大型扁方管鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)方案

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-09-10 09:46:21點(diǎn)擊率：

　　1擠壓工藝分析 90門窗鋁型材模具設(shè)計(jì)七圖例

　　大型鋁合金扁方管擠壓鋁型材的截面圖，要求鋁型材擠出后成形尺寸長為176mm，寬為40.5mm，壁厚為1.8mm.此鋁型材的長寬比為4.35，長寬比值較大。擠壓此鋁型材設(shè)計(jì)給定的擠壓筒內(nèi)徑僅為<217mm，而擠壓鋁型材的外接圓直徑為的使用面積，兩支撐的間距為750mm，載荷為<180.6mm.由此可知，要想實(shí)現(xiàn)鋁型材由此擠壓筒擠壓成形，不從擠壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上加以創(chuàng)新，是不可能的。

　　從截面圖的技術(shù)要求中得知，此鋁型材的長邊與短邊的垂直度要求為0.05mm，即此鋁型材擠出后，不允許呈平行四邊形形狀。這種較大外形且長寬比值較大的鋁型材，要實(shí)現(xiàn)垂直度0.05mm的擠壓，在模具設(shè)計(jì)上存在著相當(dāng)大的難度。

　　2分流口設(shè)計(jì)方案的確定

　　LT-05扁方管鋁型材擠壓模套的內(nèi)徑尺寸，需方給定為<281mm×179mm，因此，將此副模具的外形設(shè)計(jì)為<280mm×180mm.由于擠壓鋁型材用的擠壓筒內(nèi)徑僅為<217mm，要想實(shí)現(xiàn)正常擠壓，必須在設(shè)計(jì)時(shí)將各流口進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展，以增大擠壓筒內(nèi)徑，從而增大擠壓面積，減小正面壓力，使模具在擠壓時(shí)?？啄軌虺浞痔畛洌ＷC鋁型材擠出成形。為了防止擠壓時(shí)"大帽"的產(chǎn)生，流口的直徑必須設(shè)計(jì)在<200mm內(nèi)?？紤]到此擠壓鋁型材的外接圓直徑為<180.6mm，為了使之能夠充分焊合(鋼桶縫焊機(jī))，將擴(kuò)展后的流口設(shè)計(jì)在<220mm內(nèi)，即擴(kuò)展角度為10.3°。

　　將流口的設(shè)計(jì)直徑范圍確定下來之后，下一步關(guān)鍵的是流口的布置。由于此擠壓鋁型材的截面外形較大，長寬比值也較大，如果將流口設(shè)計(jì)成如圖2所示，很顯然，由于上下兩對(duì)稱流口遠(yuǎn)大于左右兩對(duì)稱流口，且上下流口的位置更靠近模具的中心(即擠壓中心)，將會(huì)導(dǎo)致鋁型材擠出時(shí)，上下兩長邊的擠出速度過快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于左右兩短邊的擠出速度，使鋁型材上下兩面鼓起，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)產(chǎn)生波浪，使擠壓失敗。如果將左右流口相應(yīng)擴(kuò)大，上下流口相應(yīng)減小，雖然能使流速得到一定的改善，但由于上模型芯在左右兩側(cè)探出流口的部分較大，直接受到正面擠壓力的作用。經(jīng)過對(duì)型芯的強(qiáng)度校核，其彎曲剛度不夠，將會(huì)造成型芯的變形，甚至斷裂，從而導(dǎo)致模具報(bào)廢。

　　另一種設(shè)計(jì)方案是將流口設(shè)計(jì)成4個(gè)大小相等的對(duì)稱流口，如圖3所示。這種設(shè)計(jì)方案雖然較前一種方案能使各流口的流速達(dá)到了均衡，平穩(wěn)，且型芯均設(shè)計(jì)在上模的橋底下，避免了型芯被擠壓變形，斷裂的現(xiàn)象。但是，由于這種設(shè)計(jì)方案的上下兩個(gè)較短的橋靠近模具的中間，且不能設(shè)計(jì)得過寬，否則將影響橋下部分鋁型材的焊合。由于橋的設(shè)計(jì)不能太寬，而模具中心位置的正面擠壓力大，經(jīng)對(duì)該處橋的強(qiáng)度校核，彎曲強(qiáng)度不夠，此處橋在強(qiáng)大的擠壓力的作用下，極易造成橋的斷裂，而使模具報(bào)廢。由于此模具的模孔及型芯只有上下左右對(duì)稱布置，才適合于擠壓。因此，這種設(shè)計(jì)方案，在鋁型材長邊上的焊縫正好位于擠壓鋁型材裝飾面的中央，影響擠壓鋁型材的表面質(zhì)量。

　　為了解決上述方案中存在的問題，吸取各方案的優(yōu)點(diǎn)及長處，克服其中的缺點(diǎn)及不足，在總結(jié)各方案的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)后，將設(shè)計(jì)方案定為：將分流口設(shè)計(jì)成上下對(duì)稱分布的6個(gè)流口的形式，如圖4所示。其絕大部分型芯被擋在分流橋下，6個(gè)分流口擴(kuò)展后的分流面積相近。為了保證擠壓鋁型材各部分?jǐn)D壓速度的一致，將靠近模具中心位置的2個(gè)分流口設(shè)計(jì)在型孔的外側(cè)，使中間部分的型孔全部位于分流橋下，從而減慢其擠出速度。而將其余4個(gè)靠近模具邊緣的分流口盡量靠近模具x軸設(shè)計(jì)，使型孔稍露出分流口，從而使鋁型材各長邊尾部及4個(gè)直角的擠出速度加快，填充容易。這樣，鋁型材在擠出成形時(shí)，不僅有效地避免了鋁型材中間起鼓或起波浪，而且還使得鋁型材4個(gè)直角擠出時(shí)的垂直度達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。這種6個(gè)分流口的設(shè)計(jì)方案，增加了分流橋的數(shù)量，同時(shí)也增加了模具的強(qiáng)度，也使得焊縫移到了鋁型材的兩側(cè)，提高了鋁型材擠出的表面質(zhì)量。

　　為了方便焊合，提高焊合速度，保證模具的強(qiáng)度，經(jīng)校核計(jì)算，將小橋?qū)捲O(shè)計(jì)成30mm.為了消除模具在擠壓過程中產(chǎn)生的變形應(yīng)力，提高模具壽命，將此副模具設(shè)計(jì)成三體的形式，即：保護(hù)模，上模，下模。其保護(hù)模所起的主要作用是消除模具在受擠壓力作用時(shí)，分流橋由于彈性變形而彎曲，從而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。為了能夠更好地消除這種應(yīng)力，提高各分流橋的強(qiáng)度，在保護(hù)模與上模相配合的端面上，設(shè)計(jì)成一個(gè)中心處深為1.8mm的錐形面，使保護(hù)模與上模裝配后形成一個(gè)彈性變形的空間，從而對(duì)分流橋起到有效的保護(hù)作用。由于模具在工作時(shí)所受的正面擠壓力很大，為了減少模具所承受的正面擠壓力，提高金屬流動(dòng)速度，在保護(hù)模與擠壓筒相接觸的端面上，將各分流口入口處設(shè)計(jì)成寬為10mm，角度為30°的促流坡口。這種設(shè)計(jì)，不僅增大了模具的受力面積，減小了正壓力，同時(shí)在30°促流角的作用下，增大了金屬的流動(dòng)速度，提高了擠壓效率及模具壽命。

　　3結(jié)束語

　　大型扁方管鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)的檢驗(yàn)，收到了滿意的效果。這種設(shè)計(jì)方案，不僅開辟了扁方管設(shè)計(jì)的新途徑，同時(shí)也提高了這類鋁型材擠壓的成品率。由于專門設(shè)計(jì)了保護(hù)模，使上模及各橋得到了有效的保護(hù)，增強(qiáng)了各橋及型芯的強(qiáng)度，從而提高了模具的擠壓壽命。保護(hù)模的設(shè)計(jì)也為其它大型擠壓模具的設(shè)計(jì)，提高大型擠壓模具的使用壽命打下了良好的基礎(chǔ)。

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