薄壁年夜 斷面集裝箱側(cè)板鋁材擠壓模具設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)

1 引言

近幾年來(lái)，跟著 我國(guó)鋁加工手藝 的不竭成長(zhǎng) ，鋁合金型材愈來(lái)愈 普遍 地應(yīng)用 于軌道、橋梁、車(chē)輛、航空、集裝箱等主要 范疇 ，從而致使 年夜 量年夜 型工業(yè)鋁型材的開(kāi)辟 和應(yīng)用 。工業(yè)鋁型材具有厚度薄、尺寸年夜 、斷面構(gòu)造 復(fù)雜等特點(diǎn)，公道 設(shè)計(jì)這類(lèi)薄壁年夜 斷面鋁型材擠壓模具是年夜 型工業(yè)鋁型材出產(chǎn)的關(guān)頭，也是提高擠壓出產(chǎn)效力 的異常 主要 的包管 。本論文針對(duì)具有厚度薄、截面寬、擠壓系數(shù)年夜 、需求量異常 年夜 、交貨周期異常 短等特點(diǎn)的集裝箱側(cè)板鋁型材，本文提出了四種模具設(shè)計(jì)方案，經(jīng)由過(guò)程 嘗試和比較 剖析 ，從中肯定 了該鋁型材公道 的模具設(shè)計(jì)方案和模具工作帶長(zhǎng)度，最后，經(jīng)由過(guò)程 出產(chǎn)嘗試肯定 了公道 的擠壓出產(chǎn)工藝節(jié)制 方式 和節(jié)制 參數(shù)。鋁合金集裝箱優(yōu)點(diǎn)是重量輕，外表美不雅 ，防侵蝕 ，彈性好，加工便利和 加工費(fèi)、補(bǔ)綴 費(fèi)低，利用 年限長(zhǎng)。

2 鋁型材構(gòu)造 與工藝剖析

集裝箱是帆海 運(yùn)輸業(yè)的主要 設(shè)備 ，集裝箱體上需要年夜 量的分歧 規(guī)格和外形 的鋁型材，此中包孕 箱內(nèi)地板、毗鄰 件、門(mén)坎 、導(dǎo)軌、支持 梁、箱門(mén)框架、側(cè)板，等等。圖1 所示為某集裝箱側(cè)板鋁型材產(chǎn)物 的斷面圖，該型材產(chǎn)物 具有以下 特點(diǎn)：材料為6061（LD30）鋁合金。該產(chǎn)物 在65MN擠壓機(jī)上擠壓出產(chǎn)，擠壓筒內(nèi)徑為φ395mm。

（1）斷面長(zhǎng)度為450mm，壁厚最薄處只有2.8mm，型材寬度和型材厚度相差很年夜 ；

（2）型材構(gòu)造 不是完全擺布對(duì)稱(chēng)；

（3）擠壓系數(shù)年夜 ，λ＝92 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越 正常的擠壓系數(shù)，由此引發(fā) 的擠壓力異常 年夜 、擠壓速度慢等擠壓工藝前提 經(jīng)常 又會(huì)致使 型材出口溫度沒(méi)法 連結(jié) 在500℃以上；

（4）為了包管 型材的硬度，減小擠壓力，需要加年夜 分流孔面積和減小工作帶長(zhǎng)度，即增年夜 分流比（分流孔總面積與型材斷面總面積之比，k=S 分/S）。

圖1 薄壁年夜 斷面集裝箱鋁側(cè)板斷面圖

3 模具設(shè)計(jì)方案剖析

產(chǎn)物 壁厚薄，擠壓系數(shù)年夜 （λ=92），擠壓力年夜 ，擠壓速度慢而包管 不了型材出口溫度在500℃以上，使型材硬度不足。斟酌 到型材以上特點(diǎn)，采取 了四個(gè)設(shè)計(jì)方案，如圖2、3、4和5所示。圖2的分流比為15， k值越小，即分流孔越小，金屬第一次變形阻力年夜 ，變形水平 增年夜 ，從而擠壓力增年夜 ，金屬活動(dòng) 的不平均 性和紊流加重 ，致使 成品 成形難度年夜 輕易 塞模而且 常泛起 悶車(chē)現(xiàn)象；同時(shí)擠壓力增年夜 ，模具承受壓力也將增添 ，從而下降 模具壽命。

集裝箱鋁材模具設(shè)計(jì)方案圖2

圖3 的分流比24.5，k值越年夜 分流孔就越年夜 ，一方面有益 于金屬的活動(dòng) ，下降 擠壓力，另外一 方面提高了擠壓速度，包管 了出口溫度在500℃以上，從而下降 了因硬度不足而發(fā)生 的報(bào)廢，單機(jī)的產(chǎn)量獲得 必然 的提高。

集裝箱鋁材模具設(shè)計(jì)方案圖3

方案3 和方案4 是在一出一模具設(shè)計(jì)方案的根本上，為了進(jìn)一步提高單機(jī)產(chǎn)能，加速 定單 的配套、縮短交貨期、提高經(jīng)濟(jì)效益等目標(biāo) ，而開(kāi)辟 的一出二模具。

圖4的分流比14，圖4所示的是各自自力 的分流孔對(duì)應(yīng)供應(yīng) 型材的響應(yīng) 的位置，是常見(jiàn)的設(shè)計(jì)構(gòu)造 。這類(lèi) 構(gòu)造 由橫的年夜 簡(jiǎn)支梁作主要的支承，中央 的四條橋輔助支承，模型 受壓時(shí)中央 剛性部門(mén)和雙方 下沉的水平 分歧 ，中央 下沉多雙方 下沉少，致使 模具不變性差，常塞模，統(tǒng)一 跟鋁棒的棒頭跟棒尾的型材壁厚轉(zhuǎn)變 相差有0.5mm，把導(dǎo)流的厚度相對(duì)加厚，從而提高導(dǎo)流的剛度但另外一 方面擠壓力也跟著 增年夜 ，金屬變形阻力加年夜 。

集裝箱鋁材模具設(shè)計(jì)方案圖4

圖5的分流比20，圖5所示的這類(lèi) 新構(gòu)造 的模型 一方面分流比比圖4的要年夜 ，另外一 方面四橋成為一剛性整體，模型 在受壓時(shí)，中央 剛性部門(mén)只會(huì)因其它四橋組成 的柔性支座的變形而整休下沉，而其自己 不會(huì)發(fā)生 撓曲，而且 有用 地護(hù)衛(wèi)了中央 部門(mén)的懸臂。同時(shí)因分流橋處于模圓周不異位置，變形平均 ，所以模具的彈性變形不影響型材的壁厚精度，模型 兩側(cè)的分流孔使金屬盡量流向模具兩頭 如許 不會(huì)引發(fā) 流速不均，從而包管 了型材的優(yōu)秀成形。由于這類(lèi) 構(gòu)造 的四條橋?qū)挾缺葓D4的要短，從而可以把導(dǎo)流減薄，下降 擠壓阻力，提高擠壓速度來(lái)增添 單機(jī)產(chǎn)量。

集裝箱鋁材模具設(shè)計(jì)方案圖5

4 工作帶長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)

為了肯定 工作帶長(zhǎng)度，起首 斟酌 金屬活動(dòng) 速度，由于 工作帶的長(zhǎng)度金屬的活動(dòng) 異常 敏感；其次斟酌 的是耐磨性。工作帶過(guò)薄，不耐磨損，對(duì)型材的概況質(zhì)量有優(yōu)點(diǎn) 但輕易 過(guò)早的致使 模具報(bào)廢；工作帶太長(zhǎng) ，增添 摩擦 阻力，致使 擠壓力升高，影響產(chǎn)物 的概況質(zhì)量，出格是這類(lèi) 型材更要穩(wěn)重 斟酌 ，盡量 削減 工作帶長(zhǎng)度。此型材我司設(shè)計(jì)的最長(zhǎng)工作帶長(zhǎng)度為5.5mm，最短的工作帶長(zhǎng)度為1.5mm，具體設(shè)計(jì)參數(shù)如圖6所示。

5 擠壓工藝參數(shù)

在擠壓工藝方面也作了調(diào)劑 ，公道 制定 了擠壓工藝，擠壓工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1集裝箱鋁材擠壓工藝參數(shù)

鑄棒溫度℃

模具溫度℃

擠壓筒溫度℃

擠出溫度℃

擠壓速度m/min

水淬后溫度℃

480~500

440

410

500~530

7~11

≤50

（1）6061合金變形抗力年夜 ，所以鑄棒溫度應(yīng)偏上限480~500℃。

（2）模具溫度偏高。

（3）要使合金主要強(qiáng)化相完全固溶，須包管 淬火溫度在500℃以上，是以 型材擠壓出口溫度應(yīng)節(jié)制 在500~530℃。

（4）6061合金淬火敏感性高。要求淬火冷卻強(qiáng)度年夜 ，冷卻速度快，必需 經(jīng)由過(guò)程 水淬使其溫度敏捷 降到50℃以下。

6 結(jié)論

本文具體 介紹了工業(yè)鋁型材薄壁年夜 斷面擠壓模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，指出擠壓系數(shù)較年夜 的型材模具若何 設(shè)計(jì)才可以或許 下降 擠壓力，增添 模具壽命，提高出產(chǎn)效力 。綜上所述，模具構(gòu)造 對(duì)擠壓力的影響是對(duì)照 敏感的，為了下降 擠壓力，同時(shí)又要確保產(chǎn)物 的質(zhì)量，一是要盡量 減小導(dǎo)流模的厚度；二是公道 設(shè)計(jì)分流孔的外形 ，盡量 增年夜 分流比讓模面上的金屬可以或許 暢流；三是嚴(yán)酷節(jié)制 工作帶的長(zhǎng)短，盡量 包管 成形的同時(shí)削減 工作帶長(zhǎng)度。經(jīng)由過(guò)程 采取 以上幾方面的辦法 ，對(duì)擠壓薄壁年夜 斷面型材下降 擠壓力有較好的結(jié)果 。