复杂高难度工业铝型材挤压模具设计实例

最近几年来，国内铝挤压行业在高速成长 的同时，市场竞争也日益 白热化，因为 遭到 国度 对房地产行业的调控政策影响，通俗 的建筑型材市场增进 幅度有限，而工业用铝型材的市场份额却在逐年增进 ，市场对年夜 尺寸的复杂截面工业铝型材的需求量正在快速上升，这类型材因为 结构复杂，临盆 难度较年夜 ，对模具的要求较高，模具结构设计的公道 性是临盆 进程 中的最关头问题。

我们经由过程 赓续 更新模具设计理念，优化模具结构，使模具的挤压机能 显著提高，在现实 临盆 进程 中获得 了精良的结果 ，本文经由过程 临盆 实践进程 中的几个具体的模具设计实例，来简单谈谈复杂挤压模的结构设计。

设计实例一，工业用热互换器（如图1）

模具设计根基 参数：挤压机吨位2500T，挤压筒直径236mm，棒径228，挤压系数15，模具直径：￠460

难点阐发：该型材几何尺寸较年夜 ，型材外接圆超越 了2500吨挤压机模具进料孔极限，属于典型的“小机出年夜 料”环境。而且，该型材有九个空腔，外形 复杂，这类型材在临盆 进程 中最年夜 的难点是模具强度问题，因为 九个小模芯的受力很难平衡，在受力不均的环境下，模芯轻易 发生严重偏壁，乃至 断裂，另外 ，因为 型材中央 的空腔较年夜 ，模具的挤压死区面积过年夜 ，造成挤压力升高，模具变形较年夜 ，在临盆 进程 中极易呈现斜角，海浪 等缺点 ，乃至 模具会发生裂桥报废。为了有用 避免上述问题的发生 ，必需 要从改善模具的供料结构入手，使模具各部门的供料平均 ，模芯受力平衡。是以 ，我们在设计模具时采纳“前导孔”的模具结构，如图2所示，上模剖视图如图3所示。

前导孔结构可以有用 改善进料的平衡 性，同时，可以年夜 年夜 下降 挤压力，提高模具的整体强度，模具中央 遍地 模芯位置采取 背孔沉桥的结构，使金属分派 加倍 公道 ，模芯的受力状态 获得 有用 平衡，模具的遍地 死区位置的供料环境获得 显明改善。经由过程 临盆 实践证实 ，该模具上机后出料安稳 ，料头整洁 ，遍地 壁厚平均 ，挤压力较低，型材成型精良，仅两侧翅壁处呈现启齿 ，在经由 修模调剂 后，临盆 出的型材遍地 尺寸完全知足 客户利用 要求，每套模具的利用 寿命到达 80吨以上。

设计实例二，工业铝型材年夜 型结构立柱（如图4）

根基 参数：

挤压机吨位5000T，挤压筒直径?364mm，棒径355，挤压系数25，模具直径：615

难点阐发：该型材几何尺寸较年夜 （如图4），客户对圆弧部门精度要求较高。各个空腔和 螺丝孔均有严酷装配要求，同时，因为 该型材包括 10个小空腔，阁下 两侧最边沿 的空腔已 处于模具最年夜 进料孔的边沿 ，是以 模芯的受力难以平衡，极易发生严重偏壁影响成型，乃至 发生模芯断裂。该型材假如 在7000吨挤压机（挤压筒直径400以上）上临盆 的话，难度不年夜 ，然则 因为 遭到 装备 前提 制约，5000吨挤压机的挤压筒偏小，临盆 难度较年夜 。该型材双方 阔别 挤压中间 的位置供料较为艰巨，出料今后 因为 流速不均，轻易 造成圆弧部门变形，难以知足 客户对圆弧曲线精度的要求。同时，因为 模具桥位跨度年夜 ，使模具桥位的抗弯强度年夜 年夜 下降，在临盆 进程 中，当模具承受较年夜 挤压载荷时，桥位的变形挠度较年夜 ，在桥位水滴处构成 拉应力，造成模芯变形，乃至 裂桥报废。

针对上述问题，我们经由过程 采取 “ 前导孔” 宽展结构，使型材边沿 部门的供料足够 ，我们经由过程 调剂 进料孔面积使模芯的受力获得 有用 平衡，同时，经由过程 改善 桥墩的支持 结构来提高模具桥位的抗弯强度。

我们将分流孔设计成12孔结构，前导孔采取 斜面向外过渡，减小分流孔边沿 部门的金属活动 阻力，增年夜 边沿 的供料。（如图5所示）。

当金属经由过程 前导孔进行了第一次预变形后，再经由过程 度 流孔进行第二次预变形，最后经由过程 工作带实现挤压成型，在这个进程 中，金属的变形是渐进的，是以 ，变形抗力相对较小，模具各部门的流速加倍 平均 ，型材成型度获得 显明改善。在现实 临盆 进程 中，该模具出料安稳 ，料头整洁 ，型材遍地 壁厚平均 ，各个圆弧位的尺寸精度较高，临盆 出的型材成型状态 极度抱负，模具上机一次及格 ，年夜 年夜 缩短了交货周期。

设计实例三，年夜 型LED灯管（如图6）

根基 参数：

挤压机吨位5000T，挤压筒直径?364mm，棒径?355，挤压系数17，模具直径：￠615

难点阐发：该型材几何尺寸较年夜 ，直径达263mm，分为表里 两层模芯，共17个空腔，外形 复杂。一般环境下，这类结构的型材假如 直径较小的话，临盆 难度不年夜 ，然则 在直径较年夜 的环境下，模具中间 的挤压死区面积过年夜 ，造成挤压力升高，模具轻易 发生裂桥报废。斟酌 到上述难点，我们在经由 具体 的强度校核计较后，采取 了上中下三层“模中模” 的设计结构，同时经由过程 采取 “前导孔”来下降 挤压力，分流孔如图七所示。模具剖视图如图八所示。

“模中模结构”是较为少见的非凡 模具结构，该结构可使 电火花的加工量年夜 年夜 削减 ，简化加工难度，缩缩短加工周期。我们所采取 的“模中模”结构较好的解决了各个模芯位置的供料平衡问题，使模芯的受力到达 平衡。型材各个部位的流速平均 ，模具的应力散布 状态获得 极年夜 改善，年夜 年夜 提高了模具利用 寿命。上模和中模的分化 结构如图九和图十所示。

该模具上机后，出料环境抱负，挤压力不高，料头整洁 ，壁厚较为平均 ，然则 螺丝孔处尺寸偏年夜 ，在经由 修模调剂 后，该模具临盆 状态 精良，成功临盆 出了及格 产物 。

设计实例四，年夜 型复杂散热器（如图11所示）

根基 参数：

挤压机吨位5000T，挤压筒直径?364mm，棒径?355mm，挤压系数17，模具直径：￠530mm.

难点阐发：该散热器型材几何尺寸较年夜 ，而且 有多处装配位，在齿上还散布 有六个较小的空腔。从手艺 上看，该散热器型材的临盆 难度很年夜 ，首要 问题是“偏齿”现象难以有用 避免，在临盆 进程 中，一旦发生偏齿现象，模具将很快报废。是以 ，该模具在设计进程 中的焦点 问题是齿的受力平衡问题。

为认识 决偏齿问题，我们在5000吨挤压机上，采取 了九个分流孔的模具设计方案。为了下降 挤压力，该方案一样 采取 了“前导孔”的结构设计，如图12所示。

从图平分 流孔的结构 和 型材在模具中的摆放位置来看，每一个小公头在各个偏向 上均有分歧 的分流孔为其供料，使小公头在各个偏向 上的受力获得 平衡和抵消。避免了公头偏壁现象，同时，各个散热齿在分歧 偏向 上的受力也经由过程 度 流孔获得 平衡，避免了偏齿现象的发生。经由过程 临盆 实践证实 ，该模具上机后出料安稳 ，料头整洁 ，各个散热齿的壁厚平均 ，成型环境精良，临盆 出的产物 完全知足 客户的利用 要求。

总结：

采取 前导孔的模具结构能有用 扩大 金属在模具中的活动 规模，金属在经由 前导孔后，进行第一次宽展预变形，然后金属再进入上模分流孔进行第二次分流，金属在经由 两次分派 以后 ，模具的供料比例更加 平均 公道 ，可以显著改善型材出料的成型度，前导孔结构因为 增年夜 了分流比，是以 挤压力年夜 幅下降 ，使模具的强度和不乱 性都获得 显明提高。在现实 临盆 进程 中，我们经由过程 普遍 利用 前导孔的宽展模具，使挤压机的工作潜能获得 充裕 阐扬，削减 了模具试模次数，特别 对 一些难度较年夜 的型材，显明缩短了交货周期。