铝材挤压模具的常见构造 及外形尺度 化设计

1、 挤压模构造 要素的设计

(1)模角α

模角α是挤压模设计中的一个最根基 的参数，它是手印 型 的轴线与其工作端面之间所组成 的夹角。

模角α在挤压进程 中起着十分主要 的感化 ，其年夜 小对挤压抑 品的概况品质与挤压力都有很年夜 影响。平模的模角α等于90°其特点是在挤压时构成 较年夜 的死区，可禁止铸锭概况的杂质、缺点 、氧化皮等流到成品 的概况上，以取得 优秀成品 概况。采取 平模挤压时，耗损的挤压力较年夜 ，模具轻易 发生 变形，使模孔变小或 将模具压坏。从削减 挤压力、提高模具使用寿命的角度来看，应使用锥形模。凭据 模角α与挤压力的关系，当α=45°～60°时，挤压力泛起 最小值，但当α=45°～50°时，由于死区变小，铸锭概况的杂质和脏物可能被挤出模孔而恶化成品 的概况品质。是以 ，挤压铝合金用锥形模的模角一般可取45°～65°。

为了统筹 平面模和锥形模的长处 ，泛起 了平锥模和双锥模，如图4—3—1(c)、(e)所示。双锥模的模角为：α160°～65°：α2=10°～45°。在挤压铝合金管材时，为提高挤压速度，最好取α2=10°～l3°。

挤压铝合金型材多采取 平面模，因其加工比力简单，锥模主要用来挤压铝合金管材。

图为：铝材挤压模具分流桥设计示意图

(2)定径带长度h定和直径d定

定径带又称工作带，是模型 中垂直模型 工作端面并用以包管 挤压抑 品的外形 、尺寸和概况质量的区段。

定径带直径d定是模型 设计中的一个主要 根基 参数。设计d定年夜 小的基来源根基 则是：在包管 挤压出的成品 冷却状况 下不超越 图纸划定 的成品 公役 局限 的前提 下，尽可能 耽误 模具的使用寿命。影响成品 尺寸的身分 许多 ，如温度、模具材料和被挤压金属的材料，成品 的外形 和尺寸，拉伸矫直量和 模具变形情形 等，在肯定 模具定径带直径时一般应凭据 具体情形 侧重 斟酌 个中 的一个或几个影响身分 。D定的较量争论 方式 将鄙人 文中划分论述 。

定径带长度矗宦也是模具设计中的主要 根基 参数之一。定径带长度h定太短 ，成品 尺寸难于不乱 ，易发生 波纹、椭圆度、压痕、压伤等废品。同时，模型 易磨损，会年夜 年夜 下降 模具的使用寿命。定径带长度矗常太长 时，会增年夜 与金属的磨擦 感化 ，增年夜 挤压力，易于粘结金属，使成品 的概况泛起 划伤、毛刺、麻面、搓衣板型海浪 等缺点 。

定径带长度风险 应凭据 挤压机的构造 情势 (立式或卧式)，被挤压的金属材料，产物 的外形 和尺寸等因夙来 肯定 。分歧 产物 模具工作带危常切实其实 定方式 ，将鄙人 文中划分论述 。

(3)出口直径d出或出口喇叭锥

模型 的出口部份 是包管 成品 能顺遂 经由过程 模型 并包管 高概况品质的主要 参数。若模型 出口直径d出太小 ，则易划伤成品 概况，乃至 会引发 堵模，但出口直径d出过年夜 ，则会年夜 年夜 减弱 定径带的强度，引发 定径带过早地变形、压塌、显著地下降 模具的使用寿命。是以 ，在一般情形 下，出口带尺寸应比定径带尺寸年夜 3～6mm，对 薄壁管或变外径管材的模型 此值可恰当 增年夜 。为了增年夜 模型 的强度和耽误 模具的使用寿命，出口带可做成喇叭锥。出口喇叭锥角(从挤压型材分开定径带起头时)可取l°30′～l0°出(此值受锥形端铣刀角度的限制)。分外是对 壁厚小于2mm而外形十分复杂的型材模型 ，为了包管 模具的强度，必需 做成喇叭出口。有时为了便于加工，也可设计成阶梯形的多级喇叭锥。

为了增年夜 定径带的抗剪强度，定径带与出口带之间可以20°～45°的斜面或以圆角半径为1.5～3mm的圆弧毗邻 。

(4)生齿 圆角r入

模型 的进口 圆角是指被挤压金属进入定径带的部份 ，即模型 工作端面与定径带构成 的端面角。建造 生齿 圆角r入可避免 低塑性合金在挤压时发生 概况裂纹和削减 金属在流入定径带时的非接触变形，同时也削减 在高温下挤压时模型 棱角的压塌变形。然则 ，圆角增年夜 了接触磨擦 面积，可能引发 挤压力增高。

模型 进口 圆角r入值的拔取 与金属的强度、挤压温度和成品 尺寸、模型 构造 等有关。挤压铝及其合金时，端面入吵嘴 应取锐角，但迩来也有些厂家，在平面模生齿 处做成r入0.2～0.75mm的进口 圆角；在平面分流组合模的进口 处做成r入0.5～5mm的进口 圆角。

(5)其他构造 要素

除 上述几个最根基 的构造 要素之外，铝合金挤压模具设计构造 要素还包罗有：阻碍角、止推角(或促流角)、阶段变断面型材模中的“料兜”、过渡区、组合模的凸脊构造 、分流孔和焊合的外形 、构造 和尺寸和 穿孔针的锥度和过渡情势 、模型 的外廓外形 和尺寸等，这些要素切实其实 定原则将鄙人 文中划分具体 阐述。

2、 模具的外形尺寸及其尺度 化

此处主要阐述经常使用 棒材模、管材模和 实心断面型材模的外形构造 、尺寸及其尺度 化。空心型材用模具和其他特别构造 和用处 的模具将在后面的有关章节中专门接洽。

1)外形构造

凭据 挤压机的构造 情势 、吨位、模架构造 、成品 的种类和外形 等分歧 ，今朝 普遍 采取 的有以下几种分歧 外形构造 的挤压模。

(1)带倒锥体的锥模。它与模垫一路 安装在模支承内(图4—3—2(a))。这类 外形构造 的模具取得 了普遍 的利用，在7.5～20MN卧式挤压机上采取 来挤压各类 断面外形 的型材，其长处 是具有足够的强度，可节流模具材料。

(2)带凸台圆柱形模具。它直接安装在压型嘴内而不需使用模垫(图4—3—2(b))。这类 构造 的模具主要用于挤压横断面外形 不太复杂的型材。固然 在制造时耗损的钢材略有增添 ，但使用寿命可年夜 年夜 耽误 。

(3)带正锥体的锥模。它直接安装在压型嘴内而不需使用模垫(图4—3—2(c))。这类 构造 的模具用来挤压横断面上带有凸起 部份 的外形 复杂的型材。为了增年夜 支承面，需要制造专用的异形压型嘴。其主要瑕玷 是模具在压型嘴内装配时，需要带有自锁锥体(约4°的锥度)，这会使得模孔的补缀 和挤压后由压型嘴内掏出 模型 的操作变得复杂化。

(4)带倒锥体的锥形中心锥体压环模(图4—3—2(d))。变种构造 的模具主要用于抗震横断面积相昔时 夜 的简单型材。由于 不带模垫，模具直接安装在通俗 的非异形压型嘴内，增年夜 了模型 的曲折 和紧缩 应力，可能致使 模型 的破坏 。这类 构造 的模具利用局限 较窄。

(5)带倒锥的圆柱一锥形模具。模型 与模垫做成一个整体(图4—3—2(e))。这类 构造 的模具主要用来挤压断面带有悬臂部份 (悬臂的高宽比由3：1到6：1)的型材。由于悬臂较长，型材断面的外接圆应跨越 挤压筒直径的0.6倍，在7.5～20MN吨卧式挤压机上，这类 构造 的模型 与专用的异形压型嘴配套使用。

(6)按模支承的外形尺寸制造的增强 式整体模具(图4—3—2(f))。这类 构造 的模具主要用来挤压带有长悬臂部份 的与异形压型嘴或专用垫、环共同使用。由于 加工复杂，本钱 较高，所以这类 构造 的模具只有在特别需要的情形 下才使用。

2)外形尺寸切实其实 定原则

模具的外形尺寸是手印 型 的外圆直径D模和H模和 外形锥角。模具外形尺寸主要由模具的强度肯定 ，同时，还应斟酌 系列化和尺度 化，以便治理 和使用。具体来讲 ，应凭据 挤压机的构造 情势 和吨位、挤压筒的直径、型材在模型 工作平面上的安置 、模孔外接圆的直径、型材断面上是不是 有影响模具和整套东西强度的身分 等来选择模具外形尺寸。

为了包管 模具所必需的强度，保举 用以下的公式来肯定 模具的外圆直径：

D模≈(0.8～1.5)D筒

铝材模具的H模取决于成品 的外形 、尺寸和挤压吨位、挤压筒的直径和 模具和模架的构造 等。在包管 模具组件(模型 +模垫+垫环)有足够的强度的前提 下，模具的厚度H模尽可能 薄，规格应尽可能 少，以便于治理 和使用。一般情形 下，对中、小型挤压机H模取25～80mm，对 80MN以上的年夜 型挤压机，H模可取80～150mm。

模型 的外形锥度有正锥的和倒锥的两种，带正锥的模型 在装模时顺着挤压标的目的放人模支承里，为便于装卸，锥度不克不及 太小，但锥渡过 年夜 ，则模架靠紧挤压筒时，模型 轻易 从模支承中失落 出来，是以 一般取为l°30′～4°。带倒锥文体 模型 在操作时，逆着挤压标的目的装到模支承中，其外圆锥度为3°～l5°，一般情形 下可取6°～l0°，为了便于加工，在锥体的尾部一般加工出10mm摆布的止口部份 。

3)外形尺寸的尺度 化和系列化

现实 临盆 中，在每台铝材挤压机上归整为几种规格的模具，即挤压模具实现了尺度 化和系列化。

尺度 化、系列化的需要 性：

(1)削减 模具设计与制造的工作量，下降 产物 本钱 ，缩短临盆 周期，提高临盆 效力 ；

(2)通用性年夜 ，交换 性强，只需配备几种规格的模支承或模架，可节流模具钢，轻易 备料，便于维修和治理 ；

(3)尺度 化有益 于提高产物 的尺寸精度。

肯定 模具系列的基来源根基 则：

(1)便于装卸、年夜 批量临盆 ，能知足 年夜 临盆 的要求；

(2)能知足 该挤压机上许可临盆 的所有规格产物 品种模具的强度要求；

(3)能知足 制造工艺的要求。

一般情形 下，每台挤压机均采取 2～4种规格的外圆直径D模和厚度H模的尺度 模型 ，(见表4—3—1所示)。

表4-3—1模具外形尺度 尺寸表(参考用)

挤压性能 力

/MN

挤压筒直径

/mm

外径D

/mm

厚度H

/mm

外锥度α

/(°)

7.5

12～15

20～25

30～36

50～60

120～125

200

80/95

φ105，φll5,φ130

φ115,φ130,φ150

φ170,φ200,φ230

φ270,φ320,φ370

φ300,φ360,φ420,φ500

φ500,φ600,φ800

φ650,φ800,φ1100

φ420，φ500，φ580

φ135,φ150,φ180

φ150,φ180,φ210,φ250

φ210,φ250,φ360,φ420

φ250,φ360,φ420,φ560

φ360,φ420,φ560,φ670

φ570，φ670，φ900,φ1300

φ570,φ670,φ900,φ1300,φ1500

φ500,φ600,φ700,φ900，φllOO

20,35,50

35,50,70

50.70.90

50,70,90

60,80,90

80,120,150,180

120,150,200,260

70,120,150

3

3

3

3

6

10

10，15

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