模實例

(o內(nèi)尺寸為工作帶長度)

　　　(4—3—27)

R2=R1+l(4—3—28)

式中l(wèi)、t——模孔尺寸，可按常規(guī)設(shè)計方式 肯定 ；

δ——設(shè)定的預(yù)變形量；

R1、R2——別離為下模?？缀蜕夏Ｐ绢^的曲率半徑。

圖4—3—105矩形扁管模預(yù)變形結(jié)構(gòu)方案圖

(a)——按常規(guī)設(shè)計方案；(b)——帶預(yù)變形上模芯和下模?？自O(shè)計方案

　　(4)整體式分流模

將分流模的上、下模聯(lián)成一個整體，由分流套、整體分流模及模座組成(見圖4—3—106)，可年夜 年夜 改良 鋁型材懸臂處受力狀態(tài)，提高模具強度，但制模難度增年夜 ，故只限于懸臂較年夜 的半空心鋁型材使用。

圖4—3—106整體分流模示意圖

(5)導(dǎo)流回護式分流模

它是分流模的一種特別情勢 ，由上、下模組成，也有焊合室。操縱模橋回護鋁型材的懸臂，避免 金屬流動過快，改變焊合室深淺，調(diào)劑 金屬流速。它合用 于半空心鋁型材生產(chǎn)，特別 合用 于外形尺寸年夜 ，斷面外形 復(fù)雜，壁厚相差差異 ，舌比年夜 的半空心鋁型材的生產(chǎn)，如圖4—3—107至4—3—110所示。

圖4—3—107導(dǎo)流回護模(散熱鋁型材)示意圖

圖4—3—108回護式分流模(建筑鋁型材)示意圖

1——回護模；2——鋁型材模；3——模墊

(6)多?？追至髂５男陆Y(jié)構(gòu)

由于受擠壓機裝備 和擠壓筒規(guī)格的前提 限制，當(dāng)唯一 一臺機械 及唯一 一種規(guī)格筒徑時，為順應(yīng) 各類 薄壁小管及外形 復(fù)雜，尺寸精度要求嚴(yán)酷的微型空心鋁型材生產(chǎn)，不能不 采取 多模孔工藝，但多模孔分流模生產(chǎn)中呈現(xiàn)的最年夜 困難 是壁厚誤差 的問題，很多 設(shè)計者從模具結(jié)構(gòu)、制造、裝配方面也想過各類 門徑，力求解決此困難 。

近些年 來，經(jīng)由過程 鑒戒 國外的圖例，并進行了頻頻 實驗 ，獲得 了一些進展，并成功地生產(chǎn)出了4型孔φ1l×l.0mm的小管，見圖4—3—110。

圖4—3—109回護模(工業(yè)鋁型材)示意圖

圖4—3—110四型孔小管平面分流模示意圖

兩型孔分流模常見的設(shè)計結(jié)構(gòu)有兩種類型，圖4—3—111所示的是各自自力 分流孔和部份 共用分流孔結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)都存在鋁型材偏疼、成形不良和 擠壓阻力年夜 等問題。為了改良 成形，噴鼻 港某公司在10MN擠壓機φ150mm擠壓筒上擠壓25mm×38mm方管時，將兩種情勢 的特點歸并 ，設(shè)計出了如圖4—3—112所示的自力 分流孔結(jié)構(gòu)的模子。受擠壓筒限制，各型孔靠邊部的焊合室向外擴大 ；給定預(yù)偏疼量0.3mm；增年夜 模橋厚度至60mm。生產(chǎn)證實 ，該種模具成形較好，但阻力年夜 ，常呈現(xiàn)悶車，且仍存在偏疼。為認識 決以上問題，近些年 來開辟 研制了一種如圖4—3—113所示的所謂“模芯整體剛性結(jié)構(gòu)”模。該結(jié)構(gòu)的模子將兩模芯 以毗連梁連系 于一體，位于模子中間 部位，并以其他四橋與模子邊沿 相連。

圖4—3—111常見的兩型孔分流模結(jié)構(gòu)圖

(a)——兩型孔自力 分流結(jié)構(gòu)；(b)、(c)——各模芯和橋組成 叉架結(jié)構(gòu)；(d)——條狀分流孔結(jié)構(gòu)

圖4—3—112噴鼻 港某公司設(shè)計的雙型孔分流模結(jié)構(gòu)圖

圖4-3—113雙型孔新型模芯整體剛性結(jié)構(gòu)模具圖

這類 新結(jié)構(gòu)的模子將兩模芯設(shè)置得較慎密 ，盡量減短毗連梁，以使中央 部份 獲得精良的剛性，使其相對 其他四橋成為一剛性整體。如許 ，模子在受壓時，中央 剛性部份 只會因其他四橋組成 的柔性支座的變形而整體下沉，而其自己 不會發(fā)生 撓曲。同時因分流橋處于模圓周不異位置，變形平均 ，所以中央 部份 不會發(fā)生 傾斜，即模具的彈性變形不影響鋁型材的壁厚精度，不會引發(fā) 流速不均，從而包管 了鋁型材的精良成形。由于兩模芯設(shè)置緊湊，和 采取 部份 配合 的分流孔情勢 ，所以分流孔可以開得較年夜 ，因此 擠壓阻力較小。

(7)帶浮動芯頭套結(jié)構(gòu)的分流組合模

浮動芯頭套是由芯頭毗連桿、浮動套和毗連螺母組成的。浮動芯頭套在擠壓進程 中能調(diào)理 壁厚偏疼是借助于浮動套和芯頭毗連桿之間的間隙而實現(xiàn)的，如圖4—3—114所示。當(dāng)被加工金屬在分流組合模焊合室內(nèi)經(jīng)由過程 環(huán)狀?？琢鞒鰰r，只有在環(huán)狀模孔隙平均 一致的前提 下，才能包管 焊合室內(nèi)浮動套周圍 的金屬流量一致，壓力平均 ，不然 ，焊合室內(nèi)環(huán)狀間隙較年夜 的一邊金屬流出量較年夜 ，與之相對的另外一 邊流量較少，必將 造成焊合室內(nèi)浮動套周圍 的金屬壓力不平衡 。由于金屬承受的壓力分歧 ，從而感化 在浮動套輪廓的徑向壓力也不平衡 。間隙小的一邊浮動輪廓承受的徑向壓力年夜 ，問隙年夜 的一邊承受的徑向壓力小，如圖4—3—115所示。由于感化 在浮動套輪廓的徑向壓力年夜 小與環(huán)狀?？组g隙呈現(xiàn)不均時，借助浮動套的“主動 浮動”，必定 向壓力小的一邊即環(huán)形?？组g隙年夜 的一邊移動，直至環(huán)狀?？组g隙變得平均 即焊合室內(nèi)金屬的壓力趨于平衡 為止。

圖4—3—114帶有浮動芯頭套的　圖4—3—115當(dāng)環(huán)形?？组g隙呈現(xiàn)誤差 時，

分流組合模結(jié)構(gòu)示意圖浮動套輪廓所承受的徑向壓力示意圖

1——上模；2——上模芯頭毗連桿；3——浮動套；l——芯頭毗連桿截面；2——浮動截面；

4——下毗連螺母；5——下模模套；6——下模模塊3——管材截面；4——徑向壓力散布

浮動芯頭套能實現(xiàn)?？组g隙誤差 改正 的重要 前提 是浮動套與芯頭毗連桿必需 可以或許 實現(xiàn)“自由浮動”定位，是以 ，在浮動芯頭套的設(shè)計時，不但 要包管 在擠壓進程 中芯頭毗連桿完全與浮動套脫離接觸，并且 要包管 足夠的間隙量(即浮動量)才能確保上模模芯與下模模孔發(fā)生 中間 軸線不重應(yīng)時 浮動套的擺動不會受阻(圖4—3—116)。

(8)半球形組合模

為了提高平面分流組合模的壽命，將平面分流橋改成 半球形分流橋，經(jīng)計較，模芯和分流橋交叉處的拉應(yīng)力只有舌型模的1/4，從而有用 節(jié)制 了裂紋的發(fā)生 和成長 。半球形模的質(zhì)量只有舌型模的10%，但分流孔面積增年夜 ，在擠壓速度不異時，擠壓力僅為舌型模的96%。圖4—3—ll7為35mm×35mm×3mm方管半球形模結(jié)構(gòu)方案。

4．8Comform一連 擠壓用工模具的設(shè)計特點

把坯料送人送料輥，坯料沿著模槽(模槽長度年夜 約為送料輥周長的1/4)標(biāo)的目的進步 ，然落后 入模具，圖4—3—118為Conform擠壓法的對象 裝配示意圖。圖4—3—119為扇形腔體構(gòu)成 的模槽。

圖4—3—116浮動芯頭套的組裝結(jié)構(gòu)與浮動量示意圖

1——上模；2——上模芯頭毗連桿；3——浮動套；

4——毗連螺母；5——分流孔；6——焊合室

圖4—3—117方管用半球形模結(jié)構(gòu)方案

圖4—3—118Conform擠壓法的對象 裝配圖

(a)——擠壓包覆鋁型材裝配 圖；(b)——擠壓管材裝配 圖

1——送料輥；2——模具；3——擠壓軸或芯棒；4——擠壓抑 品；5——供坯限制器

當(dāng)坯料經(jīng)由過程 送料輥與扇形體的模槽進行拔長時，坯料即發(fā)生 緊縮 應(yīng)力和剪應(yīng)力。在雙輥擠壓機中，送料輥別離按正、反時針標(biāo)的目的相對扭轉(zhuǎn) ，坯料從雙方 進入擠壓模(圖4—3—118)。Conform擠壓機可生產(chǎn)棒材、線材、空心鋁型材、管材和 兩種分歧 金屬包覆的鋁型材。

Conform擠壓機的模具和芯棒一般用硬質(zhì)合金制造。

易于替換 的