常用空心鋁擠壓模具設(shè)計技術(shù)

1、<p>　　常用空心鋁擠壓模具設(shè)計技術(shù)</p><p>　　摘要：模具是鋁合金擠壓生產(chǎn)的重要工藝裝備，優(yōu)良的模具設(shè)計方案與制造技術(shù)可保證模具可靠性，提高模具使用壽命，降低生產(chǎn)成本，對保證生產(chǎn)的經(jīng)濟、高效有重要意義。實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的擠壓模具主要是平面分流組合模，現(xiàn)對這種模具的組成結(jié)構(gòu)及其設(shè)計技術(shù)做一個介紹。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：常用空心鋁 擠壓模具 設(shè)計技術(shù) <

2、/p><p>　　中圖分類號：TG375+.41文獻標識碼：A </p><p><b>　　1 模具結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　平面分流組合模一般由上模、下模、定位銷、連接螺釘四部分構(gòu)成，如圖所示。上模有分流孔、分流橋和模芯，分流孔是金屬通往?？椎耐ǖ溃至鳂蛴靡灾С心Ｐ?，而模芯用來成型型材內(nèi)腔。下模上有焊合室、模孔、工作帶和空刀，焊合室

3、是把分流孔流出的金屬匯集起來重新焊合的場所，金屬流在焊合室中不斷聚集，靜壓力不斷增大，直至擠出模孔。工作帶部分用于確定型材的外部尺寸和形狀以調(diào)節(jié)金屬流速，而空刀是為了減少摩擦，使制品順利通過，避免劃傷，保證型材表面質(zhì)量。 </p><p>　　圖1 平面分流組合模的基本結(jié)構(gòu) </p><p>　　1-上模 2-下模 3-銷子 4-焊合室 5-模芯 6-工作帶 7-空刀 8-螺釘 9-分流孔

4、 10-分流橋 </p><p>　　2 鋁擠壓模具設(shè)計技術(shù) </p><p>　　2.1分流比的設(shè)計 </p><p>　　分流比（K）就是各分流孔的斷面積（F分）與型材斷面積（F型） 之比，即K=∑F分/ F型。分流比K的大小直接影響擠壓力的大小，K值越大，越有利于金屬流動和焊合，也可降低擠壓力。在模具強度允許的情況下，應(yīng)選較大的分流比，一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)可取K=15

5、-40。 </p><p>　　為了分析擠壓變形過程，反映二次變形的本質(zhì)，可先求出分流孔的斷面積（F分）與焊合室的斷面積（F焊）之比K1、焊合室的斷面積（F焊）與型材斷面積（F型） 之比K2： </p><p>　　K= K1*K2=（F分/ F焊）*（F焊/ F型） </p><p>　　2.2分流孔的形狀、數(shù)目及分布 </p><p>　

6、　分流孔的形狀有圓形、腰子形、扇形及異形等，選用何種形狀的分流孔主要視型材形狀而定。對于管材和復(fù)雜形狀型材多取扇形和異型分流孔，對于扁寬空心壁板型材多取矩形或弧形分流孔。分流孔數(shù)目通常有兩孔、三孔、四孔和多孔等。為減少焊縫，降低擠壓力，分流孔數(shù)目應(yīng)盡可能少。分流孔的斷面尺寸主要依據(jù)制品尺寸、面積以及所需要的分流比，并結(jié)合模具強度來確定。另外，為了保證模具強度和金屬的合理流動，分流孔的布置既不能過于靠近擠壓筒中心，也不能過于靠近擠壓筒或模

7、具的邊緣。 </p><p>　　2.3分流橋的設(shè)計 </p><p>　　分流橋的寬度與模具強度和金屬流量有關(guān)，其高度直接影響模具壽命、擠壓力及焊縫質(zhì)量。從增大分流比、增加金屬流量、降低擠壓力來考慮，分流橋應(yīng)設(shè)計的窄些，但從減少焊縫數(shù)量、保證模具強度考慮，分流橋應(yīng)設(shè)計的寬些。根據(jù)經(jīng)驗，橋?qū)捜≈倒綖椋?</p><p>　　B=0.7D筒/n </p>

8、<p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　B—分流橋?qū)挾龋?</b></p><p>　　D筒—擠壓筒內(nèi)徑； </p><p><b>　　n—分流孔數(shù)目。 </b></p><p>　　2.4焊合室的設(shè)計 </p><

9、p>　　為保證金屬的焊合質(zhì)量、焊合室深度應(yīng)當適中。過淺無法建立起足夠的靜壓力，導(dǎo)致焊合不良；過深會對模芯的穩(wěn)定性造成影響，焊合室高度一般取擠壓筒內(nèi)徑的10-15%。 </p><p>　　2.5?？壮叽缭O(shè)計 </p><p>　　考慮模具變形等因素，?？壮叽缬幸韵鹿剑?</p><p>　　A=（1+K）A0+T </p><p>&

10、lt;b>　　式中： </b></p><p>　　Ao為型材名義尺寸； </p><p>　　T為型材允許偏差； </p><p>　　K為經(jīng)驗系數(shù)，取值0.006-0.012。 </p><p>　　2.6?？坠ぷ鲙Ъ翱盏兜脑O(shè)計 </p><p>　　為了方便起見，在設(shè)計時根據(jù)型材斷面各處壁厚的差

11、異將其分成若干區(qū)段。根據(jù)型材各區(qū)段金屬質(zhì)點流速均等的原則，由補充應(yīng)力法確定工作帶長度公式： </p><p>　　H1/H2=F1*P2/（F2*P1） </p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　H—模孔工作帶長度； </p><p>　　F—?？坠ぷ鲙娣e； </p><p

12、>　　P—?？坠ぷ鲙е荛L。 </p><p>　　由上式可見，型材模孔各區(qū)段工作帶長度與其面積成正比，與其周長成反比。面積大小反映金屬量分配情況，周長大小反映摩擦力分布情況，因此本方法的實質(zhì)就是根據(jù)金屬量的分配和摩擦力的大小均衡金屬流速。 </p><p>　　當制品厚度較大（大于2mm）時，?？卓盏犊刹捎靡子诩庸さ闹本€式結(jié)構(gòu)，當壁厚小于2mm或帶有懸臂或危險斷面時，為了降低阻力，增

13、加模具強度，空刀應(yīng)做1?！?。的斜度。 </p><p>　　2.7模具強度校核 </p><p>　　平面分流組合模的主要破壞形式是分流橋因彎曲應(yīng)力而被破壞和分流孔在危險斷面被剪斷。模具設(shè)計過程中應(yīng)進行剪切應(yīng)力與彎曲應(yīng)力校核。 </p><p>　　2.7.1分流橋抗彎強度校核： </p><p>　　式中：Hmin——分流橋的最小高度；

14、</p><p>　　L——分流橋兩個危險斷面之間的長度； </p><p>　　P——擠壓筒內(nèi)比壓； </p><p>　　[σb]——模具材料的許用應(yīng)力。 </p><p>　　2.7.2分流孔道抗剪強度校核： </p><p><b>　　式中： </b></p><p&

15、gt;　　p——擠壓機的公稱壓力； </p><p>　　n——分流孔數(shù)目； </p><p>　　F——分流孔間最短距離為長度，模子厚度為高度所形成的面積； </p><p>　　[τ]——模具材料的許用應(yīng)力。 </p><p><b>　　3 結(jié)論與建議 </b></p><p>　　為保證模

16、具設(shè)計制造質(zhì)量，需從原材料質(zhì)量、設(shè)計方案檢驗、加工質(zhì)量把控等方面著手，提高模具的使用可靠性。 </p><p>　?。?）合理選擇工模具材料，改進材料質(zhì)量和發(fā)展新型工模具材料。 </p><p>　　（2）對模具設(shè)計方案采用虛擬驗證技術(shù)進行檢驗，避免設(shè)計缺陷。國內(nèi)外同行采用數(shù)值模擬（CAE）對優(yōu)化鋁擠壓模具設(shè)計方案進行了探索和嘗試，取得了不少具有實際應(yīng)用價值的研究成果。 </p>

17、;<p>　?。?）保證加工質(zhì)量，采用新的加工方法和加工工藝，采用電子計算機輔助制造（CAM）等措施。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　鋁合金擠壓模具在型材擠壓生產(chǎn)過程中起著重要作用，模具設(shè)計的質(zhì)量對擠壓成型過程影響很大。本文以生產(chǎn)過程中廣泛使用的平面分流組合模為例，介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計要素及設(shè)計過程。 </p>

18、<p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 劉智勇,祁向榮,林卓毅.鋁型材擠壓模超聲水浸檢測的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 輕工科技. 2013(09) </p><p>　　[2] 鄧汝榮,李昌權(quán).具有小模芯的鋁型材擠壓模的加工方法分析[J]. 輕合金加工技術(shù). 2013(10) </p><p>　　[3] 張

19、明哲,劉東.擠壓工藝中組合凹模的設(shè)計[J]. 機械工程師. 2012(09) </p><p>　　[4] 梁美嬋,何家金,劉正林,蔣萬生.LED燈具散熱鋁型材的擠壓模具設(shè)計[J]. 上海有色金屬. 2012(03) </p><p>　　[5] 丁司懿,周照耀,潘健怡,曹文炅.ALE有限元法在鋁型材擠壓模具優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 熱加工工藝. 2012(19) </p>