鋁材擠壓模具設(shè)計(jì)三個(gè)主要 原則及步調(diào)

1、 擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)斟酌 的身分

擠壓模具設(shè)計(jì)是介于機(jī)械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計(jì)。除 應(yīng)參考機(jī)械設(shè)計(jì)所需遵守 的原則之外 ，尚需斟酌 熱擠壓條件下的各類 工藝身分 。

(1)由模型 設(shè)計(jì)者肯定 的身分

擠壓機(jī)的布局，壓型嘴或模架的選擇或設(shè)計(jì)，模型 的布局和外形尺寸，模型 材料，?？讛?shù)和擠壓系數(shù)，成品 的外形 、尺寸及答應(yīng) 的公役 ，?？椎耐庑?、方位和尺寸，模孔的縮短 量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統(tǒng)簡(jiǎn)直定，和 擠壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀況 等。

(2)由模型 制造者肯定 的身分

模型 尺寸和外形 的精度，定徑帶和阻礙系統(tǒng)的加工精度，概況光潔度，熱處置懲罰 硬度，概況滲碳、脫碳及概況硬度轉(zhuǎn)變 情形 ，端面平行度等。

(3)由擠壓出產(chǎn)者肯定 的身分

模具的裝配及支領(lǐng)情 況，鑄錠、模具和擠壓筒的加熱溫度，擠壓速度，工藝潤(rùn)滑情形 ，產(chǎn)物 品種及批量，合金及鑄錠品質(zhì)，牽引情形 ，拉矯力及拉伸量，被擠壓合金鑄錠規(guī)格，產(chǎn)物 出?？诘睦鋮s情形 ，工模具的對(duì)中性，擠壓機(jī)的節(jié)制 與調(diào)劑 ，導(dǎo)路的設(shè)置，輸出工作臺(tái)及矯直機(jī)的長(zhǎng)度，擠壓機(jī)的能力和擠壓筒的比壓，擠壓殘料長(zhǎng)度等。

在設(shè)計(jì)前，訂定 公道 的工藝流程和選擇最好 的工藝參數(shù)，綜合剖析 影響模具結(jié)果 的各類 身分 ，是公道 設(shè)計(jì)擠壓模具的需要 和充裕 條件。

2、 模具設(shè)計(jì)的原則與步調(diào)

在充裕 斟酌 了影響設(shè)計(jì)的各類 身分 以后 ，應(yīng)按照產(chǎn)物 的類型、工藝方式 、裝備 與模具布局來(lái)設(shè)計(jì)模腔外形 和尺寸，然則 ，在任何情形 下，模腔的設(shè)計(jì)均應(yīng)遵照 以下 的原則與步調(diào) 。

(1)肯定 設(shè)計(jì)模腔參數(shù)

設(shè)計(jì)正確的擠壓型材圖，訂定 公道 的擠壓工藝，選擇恰當(dāng) 的擠壓筒尺寸，擠壓系數(shù)和擠壓機(jī)的擠壓力，決議?？讛?shù)。這一步是設(shè)計(jì)擠壓模具的先決條件，可由擠壓工藝人員和設(shè)計(jì)人員按照出產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的裝備 條件、工藝規(guī)程和年夜 型根基 對(duì)象 的配備情形 配合 研究決議。

(2)?？自谀Ｐ?平面上的公道 安頓

所謂公道 的安頓就是將單個(gè)或多個(gè)?？祝?地散布 在模型 平面上，使之在包管 模型 強(qiáng)度的條件 下取得 最好 金屬活動(dòng) 平均 性。單孔的棒材、管材和對(duì)稱精良的型材模，均應(yīng)將?？椎睦碚撝匦闹糜谀Ｐ?中間 上，各部門壁厚相差差異 和對(duì)稱性很差的產(chǎn)物 ，應(yīng)盡量包管 模型 平面x軸和l，軸的上下擺布的金屬量年夜 致相等，但也應(yīng)斟酌 金屬在擠壓筒中活動(dòng) 特點(diǎn)，使薄壁部門或難成形部門盡量 接近中間 ，多孔模的安頓主要應(yīng)斟酌 ?？讛?shù)量 、模型 強(qiáng)度(孔間距及?？着c模型 邊沿 的距離等)，成品 的概況品質(zhì)、金屬活動(dòng) 的平均 性等問(wèn)題。一般來(lái)講 ，多孔模應(yīng)盡量安頓在齊心 圓周上，盡量增年夜 安頓的對(duì)稱性(相對(duì) 擠壓筒的X、Y軸)，在包管 模型 強(qiáng)度的條件(孔間距應(yīng)年夜 于30～50mm，模孔距模型 邊沿 應(yīng)年夜 于25～50mm)，?？组g應(yīng)盡量緊湊和盡量接近 擠壓筒中間 (離擠壓筒邊沿 年夜 于20～40mm)。

(3)?？壮叽绲墓?計(jì)較

計(jì)較模孔尺寸時(shí)，主要斟酌 被擠壓合金的化學(xué)成份 、產(chǎn)物 的外形 和公稱尺寸及其答應(yīng) 公役 ，擠壓溫度及在此溫度下模具材料與被擠壓合金的熱膨脹系數(shù)，產(chǎn)物 斷面上的幾何外形 的特點(diǎn)及其在擠壓和拉伸矯直時(shí)的轉(zhuǎn)變 ，擠壓力的年夜 小及模具的彈塑性變形情形 等身分 。對(duì) 型材來(lái)講 ，一般用以下公式進(jìn)行計(jì)較：

A=A0+M+(KY+KP+KT)A0(4—3—1)

式中 A0——型材的公稱尺寸；

M——型材公稱尺寸的答應(yīng) 誤差 ；

KY——對(duì) 邊沿 較長(zhǎng)的丁字形、槽形等型材來(lái)講 ，斟酌 因?yàn)?拉力感化 而使型材部門尺寸削減 的系數(shù)；

KP——斟酌 到拉伸矯直時(shí)尺寸縮減的系數(shù)；

KT——管材的熱縮短 量。

KT=t·(α- t1)·α1(4—3—2)

式中t和t1——離別 為坯料和模具的加熱溫度；

α和α1——離別 為坯料和模具的線膨脹系數(shù)。

對(duì) 壁厚差很年夜 的型材，其難于成形的薄壁部門及邊沿 尖角區(qū)應(yīng)恰當(dāng) 加年夜 尺寸。對(duì) 寬厚比年夜 的扁寬薄壁型材及壁板型材的?？?，桁條部門的尺寸可按一般型材設(shè)計(jì)，而腹板厚度的尺寸，除斟酌 公式(4—3—1)所列的身分 外，尚需斟酌 模具的彈性變形與塑性變形及整體曲折 ，距離擠壓筒中間 遠(yuǎn)近等身分 。另外 ，擠壓速度，有沒(méi)有 牽引裝配 等對(duì)?？壮叽缫灿斜厝?的影響。

(4)公道 調(diào)劑 金屬的活動(dòng) 速度

所謂公道 調(diào)劑 就是在幻想 狀況 下，包管 成品 斷面上每 個(gè)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)以溝通 的速度流出模孔。盡量采取 多孔對(duì)稱布列，按照型材的外形 ，各部門壁厚的差別 和比周長(zhǎng)的分歧 及距離擠壓筒中間 的遠(yuǎn)近，設(shè)計(jì)不等長(zhǎng)的定徑帶。一般來(lái)講 ，型材某處的壁厚越薄，比周長(zhǎng)越年夜 ，外形 越復(fù)雜，離擠壓筒中間 越遠(yuǎn)，則此處的定徑帶應(yīng)越短。當(dāng)用定徑帶仍難于節(jié)制 流速時(shí)，對(duì) 外形 希奇復(fù)雜，壁厚很薄，離中間 很遠(yuǎn)的部門可采取 促流角或?qū)Я襄F來(lái)加快 金屬活動(dòng) 。相反，對(duì) 那些壁厚年夜 很多 的部門或離擠壓筒中間 很近的處所 ，就應(yīng)采取 阻礙角進(jìn)行彌補(bǔ)阻礙，以減緩此處的流速。另外 ，還可以采取 工藝均衡 孔，工藝余量或 采取 前室模、導(dǎo)流模、改變分流孔的數(shù)量 、年夜 小、外形 和位置來(lái)調(diào)理 金屬的流速。

(5)包管 足夠的模具強(qiáng)度

因?yàn)?擠壓時(shí)模具的工作條件十分卑劣 ，所以模具強(qiáng)度是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分主要 的問(wèn)題。除 公道 安頓?？椎奈恢茫x擇適合 的模具材料，設(shè)計(jì)公道 的模具布局和外形之外，正確 地計(jì)較擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度也是十分主要 的。今朝 計(jì)較擠壓力的公式很多，但顛末批改 的別爾林公式仍有工程價(jià)值。擠壓力的上限解法，也有較好的合用 價(jià)值，用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)較擠壓力對(duì)照 輕便 。至于模具強(qiáng)度的校核，應(yīng)按照產(chǎn)物 的類型、模具布局等離別 進(jìn)行。一般平面模具只需要校核剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強(qiáng)度，舌頭和針尖部門還需要斟酌 抗拉強(qiáng)度等。強(qiáng)度校核時(shí)的一個(gè)主要 的根蒂根基 問(wèn)題是選擇適合 的強(qiáng)度理論公式和對(duì)照 正確 的許用應(yīng)力。最近幾年來(lái)，對(duì) 希奇復(fù)雜的模具可用有限元法來(lái)剖析 其受力情形 與校核強(qiáng)度。

3、 模具設(shè)計(jì)的手藝 條件及根基 要求

模具的布局、外形 和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)較終了 以后 ，要對(duì)模具的加工品質(zhì)、利用 條件提出根基 要求。這些要求主如果 ：

(1)有適中而平均 的硬度，模具經(jīng)淬火、回火處置懲罰 后，其硬度值為40～52HRC(按照模具的尺寸而定，尺寸越年夜 ，要求的硬度越低)。

(2)有足夠高的制造精度，模具的形位公役 和尺寸公役 相符 圖紙的要求(一般按負(fù)公役 制造)，配合尺寸具有精良的交換 性。

鋁型材擠壓工藝條件

1)鑄錠的加熱溫度

鋁的最高答應(yīng) 加熱溫度為550℃，下限溫度為320℃，為了包管 成品 的組織，機(jī)能 ，擠壓時(shí)錠坯的加熱溫度不宜太高 ，應(yīng)盡量下降 擠壓溫度。2)擠壓筒的加熱溫度

模具的成份 多為合金鋼，因?yàn)?導(dǎo)熱性差，為避免發(fā)生 熱應(yīng)力，擠壓前擠壓筒要預(yù)熱，為包管 擠壓抑 品的質(zhì)量，而且 具有精良的擠壓效應(yīng)，擠壓筒溫度可取400℃～450℃。

3)擠壓溫度

熱擠壓時(shí)，加熱溫度通常為 合金熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的0.75～0.95倍，擠壓進(jìn)程 中溫度節(jié)制 在500℃擺布。

4)擠壓速度

擠壓速度快固然 可以提高出產(chǎn)力，但擠壓速渡過(guò) 快會(huì)影響材料的擠壓性和使擠壓溫渡過(guò) 高，是以 必需 節(jié)制 好擠壓速度。斟酌 金屬與合金的可擠壓性，成品 質(zhì)量要求及裝備 的能力限制，本設(shè)計(jì)的擠壓速度取40～60m/min。

5)模具的材質(zhì)

模具應(yīng)具有足夠的耐高溫委靡強(qiáng)度和硬度，較高的耐回火性及耐熱性，足夠的韌性，低的膨脹系數(shù)和精良的導(dǎo)熱性，可加工性，及經(jīng)濟(jì)性。表2-1為鋁合金擠壓模具材料的部門機(jī)能 參數(shù)。