復雜高難度工業(yè)鋁型材擠壓模具設計實例

最近幾年來，國內(nèi)鋁擠壓行業(yè)在高速成長 的同時，市場競爭也日益 白熱化，因為 遭到 國度 對房地產(chǎn)行業(yè)的調(diào)控政策影響，通俗 的建筑型材市場增進 幅度有限，而工業(yè)用鋁型材的市場份額卻在逐年增進 ，市場對年夜 尺寸的復雜截面工業(yè)鋁型材的需求量正在快速上升，這類型材因為 結(jié)構(gòu)復雜，臨盆 難度較年夜 ，對模具的要求較高，模具結(jié)構(gòu)設計的公道 性是臨盆 進程 中的最關(guān)頭問題。

我們經(jīng)由過程 賡續(xù) 更新模具設計理念，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，使模具的擠壓機能 顯著提高，在現(xiàn)實 臨盆 進程 中獲得 了精良的結(jié)果 ，本文經(jīng)由過程 臨盆 實踐進程 中的幾個具體的模具設計實例，來簡單談談復雜擠壓模的結(jié)構(gòu)設計。

設計實例一，工業(yè)用熱互換器（如圖1）

模具設計根基 參數(shù)：擠壓機噸位2500T，擠壓筒直徑236mm，棒徑228，擠壓系數(shù)15，模具直徑：￠460

難點闡發(fā)：該型材幾何尺寸較年夜 ，型材外接圓超越 了2500噸擠壓機模具進料孔極限，屬于典型的“小機出年夜 料”環(huán)境。而且，該型材有九個空腔，外形 復雜，這類型材在臨盆 進程 中最年夜 的難點是模具強度問題，因為 九個小模芯的受力很難平衡，在受力不均的環(huán)境下，模芯輕易 發(fā)生嚴重偏壁，乃至 斷裂，另外 ，因為 型材中央 的空腔較年夜 ，模具的擠壓死區(qū)面積過年夜 ，造成擠壓力升高，模具變形較年夜 ，在臨盆 進程 中極易呈現(xiàn)斜角，海浪 等缺點 ，乃至 模具會發(fā)生裂橋報廢。為了有用 避免上述問題的發(fā)生 ，必需 要從改善模具的供料結(jié)構(gòu)入手，使模具各部門的供料平均 ，模芯受力平衡。是以 ，我們在設計模具時采納“前導孔”的模具結(jié)構(gòu)，如圖2所示，上模剖視圖如圖3所示。

前導孔結(jié)構(gòu)可以有用 改善進料的平衡 性，同時，可以年夜 年夜 下降 擠壓力，提高模具的整體強度，模具中央 遍地 模芯位置采取 背孔沉橋的結(jié)構(gòu)，使金屬分派 加倍 公道 ，模芯的受力狀態(tài) 獲得 有用 平衡，模具的遍地 死區(qū)位置的供料環(huán)境獲得 顯明改善。經(jīng)由過程 臨盆 實踐證實 ，該模具上機后出料安穩(wěn) ，料頭整潔 ，遍地 壁厚平均 ，擠壓力較低，型材成型精良，僅兩側(cè)翅壁處呈現(xiàn)啟齒 ，在經(jīng)由 修模調(diào)劑 后，臨盆 出的型材遍地 尺寸完全知足 客戶利用 要求，每套模具的利用 壽命到達 80噸以上。

設計實例二，工業(yè)鋁型材年夜 型結(jié)構(gòu)立柱（如圖4）

根基 參數(shù)：

擠壓機噸位5000T，擠壓筒直徑?364mm，棒徑355，擠壓系數(shù)25，模具直徑：615

難點闡發(fā)：該型材幾何尺寸較年夜 （如圖4），客戶對圓弧部門精度要求較高。各個空腔和 螺絲孔均有嚴酷裝配要求，同時，因為 該型材包括 10個小空腔，閣下 兩側(cè)最邊沿 的空腔已 處于模具最年夜 進料孔的邊沿 ，是以 模芯的受力難以平衡，極易發(fā)生嚴重偏壁影響成型，乃至 發(fā)生模芯斷裂。該型材假如 在7000噸擠壓機（擠壓筒直徑400以上）上臨盆 的話，難度不年夜 ，然則 因為 遭到 裝備 前提 制約，5000噸擠壓機的擠壓筒偏小，臨盆 難度較年夜 。該型材雙方 闊別 擠壓中間 的位置供料較為艱巨，出料今后 因為 流速不均，輕易 造成圓弧部門變形，難以知足 客戶對圓弧曲線精度的要求。同時，因為 模具橋位跨度年夜 ，使模具橋位的抗彎強度年夜 年夜 下降，在臨盆 進程 中，當模具承受較年夜 擠壓載荷時，橋位的變形撓度較年夜 ，在橋位水滴處構(gòu)成 拉應力，造成模芯變形，乃至 裂橋報廢。

針對上述問題，我們經(jīng)由過程 采取 “ 前導孔” 寬展結(jié)構(gòu)，使型材邊沿 部門的供料足夠 ，我們經(jīng)由過程 調(diào)劑 進料孔面積使模芯的受力獲得 有用 平衡，同時，經(jīng)由過程 改善 橋墩的支持 結(jié)構(gòu)來提高模具橋位的抗彎強度。

我們將分流孔設計成12孔結(jié)構(gòu)，前導孔采取 斜面向外過渡，減小分流孔邊沿 部門的金屬活動 阻力，增年夜 邊沿 的供料。（如圖5所示）。

當金屬經(jīng)由過程 前導孔進行了第一次預變形后，再經(jīng)由過程 度 流孔進行第二次預變形，最后經(jīng)由過程 工作帶實現(xiàn)擠壓成型，在這個進程 中，金屬的變形是漸進的，是以 ，變形抗力相對較小，模具各部門的流速加倍 平均 ，型材成型度獲得 顯明改善。在現(xiàn)實 臨盆 進程 中，該模具出料安穩(wěn) ，料頭整潔 ，型材遍地 壁厚平均 ，各個圓弧位的尺寸精度較高，臨盆 出的型材成型狀態(tài) 極度抱負，模具上機一次及格 ，年夜 年夜 縮短了交貨周期。

設計實例三，年夜 型LED燈管（如圖6）

根基 參數(shù)：

擠壓機噸位5000T，擠壓筒直徑?364mm，棒徑?355，擠壓系數(shù)17，模具直徑：￠615

難點闡發(fā)：該型材幾何尺寸較年夜 ，直徑達263mm，分為表里 兩層模芯，共17個空腔，外形 復雜。一般環(huán)境下，這類結(jié)構(gòu)的型材假如 直徑較小的話，臨盆 難度不年夜 ，然則 在直徑較年夜 的環(huán)境下，模具中間 的擠壓死區(qū)面積過年夜 ，造成擠壓力升高，模具輕易 發(fā)生裂橋報廢。斟酌 到上述難點，我們在經(jīng)由 具體 的強度校核計較后，采取 了上中下三層“模中模” 的設計結(jié)構(gòu)，同時經(jīng)由過程 采取 “前導孔”來下降 擠壓力，分流孔如圖七所示。模具剖視圖如圖八所示。

“模中模結(jié)構(gòu)”是較為少見的非凡 模具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使 電火花的加工量年夜 年夜 削減 ，簡化加工難度，縮縮短加工周期。我們所采取 的“模中模”結(jié)構(gòu)較好的解決了各個模芯位置的供料平衡問題，使模芯的受力到達 平衡。型材各個部位的流速平均 ，模具的應力散布 狀態(tài)獲得 極年夜 改善，年夜 年夜 提高了模具利用 壽命。上模和中模的分化 結(jié)構(gòu)如圖九和圖十所示。

該模具上機后，出料環(huán)境抱負，擠壓力不高，料頭整潔 ，壁厚較為平均 ，然則 螺絲孔處尺寸偏年夜 ，在經(jīng)由 修模調(diào)劑 后，該模具臨盆 狀態(tài) 精良，成功臨盆 出了及格 產(chǎn)物 。

設計實例四，年夜 型復雜散熱器（如圖11所示）

根基 參數(shù)：

擠壓機噸位5000T，擠壓筒直徑?364mm，棒徑?355mm，擠壓系數(shù)17，模具直徑：￠530mm.

難點闡發(fā)：該散熱器型材幾何尺寸較年夜 ，而且 有多處裝配位，在齒上還散布 有六個較小的空腔。從手藝 上看，該散熱器型材的臨盆 難度很年夜 ，首要 問題是“偏齒”現(xiàn)象難以有用 避免，在臨盆 進程 中，一旦發(fā)生偏齒現(xiàn)象，模具將很快報廢。是以 ，該模具在設計進程 中的焦點 問題是齒的受力平衡問題。

為認識 決偏齒問題，我們在5000噸擠壓機上，采取 了九個分流孔的模具設計方案。為了下降 擠壓力，該方案一樣 采取 了“前導孔”的結(jié)構(gòu)設計，如圖12所示。

從圖平分 流孔的結(jié)構(gòu) 和 型材在模具中的擺放位置來看，每一個小公頭在各個偏向 上均有分歧 的分流孔為其供料，使小公頭在各個偏向 上的受力獲得 平衡和抵消。避免了公頭偏壁現(xiàn)象，同時，各個散熱齒在分歧 偏向 上的受力也經(jīng)由過程 度 流孔獲得 平衡，避免了偏齒現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)由過程 臨盆 實踐證實 ，該模具上機后出料安穩(wěn) ，料頭整潔 ，各個散熱齒的壁厚平均 ，成型環(huán)境精良，臨盆 出的產(chǎn)物 完全知足 客戶的利用 要求。

總結(jié)：

采取 前導孔的模具結(jié)構(gòu)能有用 擴大 金屬在模具中的活動 規(guī)模，金屬在經(jīng)由 前導孔后，進行第一次寬展預變形，然后金屬再進入上模分流孔進行第二次分流，金屬在經(jīng)由 兩次分派 以后 ，模具的供料比例更加 平均 公道 ，可以顯著改善型材出料的成型度，前導孔結(jié)構(gòu)因為 增年夜 了分流比，是以 擠壓力年夜 幅下降 ，使模具的強度和不亂 性都獲得 顯明提高。在現(xiàn)實 臨盆 進程 中，我們經(jīng)由過程 普遍 利用 前導孔的寬展模具，使擠壓機的工作潛能獲得 充裕 闡揚，削減 了模具試模次數(shù)，特別 對 一些難度較年夜 的型材，顯明縮短了交貨周期。