铝型材挤压模具手艺 的成长 及设计软件利用

1、 模具在挤压临盆 中的主要 地位

在现代化的年夜 临盆 中，模具和模具对实现全部 挤压进程 有着十分主要 的意义。模具利用 寿命是评价某一挤压方式 或挤压工艺经济可行的决意 身分 ，模具的设计与制造品质是实现挤压临盆 高产、优良 、低耗、高效、低本钱 的主要 包管 之一。具体显示 在以下几方面。

(1)公道 的模具构造 是实现任何一种挤压工艺进程 的根本，在今朝 的前提 下，还不克不及 想象无挤压筒、无模具的挤压工艺。

(2)模具是包管 产物 成形，具有准确 外形 、尺寸和精度的根基 模具。

(3)模具是包管 产物 表里 外观质量最主要 的身分 之一。

(4)公道 的模具构造 、外形 和尺寸，在必然 水平 上可节制 产物 的内部组织和力学机能 ，出格是在节制 空心制品的焊缝组织和力学机能 方面，分流孔的年夜 小和外形 和 其散布 位置，焊合腔的外形 和尺寸，模芯的构造 等起着决意 性的感化 。挤压垫片、挤压筒和模子的构造 外形 与尺寸，对节制 产物 的粗晶环和缩尾、成层等缺点 也有必然 的感化 。

(5)模具的构造 外形 与尺寸对挤压时金属的流变、挤压温度一速度场、应力一应变场等有很年夜 影响，从而对提高临盆 效力 、产物 品质和削减 能耗有重年夜 感化 。

(6)公道 的模具设计对提高其装卸与改换速度，削减 辅助时候 ，改善劳动前提 和包管 临盆 平安 等方面意义重年夜 。

(7)新型的模具构造 ，对 开辟 新产物 、新工艺，研制新材料和新装备 ，不竭提高挤压手艺 水平起着很年夜 感化 。如扁挤压筒、舌型模、组合模、多层预紧应力模、变断面模等。

(8)高比压优良 圆挤压筒和扁挤压筒及特种型材模和异形管材模的设计与制造手艺 是铝合金挤压临盆 的焦点 和环节手艺 ，其手艺 含量占全部 挤压手艺 的比例很高。

(9)对 中等批量的挤压产物 ，模具的本钱 常常 占挤压总本钱 的30％以上。如将其利用 寿命提高5～10倍，则产物 的本钱 可年夜 幅度下降。

2、 铝型材挤压模具手艺 的成长 水平与趋向

1．铝型材挤压模具手艺 成长 概况

跟着 铝合金挤压材向年夜 型化、复杂化、严密化、多品种、多规格、多用处 标的目的成长 ，对挤压模具提出了愈来愈 高的要求。不但 泛起 了像平面分流组合模、宽展模、庇护模、变断面模等多种新型构造 的模具，研制成功了多种抗拉强度(σb)达1500 MPa以上的高级耐热高强度模具材料，并且 成长 了多种年夜 型的根基 挤压模具，这些模具便于装卸，先辈 靠得住 ，但构造 外形 复杂，尺寸规格年夜 ，难于设计和制造。如200 MN卧式挤压机上配备的口300 mm×1600 mm×2500 mm扁挤压筒，由三层衬套红装而成，外径为Φ3000 mm，净重达l40 t，需要250余吨高级合金钢坯，采取 先辈 的设计理论和计较方式 ，利用 年夜 型的专用装备 和最先辈 的加工方式 才能制造出来，并且 设计加工周期常常 长达一年，耗资l000万元以上。与口300 mm×l600 mm扁挤压筒配套的扁挤压轴、扁挤压垫片、扁压套、扁压型嘴等年夜 型扁挤压模具，也要求构造 新奇 、装卸便利才能知足 临盆 外形 复杂的年夜 型整体宽薄壁板型材的要求。

为了提高模具寿命，成长 挤压手艺 ，各个国度 对模具的设计、制造、利用 和维修等方面都展开 了普遍 的研究，并获得 了可喜的进展。CAD/CAM手艺 已进入适用 阶段。

跟着 科技的提高 、电子计较机手艺 的飞速成长 和挤压理论与手艺 的提高，铝合金挤压模具设计与制造手艺 提高到了一个相当高的水平。表4—1—1列出了国表里 挤压模具手艺 的成长 水和悦主要差距。

表4—1—1 国表里 挤压模具手艺 的成长 水和悦主要差距表

水平

指标

国际先辈 水平

国内今朝 水平

设计理论和

方式

普遍采取 动态热阐明，有限元和电子计较机阐明计较，研发出了多种新构造 模具

根基 采取 传统方式 ，最先 研究和开辟 新理论、新方式 ，最先 正视 新构造 模具研发

CAD/CAM

手艺

普遍推行 利用CAD/CAM手艺 ，并以二维向三维成长 ，开辟 了年夜 量的平面模和组合模及其他构造 模具的利用软件且商品化

已开辟 出简单外形 的平面模和平面分流组合模的二维适用 软件及导流模的利用软件，正向三维推动

新构造 年夜 型

模具

普遍 采取 高压优良 圆、扁挤压筒，固定挤压垫、快速换模装配 及高效反挤压模具

最先 研发扁挤压模具和固定挤压垫及快速改换装配

模具材料

以Hl3及改善 型钢为主，采取 电渣重熔、炉外在线精粹，冶金品质不变靠得住 ，并最先 研制陶瓷、高温顺粉末合金等新型模具材料

以4Cr5MoSiVl替换 3Cr2W8V钢，冶金品质正在慢慢提高，同时最先 开辟 新型模具材料和陶瓷材料

模具加工手艺

机加工、电加工和热加工水平很高，机床的NC/CNC水平 达95%以上，实现全线主动 化临盆

推行机一电一热综合加工方式 ，传统的手工加工法仍据有 必然 比重，机床的NC/CNC水平 为50％阁下

热处置惩罚 手艺

普遍推行 预处置惩罚 、真空和连结 氛围 热处置惩罚 。开辟 出了等温淬火、屡次 回火等新工艺

传统热处置惩罚 方式 占60%以上，最先 采取 真空、连结 氛围 热处置惩罚 工艺，并最先 研发新热

处置惩罚 工艺

外观处置惩罚 手艺

普遍采取 各类 外观处置惩罚 手艺 ，可处置惩罚 窄缝(0.6 mm)模孔，外观硬度可达2500～4000HV

开辟 并正在推行 几种有用 的外观处置惩罚 手艺 ，可处置惩罚 0.76 mm以上的窄缝模孔，外观硬度可达2000～2500HV

临盆 方式及专

业化尺度 化水平

高度专业化集约化临盆 ，专业化尺度 化水平 达85%～95%

多采取 年夜 而全、小而全临盆 方式，专业化、

尺度 化水平 仅40%～50%

模具平均利用

寿命

平面模：30～50吨/每模以上

组合模：20～25吨/每模以上

平面模：l0～20吨/每模

组合模：5～15吨/每模

挤压材制品 率

85%～90%

75%～82%

2．铝型材挤压模具手艺 的成长 趋向

最近几年来，模具手艺 作为铝合金挤压手艺 的一个主要 方面获得 了全球 的普遍正视 ，很多 科学家、专家和工程手艺 人员对模具手艺 的各个范畴 进行了周全 的系统的深切 的阐明研究，并获得了重年夜 的进展。归纳起来，铝合金模具手艺 正向以下几个方面成长 。

1)最先 创建 一门自力 的模具学科，构成 了一套完全 的模具手艺 系统 。

2)研制新的模具材料与改善熔炼、铸造、铸造 、加工和热处置惩罚 工艺连系 起来，依然 是改善 模具材料成长 的标的目的。如离子氮化处置惩罚 和外观硬化处置惩罚 等手艺 的泛起 ，使一些通俗 的模具材料获得了新的成长 。

3)新构造 模具的设计与研制是成长 挤压模具手艺 中的最有生命力的身分 ，是以 ，也是世界列国 研究最活跃的课题，如削减 应力集中的分瓣扁挤压筒的研制，年夜 型挤压轴的镶拼构造 和组合构造 ，主动 装卸和主动 调心的穿孔系统的设计，TAC反挤压模具的设计，各类 平面分流组合模新型构造 的研究等，都被列为很多 国度 的主要 研究课题。

4)跟着 挤压机的年夜 型化，列国 对模具的年夜 型化也正在展开 普遍 的研究。

5)简化模具的装配构造 ，实现主动 化改换与装卸，缩短辅助时候 是实现全机主动 化和临盆 线主动 化陆续化的主要 方面，正愈来愈 获得 挤压工作者的正视 。

6)改善模具的利用 前提 、增强 模具的保护 和提高模具的补缀 手艺 也是今朝 提高模具手艺 的成长 趋向 之一。如追求 杰出的润滑剂和工艺润滑前提 ，用水和液态氮等下降 模温、补焊和机械抛光等手艺 在列国 获得了成长 。

7)利用摹拟 实验 方式 和最新的理论方式 来阐明挤压加工中的应力应变状况 和温度散布 纪律 ，追求 新的模具构造 和校核模具强度也是模具手艺 上的主要 成长 标的目的之一。

8)电子计较机手艺 普遍用于挤压模具手艺 是最主要 最有前程 的成长 趋向之一。挤压模具的电子计较机辅助设计(CAD)是模具优化设计的环节手艺 ，是使模具设计工作由单个的手工的功课 酿成 陆续的主动 化功课 的独一 靠得住 的路子 ，并且 能包管 设计的模具公道 而经济。挤压模具的电子计较机辅助制造(CAM)是将数控机床的机加工、数控电火花一线切割加工、离子氮化处置惩罚 等工序陆续地主动 地进行功课 ，是今朝 最先辈 最有成长 前程 的制模手艺 ，可以预感 ，在不久的未来 ，挤压模具的电子计较机辅助设计和制造(CAD/CAM)将在铝合金挤压手艺 中获得最普遍 的利用。

3、 我国铝材挤压模具近况 与成长

铝材挤压模具的设计制造是一个由产物 模子 到临盆 工艺装备的逆向进程 ，一副模具制造终了 后常常 还需要颠末屡次 的试模进程 ，才能合适成形工艺的需要，到达 产物 的尺寸和质量要求。试模、修模的次数直接影响模具的临盆 本钱 和临盆 周期，若何 尽早 发现设计方案的不公道 处，削减 试模的次数，以知足 市场对模具质量和交货期日趋 刻薄 的要求，成了 一个十分凸起 的问题。 数字摹拟 CAE手艺 的泛起 ，为解决这一问题供给了有力的手艺 支撑 。经由过程 削减 现实 的试模次数，将会年夜 年夜 缩短模具的交货期。在模具设计进程 中增强 前期的阐明仿真，将会提高成形工艺和模具构造 设计的水平，削减 试模的工作量，下降 模具制造本钱 ，缩短模具新产物 的设计制造周期。 我国模具行业现己普遍 地采取 了CAD／CAM手艺 ，在利用中获得 了显著效益。今朝 ，较有范围 的模具企业都已采取 了CAD／CAM手艺 ，在模具设计中甩失落 了图板，采取 CAM手艺 加工复杂模具型面。经济实力较强的模具企业已最先 利用高速加工机床加工模具。