铝材挤压模具设计三个主要 原则及步调

1、 挤压模具设计时应斟酌 的身分

挤压模具设计是介于机械加工与压力加工之间的一种工艺性设计。除 应参考机械设计所需遵守 的原则之外 ，尚需斟酌 热挤压条件下的各类 工艺身分 。

(1)由模型 设计者肯定 的身分

挤压机的布局，压型嘴或模架的选择或设计，模型 的布局和外形尺寸，模型 材料，模孔数和挤压系数，成品 的外形 、尺寸及答应 的公役 ，模孔的外形 、方位和尺寸，模孔的缩短 量、变形挠度、定径带与阻碍系统简直定，和 挤压时的应力应变状况 等。

(2)由模型 制造者肯定 的身分

模型 尺寸和外形 的精度，定径带和阻碍系统的加工精度，概况光洁度，热处置惩罚 硬度，概况渗碳、脱碳及概况硬度转变 情形 ，端面平行度等。

(3)由挤压出产者肯定 的身分

模具的装配及支领情 况，铸锭、模具和挤压筒的加热温度，挤压速度，工艺润滑情形 ，产物 品种及批量，合金及铸锭品质，牵引情形 ，拉矫力及拉伸量，被挤压合金铸锭规格，产物 出模口的冷却情形 ，工模具的对中性，挤压机的节制 与调剂 ，导路的设置，输出工作台及矫直机的长度，挤压机的能力和挤压筒的比压，挤压残料长度等。

在设计前，订定 公道 的工艺流程和选择最好 的工艺参数，综合剖析 影响模具结果 的各类 身分 ，是公道 设计挤压模具的需要 和充裕 条件。

2、 模具设计的原则与步调

在充裕 斟酌 了影响设计的各类 身分 以后 ，应按照产物 的类型、工艺方式 、装备 与模具布局来设计模腔外形 和尺寸，然则 ，在任何情形 下，模腔的设计均应遵照 以下 的原则与步调 。

(1)肯定 设计模腔参数

设计正确的挤压型材图，订定 公道 的挤压工艺，选择恰当 的挤压筒尺寸，挤压系数和挤压机的挤压力，决议模孔数。这一步是设计挤压模具的先决条件，可由挤压工艺人员和设计人员按照出产现场的装备 条件、工艺规程和年夜 型根基 对象 的配备情形 配合 研究决议。

(2)模孔在模型 平面上的公道 安顿

所谓公道 的安顿就是将单个或多个模孔，公道 地散布 在模型 平面上，使之在包管 模型 强度的条件 下取得 最好 金属活动 平均 性。单孔的棒材、管材和对称精良的型材模，均应将模孔的理论重心置于模型 中间 上，各部门壁厚相差差异 和对称性很差的产物 ，应尽量包管 模型 平面x轴和l，轴的上下摆布的金属量年夜 致相等，但也应斟酌 金属在挤压筒中活动 特点，使薄壁部门或难成形部门尽量 接近中间 ，多孔模的安顿主要应斟酌 模孔数量 、模型 强度(孔间距及模孔与模型 边沿 的距离等)，成品 的概况品质、金属活动 的平均 性等问题。一般来讲 ，多孔模应尽量安顿在齐心 圆周上，尽量增年夜 安顿的对称性(相对 挤压筒的X、Y轴)，在包管 模型 强度的条件(孔间距应年夜 于30～50mm，模孔距模型 边沿 应年夜 于25～50mm)，模孔间应尽量紧凑和尽量接近 挤压筒中间 (离挤压筒边沿 年夜 于20～40mm)。

(3)模孔尺寸的公道 计较

计较模孔尺寸时，主要斟酌 被挤压合金的化学成份 、产物 的外形 和公称尺寸及其答应 公役 ，挤压温度及在此温度下模具材料与被挤压合金的热膨胀系数，产物 断面上的几何外形 的特点及其在挤压和拉伸矫直时的转变 ，挤压力的年夜 小及模具的弹塑性变形情形 等身分 。对 型材来讲 ，一般用以下公式进行计较：

A=A0+M+(KY+KP+KT)A0(4—3—1)

式中 A0——型材的公称尺寸；

M——型材公称尺寸的答应 误差 ；

KY——对 边沿 较长的丁字形、槽形等型材来讲 ，斟酌 因为 拉力感化 而使型材部门尺寸削减 的系数；

KP——斟酌 到拉伸矫直时尺寸缩减的系数；

KT——管材的热缩短 量。

KT=t·(α- t1)·α1(4—3—2)

式中t和t1——离别 为坯料和模具的加热温度；

α和α1——离别 为坯料和模具的线膨胀系数。

对 壁厚差很年夜 的型材，其难于成形的薄壁部门及边沿 尖角区应恰当 加年夜 尺寸。对 宽厚比年夜 的扁宽薄壁型材及壁板型材的模孔，桁条部门的尺寸可按一般型材设计，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 模具的弹性变形与塑性变形及整体曲折 ，距离挤压筒中间 远近等身分 。另外 ，挤压速度，有没有 牵引装配 等对模孔尺寸也有必然 的影响。

(4)公道 调剂 金属的活动 速度

所谓公道 调剂 就是在幻想 状况 下，包管 成品 断面上每 个质点应以沟通 的速度流出模孔。尽量采取 多孔对称布列，按照型材的外形 ，各部门壁厚的差别 和比周长的分歧 及距离挤压筒中间 的远近，设计不等长的定径带。一般来讲 ，型材某处的壁厚越薄，比周长越年夜 ，外形 越复杂，离挤压筒中间 越远，则此处的定径带应越短。当用定径带仍难于节制 流速时，对 外形 希奇复杂，壁厚很薄，离中间 很远的部门可采取 促流角或导料锥来加快 金属活动 。相反，对 那些壁厚年夜 很多 的部门或离挤压筒中间 很近的处所 ，就应采取 阻碍角进行弥补阻碍，以减缓此处的流速。另外 ，还可以采取 工艺均衡 孔，工艺余量或 采取 前室模、导流模、改变分流孔的数量 、年夜 小、外形 和位置来调理 金属的流速。

(5)包管 足够的模具强度

因为 挤压时模具的工作条件十分卑劣 ，所以模具强度是模具设计中的一个十分主要 的问题。除 公道 安顿模孔的位置，选择适合 的模具材料，设计公道 的模具布局和外形之外，正确 地计较挤压力和校核各危险断面的许用强度也是十分主要 的。今朝 计较挤压力的公式很多，但颠末批改 的别尔林公式仍有工程价值。挤压力的上限解法，也有较好的合用 价值，用经验系数法计较挤压力对照 轻便 。至于模具强度的校核，应按照产物 的类型、模具布局等离别 进行。一般平面模具只需要校核剪切强度和抗弯强度。舌型模和平面分流模则需要校核抗剪、抗弯和抗压强度，舌头和针尖部门还需要斟酌 抗拉强度等。强度校核时的一个主要 的根蒂根基 问题是选择适合 的强度理论公式和对照 正确 的许用应力。最近几年来，对 希奇复杂的模具可用有限元法来剖析 其受力情形 与校核强度。

3、 模具设计的手艺 条件及根基 要求

模具的布局、外形 和尺寸设计计较终了 以后 ，要对模具的加工品质、利用 条件提出根基 要求。这些要求主如果 ：

(1)有适中而平均 的硬度，模具经淬火、回火处置惩罚 后，其硬度值为40～52HRC(按照模具的尺寸而定，尺寸越年夜 ，要求的硬度越低)。

(2)有足够高的制造精度，模具的形位公役 和尺寸公役 相符 图纸的要求(一般按负公役 制造)，配合尺寸具有精良的交换 性。

铝型材挤压工艺条件

1)铸锭的加热温度

铝的最高答应 加热温度为550℃，下限温度为320℃，为了包管 成品 的组织，机能 ，挤压时锭坯的加热温度不宜太高 ，应尽量下降 挤压温度。2)挤压筒的加热温度

模具的成份 多为合金钢，因为 导热性差，为避免发生 热应力，挤压前挤压筒要预热，为包管 挤压抑 品的质量，而且 具有精良的挤压效应，挤压筒温度可取400℃～450℃。

3)挤压温度

热挤压时，加热温度通常为 合金熔点绝对温度的0.75～0.95倍，挤压进程 中温度节制 在500℃摆布。

4)挤压速度

挤压速度快固然 可以提高出产力，但挤压速渡过 快会影响材料的挤压性和使挤压温渡过 高，是以 必需 节制 好挤压速度。斟酌 金属与合金的可挤压性，成品 质量要求及装备 的能力限制，本设计的挤压速度取40～60m/min。

5)模具的材质

模具应具有足够的耐高温委靡强度和硬度，较高的耐回火性及耐热性，足够的韧性，低的膨胀系数和精良的导热性，可加工性，及经济性。表2-1为铝合金挤压模具材料的部门机能 参数。