鋁型材擠壓模具手藝 的成長 及設(shè)計軟件利用

1、 模具在擠壓臨盆 中的主要 地位

在現(xiàn)代化的年夜 臨盆 中，模具和模具對實現(xiàn)全部 擠壓進(jìn)程 有著十分主要 的意義。模具利用 壽命是評價某一擠壓方式 或擠壓工藝經(jīng)濟(jì)可行的決意 身分 ，模具的設(shè)計與制造品質(zhì)是實現(xiàn)擠壓臨盆 高產(chǎn)、優(yōu)良 、低耗、高效、低本錢 的主要 包管 之一。具體顯示 在以下幾方面。

(1)公道 的模具構(gòu)造 是實現(xiàn)任何一種擠壓工藝進(jìn)程 的根本，在今朝 的前提 下，還不克不及 想象無擠壓筒、無模具的擠壓工藝。

(2)模具是包管 產(chǎn)物 成形，具有準(zhǔn)確 外形 、尺寸和精度的根基 模具。

(3)模具是包管 產(chǎn)物 表里 外觀質(zhì)量最主要 的身分 之一。

(4)公道 的模具構(gòu)造 、外形 和尺寸，在必然 水平 上可節(jié)制 產(chǎn)物 的內(nèi)部組織和力學(xué)機(jī)能 ，出格是在節(jié)制 空心制品的焊縫組織和力學(xué)機(jī)能 方面，分流孔的年夜 小和外形 和 其散布 位置，焊合腔的外形 和尺寸，模芯的構(gòu)造 等起著決意 性的感化 。擠壓墊片、擠壓筒和模子的構(gòu)造 外形 與尺寸，對節(jié)制 產(chǎn)物 的粗晶環(huán)和縮尾、成層等缺點 也有必然 的感化 。

(5)模具的構(gòu)造 外形 與尺寸對擠壓時金屬的流變、擠壓溫度一速度場、應(yīng)力一應(yīng)變場等有很年夜 影響，從而對提高臨盆 效力 、產(chǎn)物 品質(zhì)和削減 能耗有重年夜 感化 。

(6)公道 的模具設(shè)計對提高其裝卸與改換速度，削減 輔助時候 ，改善勞動前提 和包管 臨盆 平安 等方面意義重年夜 。

(7)新型的模具構(gòu)造 ，對 開辟 新產(chǎn)物 、新工藝，研制新材料和新裝備 ，不竭提高擠壓手藝 水平起著很年夜 感化 。如扁擠壓筒、舌型模、組合模、多層預(yù)緊應(yīng)力模、變斷面模等。

(8)高比壓優(yōu)良 圓擠壓筒和扁擠壓筒及特種型材模和異形管材模的設(shè)計與制造手藝 是鋁合金擠壓臨盆 的焦點 和環(huán)節(jié)手藝 ，其手藝 含量占全部 擠壓手藝 的比例很高。

(9)對 中等批量的擠壓產(chǎn)物 ，模具的本錢 常常 占擠壓總本錢 的30％以上。如將其利用 壽命提高5～10倍，則產(chǎn)物 的本錢 可年夜 幅度下降。

2、 鋁型材擠壓模具手藝 的成長 水平與趨向

1．鋁型材擠壓模具手藝 成長 概況

跟著 鋁合金擠壓材向年夜 型化、復(fù)雜化、嚴(yán)密化、多品種、多規(guī)格、多用處 標(biāo)的目的成長 ，對擠壓模具提出了愈來愈 高的要求。不但 泛起 了像平面分流組合模、寬展模、庇護(hù)模、變斷面模等多種新型構(gòu)造 的模具，研制成功了多種抗拉強度(σb)達(dá)1500 MPa以上的高級耐熱高強度模具材料，并且 成長 了多種年夜 型的根基 擠壓模具，這些模具便于裝卸，先輩 靠得住 ，但構(gòu)造 外形 復(fù)雜，尺寸規(guī)格年夜 ，難于設(shè)計和制造。如200 MN臥式擠壓機(jī)上配備的口300 mm×1600 mm×2500 mm扁擠壓筒，由三層襯套紅裝而成，外徑為Φ3000 mm，凈重達(dá)l40 t，需要250余噸高級合金鋼坯，采取 先輩 的設(shè)計理論和計較方式 ，利用 年夜 型的專用裝備 和最先輩 的加工方式 才能制造出來，并且 設(shè)計加工周期常常 長達(dá)一年，耗資l000萬元以上。與口300 mm×l600 mm扁擠壓筒配套的扁擠壓軸、扁擠壓墊片、扁壓套、扁壓型嘴等年夜 型扁擠壓模具，也要求構(gòu)造 新奇 、裝卸便利才能知足 臨盆 外形 復(fù)雜的年夜 型整體寬薄壁板型材的要求。

為了提高模具壽命，成長 擠壓手藝 ，各個國度 對模具的設(shè)計、制造、利用 和維修等方面都展開 了普遍 的研究，并獲得 了可喜的進(jìn)展。CAD/CAM手藝 已進(jìn)入適用 階段。

跟著 科技的提高 、電子計較機(jī)手藝 的飛速成長 和擠壓理論與手藝 的提高，鋁合金擠壓模具設(shè)計與制造手藝 提高到了一個相當(dāng)高的水平。表4—1—1列出了國表里 擠壓模具手藝 的成長 水和悅主要差距。

表4—1—1 國表里 擠壓模具手藝 的成長 水和悅主要差距表

水平

指標(biāo)

國際先輩 水平

國內(nèi)今朝 水平

設(shè)計理論和

方式

普遍采取 動態(tài)熱闡明，有限元和電子計較機(jī)闡明計較，研發(fā)出了多種新構(gòu)造 模具

根基 采取 傳統(tǒng)方式 ，最先 研究和開辟 新理論、新方式 ，最先 正視 新構(gòu)造 模具研發(fā)

CAD/CAM

手藝

普遍推行 利用CAD/CAM手藝 ，并以二維向三維成長 ，開辟 了年夜 量的平面模和組合模及其他構(gòu)造 模具的利用軟件且商品化

已開辟 出簡單外形 的平面模和平面分流組合模的二維適用 軟件及導(dǎo)流模的利用軟件，正向三維推動

新構(gòu)造 年夜 型

模具

普遍 采取 高壓優(yōu)良 圓、扁擠壓筒，固定擠壓墊、快速換模裝配 及高效反擠壓模具

最先 研發(fā)扁擠壓模具和固定擠壓墊及快速改換裝配

模具材料

以Hl3及改善 型鋼為主，采取 電渣重熔、爐外在線精粹，冶金品質(zhì)不變靠得住 ，并最先 研制陶瓷、高溫順粉末合金等新型模具材料

以4Cr5MoSiVl替換 3Cr2W8V鋼，冶金品質(zhì)正在慢慢提高，同時最先 開辟 新型模具材料和陶瓷材料

模具加工手藝

機(jī)加工、電加工和熱加工水平很高，機(jī)床的NC/CNC水平 達(dá)95%以上，實現(xiàn)全線主動 化臨盆

推行機(jī)一電一熱綜合加工方式 ，傳統(tǒng)的手工加工法仍據(jù)有 必然 比重，機(jī)床的NC/CNC水平 為50％閣下

熱處置懲罰 手藝

普遍推行 預(yù)處置懲罰 、真空和連結(jié) 氛圍 熱處置懲罰 。開辟 出了等溫淬火、屢次 回火等新工藝

傳統(tǒng)熱處置懲罰 方式 占60%以上，最先 采取 真空、連結(jié) 氛圍 熱處置懲罰 工藝，并最先 研發(fā)新熱

處置懲罰 工藝

外觀處置懲罰 手藝

普遍采取 各類 外觀處置懲罰 手藝 ，可處置懲罰 窄縫(0.6 mm)模孔，外觀硬度可達(dá)2500～4000HV

開辟 并正在推行 幾種有用 的外觀處置懲罰 手藝 ，可處置懲罰 0.76 mm以上的窄縫?？?，外觀硬度可達(dá)2000～2500HV

臨盆 方式及專

業(yè)化尺度 化水平

高度專業(yè)化集約化臨盆 ，專業(yè)化尺度 化水平 達(dá)85%～95%

多采取 年夜 而全、小而全臨盆 方式，專業(yè)化、

尺度 化水平 僅40%～50%

模具平均利用

壽命

平面模：30～50噸/每模以上

組合模：20～25噸/每模以上

平面模：l0～20噸/每模

組合模：5～15噸/每模

擠壓材制品 率

85%～90%

75%～82%

2．鋁型材擠壓模具手藝 的成長 趨向

最近幾年來，模具手藝 作為鋁合金擠壓手藝 的一個主要 方面獲得 了全球 的普遍正視 ，很多 科學(xué)家、專家和工程手藝 人員對模具手藝 的各個范疇 進(jìn)行了周全 的系統(tǒng)的深切 的闡明研究，并獲得了重年夜 的進(jìn)展。歸納起來，鋁合金模具手藝 正向以下幾個方面成長 。

1)最先 創(chuàng)建 一門自力 的模具學(xué)科，構(gòu)成 了一套完全 的模具手藝 系統(tǒng) 。

2)研制新的模具材料與改善熔煉、鑄造、鑄造 、加工和熱處置懲罰 工藝連系 起來，依然 是改善 模具材料成長 的標(biāo)的目的。如離子氮化處置懲罰 和外觀硬化處置懲罰 等手藝 的泛起 ，使一些通俗 的模具材料獲得了新的成長 。

3)新構(gòu)造 模具的設(shè)計與研制是成長 擠壓模具手藝 中的最有生命力的身分 ，是以 ，也是世界列國 研究最活躍的課題，如削減 應(yīng)力集中的分瓣扁擠壓筒的研制，年夜 型擠壓軸的鑲拼構(gòu)造 和組合構(gòu)造 ，主動 裝卸和主動 調(diào)心的穿孔系統(tǒng)的設(shè)計，TAC反擠壓模具的設(shè)計，各類 平面分流組合模新型構(gòu)造 的研究等，都被列為很多 國度 的主要 研究課題。

4)跟著 擠壓機(jī)的年夜 型化，列國 對模具的年夜 型化也正在展開 普遍 的研究。

5)簡化模具的裝配構(gòu)造 ，實現(xiàn)主動 化改換與裝卸，縮短輔助時候 是實現(xiàn)全機(jī)主動 化和臨盆 線主動 化陸續(xù)化的主要 方面，正愈來愈 獲得 擠壓工作者的正視 。

6)改善模具的利用 前提 、增強 模具的保護(hù) 和提高模具的補綴 手藝 也是今朝 提高模具手藝 的成長 趨向 之一。如追求 杰出的潤滑劑和工藝潤滑前提 ，用水和液態(tài)氮等下降 模溫、補焊和機(jī)械拋光等手藝 在列國 獲得了成長 。

7)利用摹擬 實驗 方式 和最新的理論方式 來闡明擠壓加工中的應(yīng)力應(yīng)變狀況 和溫度散布 紀(jì)律 ，追求 新的模具構(gòu)造 和校核模具強度也是模具手藝 上的主要 成長 標(biāo)的目的之一。

8)電子計較機(jī)手藝 普遍用于擠壓模具手藝 是最主要 最有前程 的成長 趨向之一。擠壓模具的電子計較機(jī)輔助設(shè)計(CAD)是模具優(yōu)化設(shè)計的環(huán)節(jié)手藝 ，是使模具設(shè)計工作由單個的手工的功課 釀成 陸續(xù)的主動 化功課 的獨一 靠得住 的路子 ，并且 能包管 設(shè)計的模具公道 而經(jīng)濟(jì)。擠壓模具的電子計較機(jī)輔助制造(CAM)是將數(shù)控機(jī)床的機(jī)加工、數(shù)控電火花一線切割加工、離子氮化處置懲罰 等工序陸續(xù)地主動 地進(jìn)行功課 ，是今朝 最先輩 最有成長 前程 的制模手藝 ，可以預(yù)感 ，在不久的未來 ，擠壓模具的電子計較機(jī)輔助設(shè)計和制造(CAD/CAM)將在鋁合金擠壓手藝 中獲得最普遍 的利用。

3、 我國鋁材擠壓模具近況 與成長

鋁材擠壓模具的設(shè)計制造是一個由產(chǎn)物 模子 到臨盆 工藝裝備的逆向進(jìn)程 ，一副模具制造終了 后常常 還需要顛末屢次 的試模進(jìn)程 ，才能合適成形工藝的需要，到達(dá) 產(chǎn)物 的尺寸和質(zhì)量要求。試模、修模的次數(shù)直接影響模具的臨盆 本錢 和臨盆 周期，若何 盡早 發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案的不公道 處，削減 試模的次數(shù)，以知足 市場對模具質(zhì)量和交貨期日趨 刻薄 的要求，成了 一個十分凸起 的問題。 數(shù)字摹擬 CAE手藝 的泛起 ，為解決這一問題供給了有力的手藝 支撐 。經(jīng)由過程 削減 現(xiàn)實 的試模次數(shù)，將會年夜 年夜 縮短模具的交貨期。在模具設(shè)計進(jìn)程 中增強 前期的闡明仿真，將會提高成形工藝和模具構(gòu)造 設(shè)計的水平，削減 試模的工作量，下降 模具制造本錢 ，縮短模具新產(chǎn)物 的設(shè)計制造周期。 我國模具行業(yè)現(xiàn)己普遍 地采取 了CAD／CAM手藝 ，在利用中獲得 了顯著效益。今朝 ，較有范圍 的模具企業(yè)都已采取 了CAD／CAM手藝 ，在模具設(shè)計中甩失落 了圖板，采取 CAM手藝 加工復(fù)雜模具型面。經(jīng)濟(jì)實力較強的模具企業(yè)已最先 利用高速加工機(jī)床加工模具。