大型復雜截面鋁型材模具的寬展結構設計

　　經上機試模證明，這種結構能有效平衡兩個小模芯的受力，型材各處的金屬流量分配較為合理，模具上機出料平穩，料頭整齊，各處壁厚較為均勻，僅小公頭端面處出料略慢，兩個小模芯位置輕微收口，經一次修模調整后，生產的型材成型理想，完全滿足客戶要求。

　　設計實例二：工業型材風車中空機翼(如圖5)

　　模具設計基本參數：擠壓機噸位2500T，擠壓筒直徑φ236mm，擠壓系數23，模具直徑：φ460mm，合金牌號6063，擠壓筒溫度400～430℃，鑄錠溫度,480～510℃，模具溫度460-480℃，擠壓速度8～15m/min。

　　難點分析：該型材幾何尺寸較大，客戶對圓弧部分精度要求較高。該型材如果在3600噸擠壓機(擠壓筒直徑300mm—320mm)上生產的話，較為容易，但是由于受到設備條件的限制，2500噸擠壓機的擠壓筒直徑偏小(φ236mm)，給生產造成了較大的難度，該型材兩邊遠離擠壓中心的位置供料較為困難，出料以后由于流速不均，容易造成圓弧部分變形，難以滿足客戶對圓弧部位尺寸精度的要求。同時，由于模具的橫向橋位跨度過大，模芯處的擠壓死區面積也較大，使模具橋位的抗彎強度大大下降，在擠壓生產過程中，當模具承受較大壓力載荷時，橋位的變形撓度增大，在橋位水滴處形成較大的拉應力，從而造成裂橋報廢。

　　針對上述問題，我們通過采用導流板寬展結構，使型材邊緣部分的供料充足，同時，在導流板與上模之間預留變形間隙，對上模起到保護作用，這種結構能有效提高模具橋位的抗彎強度。

　　我們將導流板(如圖6所示)設計成四孔結構，導流板的中間架橋，分流橋采用斜面向外過渡，目的是為了減小分流孔邊緣部分的金屬流動阻力。上模分流孔設計成八孔結構(如圖7所示)，每個導流板的進料孔分別為上模的兩個分流孔供料，模具結構如圖8所示

　　金屬通過導流板后，進行了第一次預變形，通過調整導流板的進料結構，可使模具各部分的流速更加均勻，另外，在導流板與上模之間留出一定的預變形間隙，當模具受到壓力作用時，導流板可承受大部分變形載荷，從而減少了上模的變形量，極大地改善了上模模橋的應力分布狀態，上模在擠壓過程中所產生的變形撓度大為減小，使模具橋位的抗彎強度大大增加，顯著提高了模具的使用壽命。

　　在實際生產過程中，該模具出料平穩，料頭整齊，型材各處壁厚均勻，各個圓弧位的尺寸精度較高，生產出的型材成型狀況非常理想，模具上機一次合格，大大縮短了交貨周期。

　　難點分析：該型材幾何尺寸較大，形狀復雜，型材兩邊的兩個小公頭已經超出了2500噸擠壓機的擠壓筒直徑(如圖9)，因此，在2500噸擠壓機上生產的難度很大，為了充分發揮2500噸擠壓機的工作潛能，我們經過詳細的強度校核計算，設計了新結構的導流板，通過采用寬展導流模的結構，用2500噸擠壓機成功生產出了滿足客戶需求的合格產品，大大降低了生產成本。

　　該型材雖然在結構上左右對稱，但形狀較為復雜，尤其在內側有7個裝配凹槽，這些凹槽處供料較為困難，在擠壓過程中容易造成收口變形等成型缺陷，同時，由于左右兩個小公頭已經超出了擠壓筒直徑，容易發生嚴重偏壁，甚至導致模芯斷裂報廢，因此，在設計模具時，必須保證模具各部位供料平衡以及模芯的受力平衡。為了使模芯在左右方向上的受力達到平衡，我們設計了大寬展率的導流板，通過沉橋減少了邊緣阻力，使導流板寬展角最大達到38°(如圖10所示)。模具的上模分流孔采用扇面狀均勻分布(如圖11所示)。模具結構如圖12所示。

　　在設計過程中通過經驗公式計算，調整各分流孔的供料面積，使型材各個部位的流速更加均勻，模芯的受力情況得到極大改善，避免了偏壁現象。

　　該模具上機后，總體出料情況較為理想，料頭整齊，壁厚較為均勻，但中橫處偏快，左右凹槽偏慢，造成一定程度的收口變形，經過修模調整后，該模具成功生產出了合格產品。

　　設計實例四：大型工業用散熱器(如圖13所示)

　　模具設計基本參數：擠壓機噸位2500T，擠壓筒直徑?236mm，擠壓系數8，模具直徑：￠460mm;合金牌號6063，擠壓筒溫度400～430℃，鑄錠溫度,490～520℃，模具溫度460-480℃，擠壓速度6～12m/min。

　　難點分析：該散熱器型材有多處裝配位，客戶為了減少后續的機加工成本，對型材的尺寸精度和平面度要求很高，并且，該型材幾何尺寸較大，大大超出了2500噸擠壓機的擠壓筒直徑(如圖13所示)，該散熱器齒位壁厚2.0mm，中橫處壁厚達13mm，由于較難出料的齒位處于遠離擠壓中心的邊緣位置，而處于擠壓中心的中橫處的壁厚較厚，因此，該型材的齒位供料將極為困難，如采用普通模具設計方案，該型材中橫部分的流速會很快，將難以控制，而齒位很可能因流速過慢而造成塞模，甚至偏齒。為了解決流速控制的難題，必須設計超大寬展角的導流板，我們在2500噸擠壓機上采用了新穎的“兩級復合導流板”結構。

　　一級導流板如圖14所示，該導流板采用中間架橋的兩孔結構，并向兩側進行大角度寬展，寬展角達41.3°。二級導流板如圖15所示，該導流板采用10孔結構，型材流速過快的中橫處被橋位完全遮擋，同時加大兩端齒位處分流孔的供料面積，通過經驗公式計算，我們將齒位處分流孔與中橫處分流孔的面積比例設計為1.8：1。同時，齒位處分流孔采用直沖供料和沉橋的結構，如圖15所示。模具結構如圖16所示。

　　該模具的兩級導流板結構，能最大限度的合理分配金屬流量和流速，當金屬進入一級導流板后，遇到二級導流板橋位的阻擋，金屬將更多的向兩端的齒位處分流，從而實現模具的流速和流量控制。

　　該模具加工完成后，上機一次合格，型材成型非常理想，齒位供料充足，中橫處的流速得到有效控制，料頭整齊，尺寸精度和平面精度較高，完全滿足客戶的要求。

　　4、小結：

　　對于寬厚比較大的扁寬型材，模具采用導流板寬展結構，能有效擴展金屬在模具中的流動范圍，金屬在經過導流板進行第一次寬展預變形后，再進入上模分流孔進行第二次分流，模具的供料結構更為均勻合理，這種結構能顯著改善型材出料的成型度，同時大大提高模具的強度和穩定性，在實際生產過程中，寬展模能夠使擠壓機的工作潛能發揮到最大程度，使“小機出大料”的生產難題在很大程度上得到有效解決。

　　設計實例三:工業型材結構立柱(如圖9)

　　模具設計基本參數：擠壓機噸位2500T，擠壓筒直徑φ236mm，擠壓系數12，模具直徑：φ460mm，合金牌號6063，擠壓筒溫度400～430℃，鑄錠溫度,480～510℃，模具溫度460-480℃，擠壓速度8～15m/min。【完】

上一頁12下一頁