鋁合金擠壓模具技術(shù)演示文稿

鋁合金擠壓模具技術(shù)演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五鋁合金擠壓模具技術(shù)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓設(shè)備擠壓筒與擠壓墊擠壓模具（模具分類(lèi)、模具結(jié)構(gòu)、模具

材料、模具設(shè)計(jì)原則、模具制造工藝等）目錄現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五加熱爐擠壓機(jī)輔助機(jī)構(gòu)5.1擠壓設(shè)備現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五加熱爐燃料爐：油爐和煤氣爐

特點(diǎn)：加熱效率高、成本低、投資少中小企業(yè)采用；爐溫不易控制、勞動(dòng)條件差、自動(dòng)化程度低電阻加熱爐：爐溫易于控制，加熱質(zhì)量好，占地面積少，勞動(dòng)條件好，自動(dòng)化程度較高；加熱效率較低、成本高、投資大感應(yīng)加熱爐：主要使用50Hz工頻感應(yīng)加熱爐。加熱速度快，體積小，耗電少，自動(dòng)化程度高現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五燃料爐現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五電阻加熱爐現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五感應(yīng)加熱爐現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分：立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)按傳動(dòng)方式分：機(jī)械式擠壓機(jī)、油壓機(jī)、水壓機(jī)按穿孔系統(tǒng)分：不帶穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)、內(nèi)置式穿孔擠壓機(jī)、外置式穿孔擠壓機(jī)按模具裝置分：鎖鍵式、滑動(dòng)模座式、回旋模座式現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓機(jī)的分類(lèi)及應(yīng)用現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓機(jī)模座：用于組裝模具?？v動(dòng)式、橫動(dòng)式供錠機(jī)構(gòu)：直線式、回轉(zhuǎn)式擠壓墊與壓余分離裝置制品牽引機(jī)構(gòu)鋸切裝置拉矯裝置轉(zhuǎn)動(dòng)式、聯(lián)合式現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.1.1正向擠壓機(jī)立式擠壓機(jī)

立式擠壓機(jī)可以生產(chǎn)出壁厚均勻的薄壁管材，其運(yùn)動(dòng)部件和出料方向與地面垂直，占地面積小，到要求建筑較高的廠房和很深的地坑，只適用于小型擠壓機(jī)?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.1.1正向擠壓機(jī)臥式擠壓機(jī)

目前管、棒、型材擠壓普遍采用臥式油壓擠壓機(jī)。擠壓機(jī)按其用途分為單動(dòng)擠壓機(jī)和雙動(dòng)擠壓機(jī)。其中單動(dòng)擠壓機(jī)是國(guó)際上最普遍使用的擠壓機(jī)?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五臥式擠壓機(jī)現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.1.2反向擠壓機(jī)

反向擠壓機(jī)按擠壓方法分為正、反兩用和專(zhuān)用反向兩種型式，每種又可分為單動(dòng)（不帶獨(dú)立穿孔裝置）和雙動(dòng)（帶獨(dú)立穿孔裝置）兩種。反向擠壓機(jī)按其本本體結(jié)構(gòu)大致可分為三大類(lèi)：擠壓筒剪切式、中間框架式和后拉式。現(xiàn)代反向擠壓機(jī)采用預(yù)應(yīng)力張力柱結(jié)構(gòu)，普遍采用快速更換擠壓軸和模具裝置、擠壓筒座“X”型導(dǎo)向，橫軸移動(dòng)滑架快速鎖緊裝置，設(shè)有穿孔針情理裝置已經(jīng)模環(huán)清理裝置?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.1.2反向擠壓機(jī)擠壓筒剪切式

擠壓筒剪切式的特點(diǎn)是前梁和后梁固定，通過(guò)4根張力柱連成一個(gè)整體，在擠壓筒移動(dòng)梁（也稱(chēng)擠壓筒座）上，安設(shè)有壓余剪切裝置?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓筒剪切式5.1.2反向擠壓機(jī)現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五中間框架式

用于正反兩用擠壓機(jī)，其特點(diǎn)是前梁和后梁固定，通過(guò)四根張力柱連接成一個(gè)整體。在前梁和擠壓筒移動(dòng)梁之間安設(shè)有壓余剪切用的活動(dòng)框架，剪刀就設(shè)置活動(dòng)框架上。5.1.2反向擠壓機(jī)現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五后拉式

中間梁固定，前后梁是通過(guò)4根張力柱連成一個(gè)整體的活動(dòng)梁框架。現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.1.3冷擠壓機(jī)現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五輔助機(jī)構(gòu)

熱剪機(jī)：用于將加熱后的長(zhǎng)錠按要求剪切成定尺短錠熱剝皮機(jī)：用于反向擠壓前，將已加熱好的鑄錠表皮剝?nèi)D壓機(jī)機(jī)后輔機(jī)：包括淬火裝置、中斷鋸、牽引機(jī)、固定出料臺(tái)、出料運(yùn)輸機(jī)、提升移料機(jī)、冷床、張力矯直機(jī)、張力矯直輸送裝置、貯料臺(tái)、鋸床輸送輥道、成品鋸、定尺臺(tái)、檢查臺(tái)現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.2擠壓筒與擠壓墊擠壓筒5.2.1擠壓筒

容納錠坯，承受擠壓桿傳給錠坯的壓力并同擠壓桿一起限制錠坯，使之承受壓力后只能從擠壓?？讛D出的擠壓工具?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓筒的結(jié)構(gòu)形式

為了改善受力條件，使擠壓筒中的應(yīng)力分布均勻，增加承載能力，提高其使用壽命，絕大多數(shù)擠壓筒是用兩層以上的襯套，以過(guò)盈配合，熱裝組合在一起構(gòu)成的。擠壓筒襯套的層數(shù)應(yīng)根據(jù)其工作內(nèi)套的最大壓力來(lái)確定?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓筒的加熱方式

為了使金屬流動(dòng)均勻和擠壓筒免受過(guò)于劇烈的熱沖擊，擠壓筒在工作前應(yīng)進(jìn)行預(yù)加熱，在工作時(shí)應(yīng)保溫。目前，一般采用裝在擠壓筒襯套中的電感應(yīng)加熱和電阻絲外加熱器加熱?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓筒工作內(nèi)套的結(jié)構(gòu)（1）按工作內(nèi)套的外表面結(jié)構(gòu)可分為圓柱形、圓錐形和臺(tái)肩圓柱形?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五（2）按內(nèi)套的整體性，可分為整體內(nèi)套和組合內(nèi)套。在組合內(nèi)套中又分為圓柱形組合、錐形組合、分瓣組合三種?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五（3）按內(nèi)腔形狀分為圓形、扁形和其他形狀?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五在擠壓筒內(nèi)將擠壓桿與錠坯隔開(kāi)并傳遞擠壓力用的擠壓工具。其作用是減少擠壓桿端面的磨損，隔離錠坯對(duì)擠壓桿的熱影響。擠壓墊的結(jié)構(gòu)形式

在擠壓鋁合金時(shí)，為了減少擠壓墊片與金屬之間粘結(jié)摩擦，一般采用帶凸緣（工作帶）的墊片。5.2.2擠壓墊現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.2.2擠壓墊現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.2.2擠壓墊現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.3.1擠壓模具分類(lèi)

（1）按模孔壓縮區(qū)斷面形狀可以分為：平流模、錐形模、流線行模和雙錐模等5.3擠壓模具現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.3.1擠壓模具分類(lèi)

（2）按被擠壓的產(chǎn)品品種可分為棒材模、普通實(shí)心材模、壁板模、變斷面型材模和管材模、空心型材模等。（3）按?？讛?shù)目可分為單孔模和多孔模。（4）按擠壓方法和工藝特點(diǎn)可分為熱擠壓模、冷擠壓模、靜液擠壓模、反擠壓模、連續(xù)擠壓模、水冷模、寬展模、臥式擠壓機(jī)用模和立式擠壓機(jī)用模。

現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.3.1擠壓模具分類(lèi)（5）按模具結(jié)構(gòu)可分為整體模、分瓣模、可卸模、活動(dòng)模、舌型組合模、平面分流組合模、嵌合模、插架模、前置模、保護(hù)模等。a—平面模；b—平面分流組合模；c—叉架式組合模；d—舌形模（橋模）現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五（6）按擠壓模具外形結(jié)構(gòu)可分為帶倒椎體的錐模、帶凸臺(tái)的圓柱模、帶正椎體的錐模、帶倒椎體的錐形—中間椎體壓環(huán)模、帶倒椎體的圓柱—錐形模、加強(qiáng)模等。5.3.1擠壓模具分類(lèi)

上述分類(lèi)方法是相對(duì)的，往往是一種模具同時(shí)具有上述分類(lèi)方法中的幾種特征。此外，一種模具形式又可根據(jù)具體的工藝特點(diǎn)、產(chǎn)品形狀等因素分成幾個(gè)小類(lèi)，如棒模又可分為圓棒模、方棒模、六角棒模和異形棒?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

擠壓模具包括模子、模墊、穿孔針等，是直接參與金屬塑性成形的工具。期特點(diǎn)是品種規(guī)格多，結(jié)構(gòu)形式多，需經(jīng)常更換，工作條件極為惡劣，消耗量很大。因此，應(yīng)千方百計(jì)提高模具壽命，減少消耗，降低成本。5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓模結(jié)構(gòu)要素A模角α

模角大小對(duì)擠壓制品的表面質(zhì)量與擠壓力都有很大影響。平模的模角等于90°。其特點(diǎn)是在擠壓時(shí)形成較大的死去，可阻止鑄錠表面的雜質(zhì)、缺陷、氧化皮等流到制品表面，以獲得良好的制品表面。采用平模擠壓時(shí)消耗的擠壓力較大，模具易產(chǎn)生變形，使?？鬃冃』?qū)⒛＞邏簤摹臏p少擠壓力、提高模具使用壽命的角度來(lái)看，應(yīng)使用錐形模。5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓模結(jié)構(gòu)要素B定徑帶長(zhǎng)度h定和直徑d定定徑帶又稱(chēng)工作帶，是模子中垂直模子工作端面并用以保證擠壓制品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的區(qū)段。

定徑帶直徑d定是模子設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)d定大小的基本原則是：在保證擠制出的制品冷卻狀態(tài)下不超出圖紙規(guī)定的制品公差范圍的條件下，盡量延長(zhǎng)模具的使用壽命。

定徑帶長(zhǎng)度h定應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（立式或臥式)、被擠壓的金屬材料、產(chǎn)品的形狀和尺寸等因素來(lái)確定

現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五擠壓模結(jié)構(gòu)要素C出口直徑d出或出口喇叭錐

模子的出口部分是保證制品能順利通過(guò)模字并保證高表面質(zhì)量的重要參數(shù)。若模子出口直徑d出過(guò)小，則易劃傷制品表面，甚至引起堵模，但出口直徑d出過(guò)大，則會(huì)大大削弱定徑帶的強(qiáng)度，引起定徑帶過(guò)早地變形、壓塌、明顯地降低模具的使用壽命。D入口圓角rλ

模子的入口圓角是指被擠壓金屬進(jìn)入定徑帶的部分，即模子工作端面與定徑帶形成的端面角。制作入口圓角rλ可防止低塑性合金在擠壓時(shí)產(chǎn)生表面裂紋和減少金屬在流入定徑帶時(shí)的非接觸變形，同時(shí)也減少在高溫?cái)D壓時(shí)模子棱角的壓塌變形。但是，圓角增大了接觸摩擦面積，可能引起擠壓力增高。

現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)分流組合模實(shí)心平?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五導(dǎo)流孔導(dǎo)流模5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五雙孔模模芯5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五5.3.2擠壓模具結(jié)構(gòu)新結(jié)構(gòu)模具--蝶形?，F(xiàn)在是42頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五蝶形模現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五蝶形模使用性能-大大提高了模芯的抗彎性能；-模芯彈性失效減少；-減小了鑄錠的突破擠壓力；-溫度和工作壓力減少；-擠壓速度提高50%，因而大大提高生產(chǎn)率。蝶形模（ButterflyDie?.）的優(yōu)秀結(jié)構(gòu)適用于用在普通的四孔模上，這很容易用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能得到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擠壓模難以達(dá)到的表面質(zhì)量?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五蝶形模與常規(guī)模擠壓壓力比較現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五多孔模

多孔模即一模多孔，即可以一次擠壓出很多根型材產(chǎn)品，與單孔模相比有以下優(yōu)勢(shì)：(1)提高擠壓產(chǎn)品的生產(chǎn)效率；在擠壓速度相同的情況下，多孔模具較單孔模具的生產(chǎn)效率成倍提高，大大降低了生產(chǎn)成本。(2)提高模具壽命；擠壓模具的失效形式之一是?？椎哪p，模具壽命以?？讛D出余屬材料的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算，理論上多孔模具的壽命將成倍提高。(3)提高模具材料的利用效率，減少模具鋼消耗：高強(qiáng)度耐熱模具鋼是昂貴模具的材料，國(guó)產(chǎn)材料的價(jià)格約26000元/噸左右，進(jìn)口材料的價(jià)格達(dá)到65000元/噸～100000元/噸，多孔模具技術(shù)的采用將大大提高材料的利用效率。

現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五(4)提高成品率；采用多孔模具技術(shù)不僅可咀減小擠壓系數(shù)，降低擠壓力，在壓余不變的情況下，通過(guò)提高鑄錠長(zhǎng)度，可以減少幾何廢料所占比率來(lái)提高型材的成品率。多孔分流模現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五冷卻?，F(xiàn)以液氮冷卻模具技術(shù)加以簡(jiǎn)單介紹液氮冷卻模具技術(shù)是鋁型材在擠壓時(shí)在模具的專(zhuān)用模墊上加開(kāi)冷卻通道，通過(guò)控制系統(tǒng)在設(shè)定的通道開(kāi)度下，液氮通過(guò)冷卻通道噴射在模具的表面，吸收鋁棒帶來(lái)的熱量，直接降低模具溫度，使模具溫度、型材出料口溫度保持在穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)，達(dá)到提高擠壓速度的目的；同時(shí)，液氮?dú)饣?，體積膨脹600多倍，將出料口型材周?chē)目諝馀砰_(kāi)，形成惰性保護(hù)，提高型材表面光潔度。其技術(shù)基本原理示意圖如圖1所示?，F(xiàn)在是48頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

液氮的冷卻通道布置應(yīng)盡量保證模具表面上冷卻介質(zhì)均勻分配。目前，最理想的冷卻通道布置是在模子本體上直接機(jī)加工出來(lái)，但由于技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)時(shí)控制比較難，很難實(shí)現(xiàn)氮冷介質(zhì)的均勻分配，至今未見(jiàn)到在工業(yè)應(yīng)用上有良好的效果。因此，在一般工業(yè)應(yīng)用中，大多采用在專(zhuān)用模墊上機(jī)加工出冷卻通道的方法。冷卻通道布置示意圖如圖2。現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五空心型材擠壓模具現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五鋁型材擠壓工模具的性能要求由于鋁合金型材擠壓生產(chǎn)工模具的工作條件十分惡劣，因此，擠壓生產(chǎn)對(duì)工模具的要求非常嚴(yán)格。具體要求如下：(1)高的強(qiáng)度和硬度值。鋁合金型材擠壓生產(chǎn)時(shí)，要求常溫下模具材料σb值大于1500MPa。(2)高的斷裂韌性和沖擊韌性值。在常溫和高溫工作條件下，要求工模具具有高的斷裂韌性和沖擊韌性值，以防止工模具在沖擊載荷或低應(yīng)力條件下產(chǎn)生脆斷。(3)高的耐磨性。在高溫?cái)D壓條件下能抵抗機(jī)械負(fù)荷而不過(guò)早地產(chǎn)生退火和回火現(xiàn)象。在擠壓工作溫度下，模具材料的σs不應(yīng)低于1000MPa。與此同時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間潤(rùn)滑不良和高溫高壓的擠壓生產(chǎn)條件下，模具表面能抵抗因金屬“粘結(jié)”作用而產(chǎn)生的磨損。(4)高的穩(wěn)定性，工模具在高溫條件下不易產(chǎn)生氧化皮，有抗氧化穩(wěn)定性。5.3.3擠壓模具材料現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五(5)抗激冷、激熱適應(yīng)能力。防止工模具在長(zhǎng)時(shí)間周期循環(huán)擠壓生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)早產(chǎn)生熱疲勞裂紋。(6)良好的淬透性。確保工模具整個(gè)斷面有高且均勻的力學(xué)性能，特別是大型工模具。(7)抗反復(fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)。防止過(guò)早出現(xiàn)疲勞破壞，要求有高的持久強(qiáng)度。(8)高導(dǎo)熱性。防止高溫?cái)D壓過(guò)程中被擠壓坯料和工模具產(chǎn)生局部過(guò)燒或機(jī)械強(qiáng)度損失。(9)具有良好的抗蠕變和可氮化性能。(10)具有一定的抗腐蝕性和小的膨脹系數(shù)。(11)工模具材料在國(guó)內(nèi)應(yīng)較易獲得，并符合經(jīng)濟(jì)原則，即價(jià)廉物美。(12)良好的工藝性能。即工模具材料容易熔煉、鍛造、機(jī)加工和熱處理?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五為提高鋁合金型材產(chǎn)品質(zhì)量，降低擠壓生產(chǎn)成本，提高擠壓模具使用壽命，應(yīng)根據(jù)擠壓型材品種、型材形狀規(guī)格、產(chǎn)量大小、工模具工作條件以及鋼材本身的工藝性能等方面情況，選擇性?xún)r(jià)比高的工模具材料。選擇擠壓工模具材料時(shí)一般考慮以下四個(gè)方面的因素：（1）被擠壓金屬或合金的性能。擠壓生產(chǎn)時(shí)，不同的金屬或合金具有不同的物理-化學(xué)性能，不同的擠壓工藝條件和不同的溫度-速度規(guī)范，因此，擠壓工模具材料應(yīng)根據(jù)被擠壓金屬和合金的特性來(lái)選擇。(2)產(chǎn)品形狀，規(guī)格和品種。不同的產(chǎn)品形狀，規(guī)格和品種，要求不同的工模具材料特性。擠壓圓管、圓棒等形狀簡(jiǎn)單型材時(shí)，5CrNiW，5CrMnMo等中等強(qiáng)度的鋼材或者強(qiáng)度更低的鋼材既能滿(mǎn)足工模具材料要求；擠壓形狀復(fù)雜的空心型材時(shí)，需選用3Cr2W8V和4CrSMoSiVl等較高級(jí)的鋼材來(lái)制造工模具。選擇擠壓模具材料需考慮因素現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五(3)設(shè)備結(jié)構(gòu)、擠壓方法與工藝條件。靜液擠壓時(shí)，工模具在高壓的液體環(huán)境中呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，可用3Cr2WSV等鋼材來(lái)制作工模具；工模具材料與擠壓方法的選擇還有很大關(guān)系，熱擠壓工模具材料要求有較高的熱硬度和熱強(qiáng)度，高的耐磨性和熱穩(wěn)定性等。(4)工模具的結(jié)構(gòu)和尺寸。擠壓普通實(shí)心型材和管材的平面模，可選用3Cr2WSV或5CrNiMo鋼材來(lái)制造工模具，而擠壓空心型材用的平面分流組合模和形狀復(fù)雜的特殊型材模等必須用3Cr2W8V、4Cr5MoSiVl鋼或更高級(jí)的材料來(lái)制造。現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五鋁型材擠壓變形過(guò)程是一個(gè)含彈塑性、剛塑性、黏塑性等多種變形的復(fù)雜熱力耦合過(guò)程，因此，型材擠壓工模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有很高技術(shù)含量的系統(tǒng)工程。5.3.4擠壓模具設(shè)計(jì)原則擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素A由模子設(shè)計(jì)者確定的因素

主要有模子的結(jié)構(gòu)、模子材料、?？讛?shù)和擠壓系數(shù)、制品的形狀、?？椎姆轿缓统叽?、模孔的收縮量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統(tǒng)的確定以及擠壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。B由模子制造者確定的因素

包括模子尺寸和形狀的精度，定徑帶和阻礙系統(tǒng)的加工精度，表面粗糙度，熱處理硬度，表面滲碳、脫碳及表面硬度變化情況，端面平行度等?，F(xiàn)在是55頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五C由擠壓生產(chǎn)者確定的因素

主要有模具的裝配及支承情況，鑄錠、模具和擠壓筒的加熱溫度、擠壓速度、工藝潤(rùn)滑情況，產(chǎn)品品種及批量、合金及鑄錠質(zhì)量，牽引情況，拉矯力及拉伸量，被擠壓合金鑄錠規(guī)格，產(chǎn)品出?？诘睦鋮s情況，工模具的對(duì)中性，擠壓機(jī)的控制與調(diào)整，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，擬定合理的工藝流程和選擇最佳的工藝參數(shù)，綜合分析影響模具效果的各種因素，是合理設(shè)計(jì)擠壓模具的必要和充分條件?，F(xiàn)在是56頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具設(shè)計(jì)的原則與步驟A確定設(shè)計(jì)模腔的工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)正確的擠壓型材圖，擬定合理的擠壓工藝，選擇適當(dāng)?shù)臄D壓筒尺寸，擠壓系數(shù)和擠壓力，決定?？讛?shù)。B?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾?/p>

將單個(gè)或多個(gè)?？?，合理地分布在模子平面上，使之在保證模子強(qiáng)度的前提下獲得最佳金屬流動(dòng)的均勻性。單孔的棒材、管材和對(duì)稱(chēng)良好的型材模，均應(yīng)將?？椎睦碚撝匦闹糜谀Ｗ又行纳希鞑糠直诤裣嗖顟沂夂蛯?duì)稱(chēng)性很差的產(chǎn)品，應(yīng)盡量保證模子平面X軸和Y軸的上下左右的金屬量大致相等，但也應(yīng)考慮金屬在擠壓筒中的流動(dòng)特點(diǎn)，使薄壁部分或難成形處盡可能接近中心，多孔模的布置主要應(yīng)考慮?？讛?shù)目、模子強(qiáng)度（孔間隙及模孔與模子邊緣的距離等）、制品的表面質(zhì)量、金屬流動(dòng)的均勻性等問(wèn)題?，F(xiàn)在是57頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具設(shè)計(jì)的原則與步驟C合理調(diào)整金屬的流動(dòng)速度現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具設(shè)計(jì)的原則與步驟C合理調(diào)整金屬的流動(dòng)速度

現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具設(shè)計(jì)的原則與步驟D保證足夠的模具強(qiáng)度

由于擠壓時(shí)模具的工作條件十分惡劣，所以模具強(qiáng)度是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的問(wèn)題。除了合理布置模孔的位置，選擇合適的模具材料，設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外，精確地計(jì)算擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度也是十分重要的。分流橋下端開(kāi)裂裝吊孔開(kāi)裂擠壓模具失效的主要表現(xiàn)形式：磨損、變形、開(kāi)裂。造成模具開(kāi)裂的主要原因：應(yīng)力集中和循環(huán)載荷現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件及基本要求現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五棒材模的設(shè)計(jì)

棒材（圓棒、方棒、方角棒）模具是一種簡(jiǎn)單的擠壓模具。鋁合金棒材均用平面模進(jìn)行擠壓，棒模的入口角為直角。

（1）?？讛?shù)目的選擇原則：合理的擠壓系數(shù)λ、足夠的模子強(qiáng)度、良好的制品表面質(zhì)量、金屬流動(dòng)盡可能均勻

（2）?？自谀Ｗ悠矫嫔系牟贾茫翰捎脝慰啄r(shí)，應(yīng)將?？椎闹匦闹糜谀Ｗ又行纳希捎枚嗫啄r(shí)，應(yīng)將多孔模的理論重心均勻分布距模子中心和擠壓筒邊緣有合適距離的同心圓周上，同心圓直徑D同與擠壓筒直徑之間的關(guān)系由以下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式來(lái)確定：

現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五棒材模的設(shè)計(jì)（3）?？壮叽绲拇_定：

（4）工作帶長(zhǎng)度的確定：主要根據(jù)棒材的斷面尺寸和合金性質(zhì)及擠壓機(jī)的噸位等來(lái)確定工作帶的長(zhǎng)度。擠壓鋁合金棒材時(shí)，工作帶長(zhǎng)度一般取2~8mm,最大不超過(guò)10mm。（5）棒模的強(qiáng)度校核：對(duì)于多孔模，需對(duì)?？字g和?？着c模子邊緣的危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度進(jìn)行校核，而在使用通用的大孔徑模墊和墊環(huán)的情況下，還需計(jì)算抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。

現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五普通型材模的設(shè)計(jì)

普通型材模主要用單孔或多孔的平面模來(lái)進(jìn)行擠壓。為了提高擠壓制品的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)型材模具時(shí)，除了要選擇足夠強(qiáng)度的模具結(jié)構(gòu)外，還需考慮?？椎奈恢?，?？字圃斐叽绲拇_定和選擇保證型材斷面各部位的流動(dòng)速度均勻的方法。

（1）

模孔在模子平面上的合理配置（單孔擠壓）

現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五普通型材模的設(shè)計(jì)（1）

?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠砼渲茫ǘ嗫讛D壓）

現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五普通型材模的設(shè)計(jì)

（2）普通型材模孔形狀與加工尺寸的設(shè)計(jì)

普通型材模孔尺寸一般按下式來(lái)計(jì)算，即

對(duì)鋁及鋁合金，上式中的系數(shù)Ky和Kp可按下表來(lái)選擇。式中的其他參數(shù)如公差，線膨脹系數(shù)等可在有關(guān)的手冊(cè)中查取。現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五普通型材模的設(shè)計(jì)（3）

控制型材各部分流速均勻性的方法A通過(guò)改變?？坠ぷ鲙У膸缀涡螤钆c尺寸B阻礙角的作用C采用促流角（助力錐或供料錐）來(lái)均衡金屬流速D采用平衡孔或工藝余量均衡金屬流速E采用多孔對(duì)稱(chēng)布置模孔法均衡金屬流速

（4）型材模具強(qiáng)度校核：用平面模擠壓雙孔扁條型材或懸臂部分很長(zhǎng)的半空心槽形型材時(shí)，必須對(duì)模子進(jìn)行抗彎強(qiáng)度校核

現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五分流組合模的設(shè)計(jì)

（1）分流組合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類(lèi)分流組合模是擠壓機(jī)上生產(chǎn)各種管材和空心型材的主要模具形式，其特點(diǎn)是將針（模芯）放在模孔中，與?？捉M合成一個(gè)整體，針在模子中猶如舌頭一樣。現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五分流組合模的設(shè)計(jì)

（2）分流組合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五焊合室形狀a－圓形的；b－蝶形的；c－焊合室剖面圖1－分流孔；2－焊合室；3－死區(qū)

模芯定徑帶的結(jié)構(gòu)形式

分流組合模的設(shè)計(jì)現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五應(yīng)用平面分流模導(dǎo)流成形技術(shù)的新式擠壓模該技術(shù)是以平面分流為主要研究對(duì)象，主要是在焊合腔下增加導(dǎo)流孔，使變形金屬能更容易成型（見(jiàn)圖1），導(dǎo)流孔的設(shè)計(jì)必須要保證有足夠的深（厚）度和合理的形狀。為此，將帶有焊合腔、導(dǎo)流孔和型孔的下模分成兩部分：帶有焊合腔、導(dǎo)流孔的中模以及帶有型孔的下模?，F(xiàn)在是71頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五可能存在的問(wèn)題及解決辦法（1）可能引起擠壓力增加（2）模芯的穩(wěn)定性減少由于模厚增加，模芯長(zhǎng)度增加，導(dǎo)致模芯剛度降低，在非均勻壁厚的制品中，產(chǎn)生的側(cè)向壓力有可能導(dǎo)致模芯偏移。但若設(shè)計(jì)時(shí)加以注意，注意消除和克服對(duì)模芯產(chǎn)生側(cè)壓的因素，則模芯是穩(wěn)定的?？傊瑪D壓模具設(shè)計(jì)要訣：孔隨形走，避焊定橋，預(yù)配流量，定徑微調(diào)現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

106XC型材位于車(chē)體側(cè)板部位，屬于大型、多腔、薄壁、扁寬型材。型材最大外接圓直徑D外=500mm，供料長(zhǎng)度24.6m，型材各處壁厚相差較大，最大壁厚4.5mm，最小壁厚1.5mm，型材寬487.4mm，屬于難成行型材。實(shí)例分析：106XC軌道列車(chē)車(chē)體型材擠壓模具設(shè)計(jì)現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

分級(jí)導(dǎo)流、多級(jí)分流的型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分級(jí)導(dǎo)流、多級(jí)分流的型腔設(shè)計(jì)技術(shù)通過(guò)：a）分層次設(shè)計(jì)導(dǎo)流腔、導(dǎo)流槽；b）設(shè)計(jì)不同橋?qū)?、橋高組合，與分層次的導(dǎo)流腔、導(dǎo)流槽配合，調(diào)節(jié)金屬流動(dòng)，保證金屬在模具寬展方向上的均勻流動(dòng)和完全填充，同時(shí)降低擠壓阻力。現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

分級(jí)孔及模橋結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)斜筋節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)分流孔中心位置；分流孔面積由中心向兩側(cè)逐漸增大，且分流孔距型材距離也逐漸減?。辉娇拷鼉蓚?cè)，分流橋降橋量越大，并且分流橋?qū)挾戎饾u減窄?，F(xiàn)在是76頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模芯設(shè)計(jì)選用錐臺(tái)式模芯結(jié)構(gòu)；模芯設(shè)計(jì)比焊合室平面高1.5mm；H處引流通孔設(shè)計(jì)為18mm×10mm，J處及中間立筋處設(shè)計(jì)為20mm×10mm；引流斜槽設(shè)計(jì)為26°左右喇叭狀且引流斜槽伸入分流孔深度與倒橋角深度大致相當(dāng)?，F(xiàn)在是77頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五焊合室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊合室采用二級(jí)焊合室結(jié)構(gòu)。一級(jí)焊合室高34mm，選用蝶形焊合室結(jié)構(gòu)；二級(jí)焊合室高6mm，型材斜筋連接節(jié)點(diǎn)處，二級(jí)焊合室寬度適當(dāng)縮窄；型材兩端二級(jí)焊合室擴(kuò)寬；型材平模部二級(jí)焊合尺寸也較窄?，F(xiàn)在是78頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五

模孔及工作帶尺寸設(shè)計(jì)?？壮叽绱_定為型材尺寸的1.01倍，型材部分截面在經(jīng)驗(yàn)系數(shù)基礎(chǔ)上還加上了適當(dāng)?shù)男拚?；確定分流橋下、遠(yuǎn)離分流孔、最窄的?？?，最難進(jìn)料部分作為工作帶最低部位，模芯工作帶出口端設(shè)計(jì)比下模?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)1.5～2mm?，F(xiàn)在是79頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五CAE虛擬試模及模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

在擠壓成形過(guò)程中，鋁合金要經(jīng)歷加熱、整體流動(dòng)、分流、焊合、定型、冷卻等多個(gè)交叉耦合階段，采用物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器與手段基本上無(wú)法了解鋁合金的成形機(jī)理和變形規(guī)律。運(yùn)用仿真技術(shù)則可以模擬擠壓成形過(guò)程，揭示金屬的流動(dòng)規(guī)律和各種物理場(chǎng)量的分布、變化情況，可用于指導(dǎo)開(kāi)展模具優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而減少實(shí)際試模次數(shù)，降低試模成本。

擠壓方向現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五Diagram優(yōu)化設(shè)計(jì)方案流程圖現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五計(jì)算機(jī)仿真模擬初始參數(shù)設(shè)置計(jì)算機(jī)仿真模擬模型現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五初始設(shè)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果分析初始設(shè)計(jì)擠出型材圖初始設(shè)計(jì)擠出型材變形分布圖型材上、下大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)凹，八條斜筋不平整。型材上、下大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)、型材八條斜筋變形量均較大，最大變形量達(dá)到8.65mm?，F(xiàn)在是83頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五Diagram

型材中間斜筋部位金屬流速太慢，與此對(duì)應(yīng)，型材右下角平模部位金屬流速48mm/s左右；且型材下邊大面右側(cè)部分與左側(cè)部分流速不均衡，右側(cè)部分金屬流速整體偏快10mm/s以上。模孔出口處金屬流速分布與型材出口處金屬流速分布規(guī)律一致?，F(xiàn)在是84頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果分析模具引流通孔第一次優(yōu)化前后對(duì)比圖模具引流斜槽優(yōu)化前后對(duì)比圖將原來(lái)J處10×20mm的引流通孔調(diào)整為13×23mm；將原來(lái)H處10×18mm的引流通孔調(diào)整為13×21mm增大引流斜槽的斜度，將引流斜槽26°喇叭角調(diào)整為30°現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五Diagram縮窄右下側(cè)及平模部位二級(jí)焊合室尺寸，降低其對(duì)應(yīng)處金屬流速。擴(kuò)寬左下側(cè)部分二級(jí)焊合室尺寸，加大對(duì)左下側(cè)部位金屬供料?，F(xiàn)在是86頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五Diagram型材上、下大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)凹趨勢(shì)緩解，八條斜筋不平整現(xiàn)象得到有效改善。型材各部分變形量大大降低，最大變形量降低近半，說(shuō)明模具優(yōu)化設(shè)計(jì)措施合理。現(xiàn)在是87頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五中間斜筋流速得到較大程度改善但仍偏慢，速度普遍只有20mm/s左右；型材上側(cè)大面左右兩角部A、B處金屬流速偏快，達(dá)到38mm/s以上；型材中間立筋C處及平模部位金屬流速稍快，流速34mm/s左右，因此，還需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果分析將J處引流通孔尺寸由13×23mm調(diào)整為15×25mm，將H處引流通孔尺寸由13×21mm調(diào)整為15×23mm?，F(xiàn)在是89頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五Diagram縮窄左上側(cè)A處對(duì)應(yīng)二級(jí)焊合室尺寸4mm。調(diào)整右上側(cè)B處、立筋C處及平模部位工作帶長(zhǎng)度，B處對(duì)應(yīng)工作帶長(zhǎng)度加長(zhǎng)2mm，立筋C處及平模部位工作帶長(zhǎng)度調(diào)高1mm。B

C

A

現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五第三次優(yōu)化設(shè)計(jì)D

E

擠出型材成型好，各處平整，無(wú)明顯異常變形。除左上側(cè)D處變形量超過(guò)1外，其它部位變形均較小。除D處及E處外，型材其余各處金屬流速基本在31.77±4mm/s范圍內(nèi)?，F(xiàn)在是91頁(yè)\一共有99頁(yè)\編輯于星期五模具強(qiáng)度校核

分流橋最小高度：Hmin=L分流