鋁合金擠壓模具技術(shù)

1、鋁合金擠壓裝備與工模具鋁合金擠壓裝備與工模具u擠壓設(shè)備擠壓設(shè)備u擠壓筒與擠壓墊擠壓筒與擠壓墊u擠壓模具（模具分類、模具結(jié)構(gòu)、模具擠壓模具（模具分類、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）材料、模具設(shè)計(jì)原則、模具制造工藝等）目錄目錄v加熱爐加熱爐v擠壓機(jī)擠壓機(jī)v輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)5.1 擠壓設(shè)備擠壓設(shè)備v加熱爐加熱爐燃料爐燃料爐：油爐和煤氣爐油爐和煤氣爐 特點(diǎn)：加熱效率高、成本低、投資少特點(diǎn)：加熱效率高、成本低、投資少中小企業(yè)采用；中小企業(yè)采用；爐溫不易控制、勞動條件差、自動化程度低爐溫不易控制、勞動條件差、自動化程度低電阻加熱爐：電阻加熱爐：爐溫易于控制，加熱質(zhì)量好，占地面積爐溫易

2、于控制，加熱質(zhì)量好，占地面積少，少，勞動條件好，自動化程度較高；勞動條件好，自動化程度較高；加熱效率較低、成加熱效率較低、成本高、投資大本高、投資大感應(yīng)加熱爐：感應(yīng)加熱爐：主要使用主要使用50Hz50Hz工頻感應(yīng)加熱爐。加熱速工頻感應(yīng)加熱爐。加熱速度快，體積小，耗電少，自動化程度高度快，體積小，耗電少，自動化程度高燃料爐燃料爐電阻加熱爐電阻加熱爐感應(yīng)加熱爐感應(yīng)加熱爐q擠壓機(jī)擠壓機(jī)v按結(jié)構(gòu)形式分：立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分：立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī)v按傳動方式分：機(jī)械式擠壓機(jī)、油壓機(jī)、水壓機(jī)按傳動方式分：機(jī)械式擠壓機(jī)、油壓機(jī)、水壓機(jī)v按穿孔系統(tǒng)分：不帶穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)、內(nèi)置式穿按穿孔系統(tǒng)分

3、：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)、外置式穿 孔擠壓機(jī)孔擠壓機(jī)v按模具裝置分：按模具裝置分： 鎖鍵式、滑動模座式、鎖鍵式、滑動模座式、 回旋模座式回旋模座式擠壓機(jī)的分類及應(yīng)用擠壓機(jī)的分類及應(yīng)用q擠壓機(jī)擠壓機(jī)v模座：用于組裝模具。模座：用于組裝模具。 縱動式、橫動式供縱動式、橫動式供錠機(jī)構(gòu)：直線式、回轉(zhuǎn)式錠機(jī)構(gòu)：直線式、回轉(zhuǎn)式v擠壓墊與壓余分離裝置擠壓墊與壓余分離裝置v制品牽引機(jī)構(gòu)制品牽引機(jī)構(gòu)v鋸切裝置鋸切裝置v拉矯裝置轉(zhuǎn)動式、拉矯裝置轉(zhuǎn)動式、 聯(lián)合式聯(lián)合式5.1.1 正向擠壓機(jī)n 立式擠壓機(jī)立式擠壓機(jī) 立式擠壓機(jī)可以立式擠壓機(jī)可以生產(chǎn)出壁厚均勻的生產(chǎn)出壁厚均勻的薄壁管材

4、，其運(yùn)動薄壁管材，其運(yùn)動部件和出料方向與部件和出料方向與地面垂直，占地面地面垂直，占地面積小，到要求建筑積小，到要求建筑較高的廠房和很深較高的廠房和很深的地坑，只適用于的地坑，只適用于小型擠壓機(jī)。小型擠壓機(jī)。5.1.1 正向擠壓機(jī) 臥式擠壓機(jī)臥式擠壓機(jī) 目前管、棒、型目前管、棒、型材擠壓普遍采用材擠壓普遍采用臥式油壓擠壓機(jī)。臥式油壓擠壓機(jī)。擠壓機(jī)按其用途擠壓機(jī)按其用途分為單動擠壓機(jī)分為單動擠壓機(jī)和雙動擠壓機(jī)。和雙動擠壓機(jī)。其中單動擠壓機(jī)其中單動擠壓機(jī)是國際上最普遍是國際上最普遍使用的擠壓機(jī)。使用的擠壓機(jī)。n 臥式擠壓機(jī)臥式擠壓機(jī)5.1.2 反向擠壓機(jī)反向擠壓機(jī) 反向擠壓機(jī)按擠壓方法分為正、反兩

5、用和專用反向兩種型反向擠壓機(jī)按擠壓方法分為正、反兩用和專用反向兩種型式，每種又可分為單動（不帶獨(dú)立穿孔裝置）和雙動（帶獨(dú)立式，每種又可分為單動（不帶獨(dú)立穿孔裝置）和雙動（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：擠壓筒剪切式、中間框架式和后拉式?，F(xiàn)代反向擠壓機(jī)采類：擠壓筒剪切式、中間框架式和后拉式?，F(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、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、擠壓筒座擠壓筒座“X”型導(dǎo)向，橫軸移動滑架快速鎖緊裝置，設(shè)有穿型導(dǎo)向，橫軸移動滑架快速鎖緊裝置，設(shè)有

6、穿孔針情理裝置已經(jīng)模環(huán)清理裝置?？揍樓槔硌b置已經(jīng)模環(huán)清理裝置。5.1.2 反向擠壓機(jī)反向擠壓機(jī) 擠壓筒剪切式擠壓筒剪切式 擠壓筒剪切式的特點(diǎn)是前梁和后梁固定，通過4根張力柱連成一個(gè)整體，在擠壓筒移動梁（也稱擠壓筒座）上，安設(shè)有壓余剪切裝置。 擠壓筒剪切式擠壓筒剪切式5.1.2 反向擠壓機(jī)反向擠壓機(jī) 中間框架式中間框架式 用于正反兩用擠壓機(jī)，其特點(diǎn)是前梁和后梁固定，通過四用于正反兩用擠壓機(jī)，其特點(diǎn)是前梁和后梁固定，通過四根張力柱連接成一個(gè)整體。在前梁和擠壓筒移動梁之間安設(shè)根張力柱連接成一個(gè)整體。在前梁和擠壓筒移動梁之間安設(shè)有壓余剪切用的活動框架，剪刀就設(shè)置活動框架上。有壓余剪切用的活動框架，剪刀

7、就設(shè)置活動框架上。5.1.2 反向擠壓機(jī)反向擠壓機(jī) 后拉式后拉式 中間梁固定，前后梁是通過中間梁固定，前后梁是通過4根張力柱連成一個(gè)整體的活動根張力柱連成一個(gè)整體的活動梁框架。梁框架。5.1.3 冷擠壓機(jī)冷擠壓機(jī)q輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu) 熱剪機(jī)：用于將加熱后的長錠按要求剪切成定尺短錠熱剪機(jī)：用于將加熱后的長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熱剝皮機(jī)：用于反向擠壓前，將已加熱好的鑄錠表皮剝?nèi)內(nèi)D壓機(jī)機(jī)后輔機(jī)：包括淬火裝置、中斷鋸、牽引機(jī)、擠壓機(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、出料運(yùn)輸機(jī)、提升移料機(jī)、冷床、張固定出料臺、出料運(yùn)輸機(jī)、提升移料機(jī)、冷床

8、、張力矯直機(jī)、張力矯直輸送裝置、貯料臺、鋸床輸送力矯直機(jī)、張力矯直輸送裝置、貯料臺、鋸床輸送輥道、成品鋸、定尺臺、檢查臺輥道、成品鋸、定尺臺、檢查臺5.2 擠壓筒與擠壓墊擠壓筒擠壓筒5.2.1 擠壓筒擠壓筒 容納錠坯，承受擠壓桿傳容納錠坯，承受擠壓桿傳給錠坯的壓力并同擠壓桿一給錠坯的壓力并同擠壓桿一起限制錠坯，使之承受壓力起限制錠坯，使之承受壓力后只能從擠壓?？讛D出的擠后只能從擠壓?？讛D出的擠壓工具。壓工具。 擠壓筒的結(jié)構(gòu)形式擠壓筒的結(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，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)擠壓筒增加承載能力，提高其

9、使用壽命，絕大多數(shù)擠壓筒是用兩層以上的襯套，以過盈配合，熱裝組合在一是用兩層以上的襯套，以過盈配合，熱裝組合在一起構(gòu)成的。起構(gòu)成的。擠壓筒襯套的層數(shù)應(yīng)擠壓筒襯套的層數(shù)應(yīng)根據(jù)其工作內(nèi)套的最根據(jù)其工作內(nèi)套的最大壓力來確定。大壓力來確定。 擠壓筒的加熱方式擠壓筒的加熱方式 為了使金屬流動均勻和擠壓筒免受過于劇烈的熱沖擊，擠壓為了使金屬流動均勻和擠壓筒免受過于劇烈的熱沖擊，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。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。 擠壓筒工作內(nèi)套的結(jié)

10、構(gòu)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、圓錐形和臺肩）按工作內(nèi)套的外表面結(jié)構(gòu)可分為圓柱形、圓錐形和臺肩圓柱形。圓柱形。（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）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。內(nèi)套中又分為圓柱形組合、錐形組合、分瓣組合三種。（3）按內(nèi)腔形狀分為圓形、扁形和其他形狀。）按內(nèi)腔形狀分為圓形、扁形和其他形狀。 在擠壓筒內(nèi)將擠壓桿與錠坯隔開并傳遞擠壓力用在擠壓筒內(nèi)將擠壓桿與錠坯隔開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，隔的擠壓工具。其作用是減少擠壓桿端面的磨損，隔離錠

11、坯對擠壓桿的熱影響。離錠坯對擠壓桿的熱影響。 擠壓墊的結(jié)構(gòu)形式擠壓墊的結(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。結(jié)摩擦，一般采用帶凸緣（工作帶）的墊片。5.2.2 擠壓墊擠壓墊5.2.2 擠壓墊擠壓墊5.2.2 擠壓墊擠壓墊5.3.1 擠壓模具分類擠壓模具分類（1）按?？讐嚎s區(qū)斷面形狀可以分為：平流模、錐形模、流）按?？讐嚎s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線行模和雙錐模等5.3 擠壓模具擠壓模具5.3.1 擠壓模具分類擠壓模具分類（2）按被擠壓的產(chǎn)品品種可分為棒材模、普通實(shí)心）

12、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、空心型材模材模、壁板模、變斷面型材模和管材模、空心型材模等。等。（3）按模孔數(shù)目可分為單孔模和多孔模。）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）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。、寬展模、臥式擠壓機(jī)用模和立式擠壓機(jī)用模。 5.3.1 擠壓模具分類擠壓模具分類（5）按模具結(jié)構(gòu)可分為整體模、分瓣模、可卸模、活動模、舌型組合模、）按模具結(jié)構(gòu)可分為整

13、體模、分瓣模、可卸模、活動模、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。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；平面模；b平面分流組合模；平面分流組合模；c叉架式組合模；叉架式組合模；d舌形模（橋模）舌形模（橋模） （6）按擠壓模具外形結(jié)構(gòu)可分為帶倒椎體的錐模、帶凸臺的）按擠壓模具外形結(jié)構(gòu)可分為帶倒椎體的錐模、帶凸臺的圓柱模、帶正椎體的錐模、帶倒椎體的錐形圓柱模、帶正椎體的錐模、帶倒椎體的錐形中間椎體壓環(huán)模中間椎體壓環(huán)模、帶倒椎體的圓柱、帶倒椎體的圓柱錐形模、加強(qiáng)模等。錐形模、加強(qiáng)模等。5.3.1 擠壓模具分類擠壓模具分類 上述分類方法是相對的，往往是一

14、種模具同時(shí)具有上述分類方法上述分類方法是相對的，往往是一種模具同時(shí)具有上述分類方法中的幾種特征。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，如棒模又可分為圓棒模、方棒模、六角棒形狀等因素分成幾個(gè)小類，如棒模又可分為圓棒模、方棒模、六角棒模和異形棒模模和異形棒模 擠壓模具包括模子、模墊、穿孔針等，是直擠壓模具包括模子、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)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

15、大。因此，應(yīng)千方百計(jì)提高為惡劣，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。模具壽命，減少消耗，降低成本。5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu) 擠壓模結(jié)構(gòu)要素?cái)D壓模結(jié)構(gòu)要素A 模角模角 模角大小對擠壓制品的表面質(zhì)量與擠壓力都有很大影響。平模的模角等模角大小對擠壓制品的表面質(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)、。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，使模

16、孔變小或?qū)⒛＞邏簤摹臅r(shí)消耗的擠壓力較大，模具易產(chǎn)生變形，使?？鬃冃』?qū)⒛＞邏簤?。從減少擠壓力、提高模具使用壽命的角度來看，應(yīng)使用錐形模。減少擠壓力、提高模具使用壽命的角度來看，應(yīng)使用錐形模。5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)擠壓模具結(jié)構(gòu) 擠壓模結(jié)構(gòu)要素?cái)D壓模結(jié)構(gòu)要素B 定徑帶長度定徑帶長度h定定和直徑和直徑d定定 定徑帶又稱工作帶，是模子中垂直模子工作端面并用以保證擠定徑帶又稱工作帶，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。壓制品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的區(qū)段。 定徑帶直徑定徑帶直徑d定定是模子設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)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定定大

17、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，盡量延長模具的使用壽命。紙規(guī)定的制品公差范圍的條件下，盡量延長模具的使用壽命。 定徑帶長度定徑帶長度h定定應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（立式或臥式應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（立式或臥式)、被擠、被擠壓的金屬材料、產(chǎn)品的形狀和尺寸等因素來確定壓的金屬材料、產(chǎn)品的形狀和尺寸等因素來確定 擠壓模結(jié)構(gòu)要素?cái)D壓模結(jié)構(gòu)要素C 出口直徑出口直徑d出出或出口喇叭錐或出口喇叭錐 模子的出口部分是保證制品能順利通過模字并保證高表面質(zhì)量模子的出口部分是保證制品能順利通過模字并保證高表面質(zhì)量的

18、重要參數(shù)。若模子出口直徑的重要參數(shù)。若模子出口直徑d出出過小，則易劃傷制品表面，甚過小，則易劃傷制品表面，甚至引起堵模，但出口直徑至引起堵模，但出口直徑d出出過大，則會大大削弱定徑帶的強(qiáng)度過大，則會大大削弱定徑帶的強(qiáng)度，引起定徑帶過早地變形、壓塌、明顯地降低模具的使用壽命，引起定徑帶過早地變形、壓塌、明顯地降低模具的使用壽命。D 入口圓角入口圓角r 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。制作入口圓角作端面與定徑帶形成的端面角。制作入口圓角r 可防止低塑性可防止低塑性合金在擠壓時(shí)產(chǎn)生表面裂紋和減少金

19、屬在流入定徑帶時(shí)的非接合金在擠壓時(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。，圓角增大了接觸摩擦面積，可能引起擠壓力增高。 5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)擠壓模具結(jié)構(gòu)分流組合模分流組合模實(shí)心平模實(shí)心平模導(dǎo)流孔導(dǎo)流孔導(dǎo)流模導(dǎo)流模5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)擠壓模具結(jié)構(gòu)雙孔模雙孔模模芯模芯5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)擠壓模具結(jié)構(gòu)5.3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)擠壓模具結(jié)構(gòu) -大大提高了模芯的抗彎性能；大大提高了模芯的抗彎性能； -模芯彈性失效減少；模芯彈性失效減少；

20、-減小了鑄錠的突破擠壓力；減小了鑄錠的突破擠壓力； -溫度和工作壓力減少；溫度和工作壓力減少； -擠壓速度提高擠壓速度提高50%，因而大大提高生產(chǎn)率。，因而大大提高生產(chǎn)率。 蝶形模（蝶形模（Butterfly Die.）的優(yōu)秀結(jié)構(gòu)適用于用）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)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）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。壓模難以達(dá)到的表面質(zhì)量。蝶形模與常規(guī)模擠壓壓力比較蝶形模與常規(guī)模擠壓壓力比較多孔模多孔模 多孔模即一模多孔，即可以一次擠壓出很多根型材產(chǎn)品，多孔模即一模多

21、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：與單孔模相比有以下優(yōu)勢： (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，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)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。成本。 (2)提高模具壽命；擠壓模具的失效形式之一是?？椎哪ヌ岣吣＞邏勖?；擠壓模具的失效形式之一是?？椎哪p，模具壽命以模孔擠出余屬材料的長度來計(jì)算，理論上多損，模具壽命以模孔擠出余屬材料的長度來計(jì)算，理論上多孔模具的壽命將成倍提高?？啄＞叩膲勖鼘⒊杀短岣?。 (3)提高模具材料的利用效率，減少模具鋼消

22、耗：高強(qiáng)度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，國產(chǎn)材料的價(jià)格約耐熱模具鋼是昂貴模具的材料，國產(chǎn)材料的價(jià)格約26000元元/噸左右，進(jìn)口材料的價(jià)格達(dá)到噸左右，進(jìn)口材料的價(jià)格達(dá)到65000元元/噸噸100000元元/噸，多噸，多孔模具技術(shù)的采用將大大提高材料的利用效率。孔模具技術(shù)的采用將大大提高材料的利用效率。 (4)提高成品率；采用多孔模具技術(shù)不僅可咀減小擠提高成品率；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，通過提高壓系數(shù)，降低擠壓力，在壓余不變的情況下，通過提高鑄錠長度，可以減少幾何廢料所占比率來提高型材的成鑄錠長度，可以減少

23、幾何廢料所占比率來提高型材的成品率。品率。多孔分流模多孔分流模冷卻模冷卻?，F(xiàn)以液氮冷卻模具技術(shù)加以簡單介紹現(xiàn)以液氮冷卻模具技術(shù)加以簡單介紹 液氮冷卻模具技術(shù)是鋁型材在擠壓時(shí)在模具的專用模墊上液氮冷卻模具技術(shù)是鋁型材在擠壓時(shí)在模具的專用模墊上加開冷卻通道，通過控制系統(tǒng)在設(shè)定的通道開度下，液氮通過加開冷卻通道，通過控制系統(tǒng)在設(shè)定的通道開度下，液氮通過冷卻通道噴射在模具的表面，冷卻通道噴射在模具的表面， 吸收鋁棒帶來的熱量，直接降吸收鋁棒帶來的熱量，直接降 低模具溫度，使模具溫度、型材低模具溫度，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圍內(nèi)，

24、達(dá)到提高擠壓速度的目 的；同時(shí)，液氮?dú)饣螅w積的；同時(shí)，液氮?dú)饣?，體積 膨脹膨脹600多倍，將出料口型材周多倍，將出料口型材周 圍的空氣排開，形成惰性保護(hù)，圍的空氣排開，形成惰性保護(hù)， 提高型材表面光潔度。其技術(shù)提高型材表面光潔度。其技術(shù) 基本原理示意圖如圖基本原理示意圖如圖1所示。所示。 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，但由于技術(shù)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，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

25、見到相當(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，大多采用在專用在工業(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?？招男筒臄D壓模具空心型材擠壓模具u 鋁型材擠壓工模具的性能要求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)對工模具的要求非常嚴(yán)格。具體要求如下：產(chǎn)對工模具的要求非常嚴(yán)格。具體要求如下：(1)

26、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b值大于值大于1500 MPa。(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。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)荷而不過早地產(chǎn)生退火高的耐磨性。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，模具材料的和回火現(xiàn)

27、象。在擠壓工作溫度下，模具材料的s不應(yīng)低于不應(yīng)低于1000 MPa。與此。與此同時(shí)，在長時(shí)間潤滑不良和高溫高壓的擠壓生產(chǎn)條件下，模具表面能抵抗同時(shí)，在長時(shí)間潤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因金屬“粘結(jié)粘結(jié)”作用而產(chǎn)生的磨損。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。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 擠壓模具材料擠壓模具材料(5)抗激冷、激熱適應(yīng)能力。防止工模具在長時(shí)間周期循環(huán)擠壓生產(chǎn)過程抗激冷、激熱適應(yīng)能力。防止工模具在長時(shí)間周期循環(huán)擠壓生產(chǎn)過程中過早產(chǎn)生熱疲勞裂紋。中過早產(chǎn)生熱疲勞裂紋

28、。(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。大型工模具。(7)抗反復(fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)。防止過早出現(xiàn)疲勞破壞，要求有高的持久強(qiáng)度?？狗磸?fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)。防止過早出現(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壓過程中被擠壓坯料和工模具產(chǎn)生局部過燒或高導(dǎo)熱性。防止高溫?cái)D壓過程中被擠壓坯料和工模具產(chǎn)生局部過燒或機(jī)械強(qiáng)度損失。機(jī)械強(qiáng)度損失。(9)具有良好的抗蠕變和可氮化性能。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)。具有一定的抗腐蝕性和小的膨脹系數(shù)。(11)工模具材料

29、在國內(nèi)應(yīng)較易獲得，并符合經(jīng)濟(jì)原則，即價(jià)廉物美。工模具材料在國內(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。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。 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，選擇性價(jià)比高模具工作條件以及鋼材本身的工藝性能等方面情況，選擇性價(jià)比高的工模具材料。選擇擠壓工模具

30、材料時(shí)一般考慮以下四個(gè)方面的因的工模具材料。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：素：（1）被擠壓金屬或合金的性能。擠壓）被擠壓金屬或合金的性能。擠壓生產(chǎn)生產(chǎn)時(shí)，不同的金屬或合金具時(shí)，不同的金屬或合金具有不同的物理有不同的物理-化學(xué)性能，不同的擠壓工藝條件和不同的溫度化學(xué)性能，不同的擠壓工藝條件和不同的溫度-速度速度規(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選規(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選擇。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、

31、圓棒等形狀簡單型材時(shí)，同的工模具材料特性。擠壓圓管、圓棒等形狀簡單型材時(shí)，5CrNiW，5CrMnMo等中等中等強(qiáng)度的鋼材或者強(qiáng)度更低的鋼材既能滿等強(qiáng)度的鋼材或者強(qiáng)度更低的鋼材既能滿足工模具材料要求；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和和4CrSMoSiVl等較高級的鋼材來制造工模具。等較高級的鋼材來制造工模具。u 選擇擠壓模具材料需考慮因素選擇擠壓模具材料需考慮因素(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)，可用在高壓的液體環(huán)境中呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)

32、，可用3Cr2WSV等鋼材等鋼材來制作工模具；工模具材料與擠壓方法的選擇還有很大關(guān)來制作工模具；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。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，可選用模，可選用3Cr2WSV或或5CrNiMo鋼材來制造工模具，而擠壓空心型鋼材來制造工模具，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3Cr2W

33、8V、4Cr5MoSiVl鋼或更高級的材料來制造。鋼或更高級的材料來制造。 鋁型材擠壓變形過程是一個(gè)含彈塑性、剛塑性、黏塑性鋁型材擠壓變形過程是一個(gè)含彈塑性、剛塑性、黏塑性等多種變形的復(fù)雜熱力耦合過程，因此，型材擠壓工模具等多種變形的復(fù)雜熱力耦合過程，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。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)原則u擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素?cái)D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、模孔數(shù)和擠壓系數(shù)、制主要有模子的結(jié)構(gòu)、模子材料、?？讛?shù)和擠壓系數(shù)、制品的形狀

34、、?？椎姆轿缓统叽纭⒛？椎氖湛s量、變形撓品的形狀、模孔的方位和尺寸、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)。態(tài)。B 由模子制造者確定的因素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。面硬度變化情況，端面平行度等。C 由擠壓生產(chǎn)者確定的因素由擠壓生產(chǎn)者確定的因素 主要有模具的裝配及支承情況，鑄錠、模具和擠壓筒的加主要有

35、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、工藝潤滑情況，產(chǎn)品品種及批量、合金及熱溫度、擠壓速度、工藝潤滑情況，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)格金鑄錠規(guī)格，產(chǎn)品出?？诘睦鋮s情況，工模具的對中性，擠壓機(jī)的控制與，產(chǎn)品出?？诘睦鋮s情況，工模具的對中性，擠壓機(jī)的控制與調(diào)整，導(dǎo)路的設(shè)置，輸出工作臺及矯直機(jī)的長度，擠壓機(jī)的能調(diào)整，導(dǎo)路的設(shè)置，輸出工作臺及矯直機(jī)的長度，擠壓機(jī)的能力和擠壓筒的比壓，擠壓殘料長度等。力和擠壓筒的比壓，擠壓殘料長度等。 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)，在設(shè)

36、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。要和充分條件。u模具設(shè)計(jì)的原則與步驟模具設(shè)計(jì)的原則與步驟A 確定設(shè)計(jì)模腔的工藝參數(shù)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)脑O(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，決定模孔數(shù)。擠壓筒尺寸，擠壓系數(shù)和擠壓力，決定?？讛?shù)。B ?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾媚？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾?將單個(gè)或多個(gè)模孔，合理地分布在模子平面上，使之在保證將單個(gè)或多個(gè)?？祝侠淼胤植?/p>

37、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的均勻性。單孔的棒材模子強(qiáng)度的前提下獲得最佳金屬流動的均勻性。單孔的棒材、管材和對稱良好的型材模，均應(yīng)將?？椎睦碚撝匦闹糜谀！⒐懿暮蛯ΨQ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ΨQ性很差的產(chǎn)品，應(yīng)盡子中心上，各部分壁厚相差懸殊和對稱性很差的產(chǎn)品，應(yīng)盡量保證模子平面量保證模子平面X軸和軸和Y軸的上下左右的金屬量大致相等，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特點(diǎn)，使薄壁部分或難成但也應(yīng)考慮金屬在擠壓筒中的流動特點(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)考慮模孔數(shù)目、形處盡

38、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?？着c模子邊緣的距離等）、制品的表模子強(qiáng)度（孔間隙及?？着c模子邊緣的距離等）、制品的表面質(zhì)量、金屬流動的均勻性等問題。面質(zhì)量、金屬流動的均勻性等問題。u模具設(shè)計(jì)的原則與步驟模具設(shè)計(jì)的原則與步驟C 合理調(diào)整金屬的流動速度合理調(diào)整金屬的流動速度u模具設(shè)計(jì)的原則與步驟模具設(shè)計(jì)的原則與步驟C 合理調(diào)整金屬的流動速度合理調(diào)整金屬的流動速度 u模具設(shè)計(jì)的原則與步驟模具設(shè)計(jì)的原則與步驟D 保證足夠的模具強(qiáng)度保證足夠的模具強(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)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

39、常重要的問題。除了合理布置?？椎奈恢?，選擇計(jì)中的一個(gè)非常重要的問題。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)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。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。分流橋下端開裂分流橋下端開裂裝吊孔開裂裝吊孔開裂擠壓模具失效的主擠壓模具失效的主要表現(xiàn)形式：磨損、要表現(xiàn)形式：磨損、變形、開裂。變形、開裂。造成模具開裂的主造成模具開裂的主要原因：應(yīng)力集中要原因：應(yīng)力集中和循環(huán)載荷和循環(huán)載荷u模具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件及基本要求模具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件及基本要求u棒材模的設(shè)計(jì)

40、棒材模的設(shè)計(jì) 棒材（圓棒、方棒、方角棒）模具是一種簡單的擠壓模具。棒材（圓棒、方棒、方角棒）模具是一種簡單的擠壓模具。鋁合金棒材均用平面模進(jìn)行擠壓，棒模的入口角為直角。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)）?？讛?shù)目的選擇原則：合理的擠壓系數(shù) 、足夠的模子、足夠的模子強(qiáng)度、良好的制品表面質(zhì)量、金屬流動盡可能均勻強(qiáng)度、良好的制品表面質(zhì)量、金屬流動盡可能均勻 （2）模孔在模子平面上的布置：采用單孔模時(shí)，應(yīng)將模孔的）?？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?，采用多孔模時(shí)，應(yīng)將多孔模的理論重重心置于模子中心上，采用多孔模時(shí)

41、，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，同心圓直徑上，同心圓直徑D同同與擠壓筒直徑之間的關(guān)系由以下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系與擠壓筒直徑之間的關(guān)系由以下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式來確定：式來確定： u棒材模的設(shè)計(jì)棒材模的設(shè)計(jì) （3）?？壮叽绲拇_定?？壮叽绲拇_定： （4）工作帶長度的確定：主要根據(jù)棒材的斷面尺寸和合金性質(zhì)工作帶長度的確定：主要根據(jù)棒材的斷面尺寸和合金性質(zhì)及擠壓機(jī)的噸位等來確定工作帶的長度。擠壓鋁合金棒材時(shí)及擠壓機(jī)的噸位等來確定工作帶的長度。擠壓鋁合金棒材時(shí)，工作帶長度一般取，工作帶長度一般取28mm,最大不超過最大不超過10m

42、m 。（5）棒模的強(qiáng)度校核：對于多孔模，需對?？字g和?？着c模）棒模的強(qiáng)度校核：對于多孔模，需對?？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。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。 u普通型材模的設(shè)計(jì)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進(jìn)行擠壓。為了提普通型材模主要用單孔或多孔的平面模來進(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)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?？椎奈恢茫？?/p>

43、制造尺寸的確度的模具結(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速度均勻的方法。定和選擇保證型材斷面各部位的流動速度均勻的方法。 （1） ?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠砼渲茫▎慰讛D壓）?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠砼渲茫▎慰讛D壓） u普通型材模的設(shè)計(jì)普通型材模的設(shè)計(jì)（1） 模孔在模子平面上的合理配置（多孔擠壓?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠砼渲茫ǘ嗫讛D壓） u普通型材模的設(shè)計(jì)普通型材模的設(shè)計(jì) （2）普通型材?？仔螤钆c加工尺寸的設(shè)計(jì)）普通型材模孔形狀與加工尺寸的設(shè)計(jì) 普通型材?？壮叽缫话惆聪率絹碛?jì)算，即普通型材?？壮叽缫话惆聪率絹碛?jì)算，即 對鋁及鋁合金，上式中的系數(shù)對鋁及鋁合金，上式中的系

44、數(shù)Ky和和Kp可按下表來選擇。式可按下表來選擇。式中的其他參數(shù)如公差，線膨脹系數(shù)等可在有關(guān)的手冊中查取中的其他參數(shù)如公差，線膨脹系數(shù)等可在有關(guān)的手冊中查取。u普通型材模的設(shè)計(jì)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控制型材各部分流速均勻性的方法 A 通過改變?？坠ぷ鲙У膸缀涡螤钆c尺寸通過改變?？坠ぷ鲙У膸缀涡螤钆c尺寸 B 阻礙角的作用阻礙角的作用 C 采用促流角（助力錐或供料錐）來均衡金屬流速采用促流角（助力錐或供料錐）來均衡金屬流速 D 采用平衡孔或工藝余量均衡金屬流速采用平衡孔或工藝余量均衡金屬流速 E 采用多孔對稱布置?？追ň饨饘倭魉俨捎枚嗫讓ΨQ布置模孔法均衡金屬流速 （

45、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的半空心槽形型材時(shí)，必須對模子進(jìn)行抗彎強(qiáng)度校核分很長的半空心槽形型材時(shí)，必須對模子進(jìn)行抗彎強(qiáng)度校核 u分流組合模的設(shè)計(jì)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）分流組合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類 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?？字校c?？捉M合成一形式，其特點(diǎn)是將針（模芯）放在?？字校c模孔組合成一個(gè)整體，針在模子中猶如舌頭一樣。個(gè)整體，針在模子中猶如舌頭一樣。u分流組合模的設(shè)計(jì)

46、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)）分流組合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊合室形狀焊合室形狀a a圓形的；圓形的； b b蝶形的；蝶形的； c c焊合室剖面圖焊合室剖面圖1 1分流孔；分流孔； 2 2焊合室；焊合室； 3 3死區(qū)死區(qū) 模芯定徑帶的結(jié)構(gòu)形式模芯定徑帶的結(jié)構(gòu)形式 u分流組合模的設(shè)計(jì)分流組合模的設(shè)計(jì)應(yīng)用平面分流模導(dǎo)流成形技術(shù)的新式擠壓模應(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象，主要是在焊合腔下增加導(dǎo)該技術(shù)是以平面分流為主要研究對象，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（見圖流孔，使變形金屬能更容易成型（見圖1 1），導(dǎo)流孔的設(shè)計(jì)必須要保），導(dǎo)流

47、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。型孔的下模?？赡艽嬖诘膯栴}及解決辦法可能存在的問題及解決辦法（1）可能引起擠壓力增加）可能引起擠壓力增加（2）模芯的穩(wěn)定性減少）模芯的穩(wěn)定性減少由于模厚增加，模芯長度由于模厚增加，模芯長度增加，導(dǎo)致模芯剛度降低，增加，導(dǎo)致模芯剛度降低，在非均勻壁厚的制品中，在非均勻壁厚的制品中，產(chǎn)生的側(cè)向壓力有可能導(dǎo)產(chǎn)生的側(cè)向壓力有可能導(dǎo)致模芯偏移。但若

48、設(shè)計(jì)時(shí)致模芯偏移。但若設(shè)計(jì)時(shí)加以注意，注意消除和克加以注意，注意消除和克服對模芯產(chǎn)生側(cè)壓的因素，服對模芯產(chǎn)生側(cè)壓的因素，則模芯是穩(wěn)定的。則模芯是穩(wěn)定的?？傊瑪D壓模具設(shè)計(jì)要訣：總之，擠壓模具設(shè)計(jì)要訣： 孔隨形走，避焊定橋，預(yù)配流量，定徑微調(diào)孔隨形走，避焊定橋，預(yù)配流量，定徑微調(diào) 106XC型材位于車體側(cè)板部位，屬于大型、多腔、薄壁、扁寬型材。型型材位于車體側(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材最大外接圓直徑D外外=500mm，供料長度，供料長度24.6m，型材各處壁厚相差較，型材各處壁厚相差較大，最大壁厚大，最大壁厚4.5mm，最小壁厚，最小壁厚1.5mm，型材寬，型材

49、寬487.4mm，屬于難成行，屬于難成行型材。型材。實(shí)例分析：實(shí)例分析：106XC軌道列車車體型材擠壓模具設(shè)計(jì)軌道列車車體型材擠壓模具設(shè)計(jì)分級導(dǎo)流、多級分流的型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分級導(dǎo)流、多級分級導(dǎo)流、多級分流的型腔設(shè)計(jì)分流的型腔設(shè)計(jì)技術(shù)通過：技術(shù)通過：a）分層次設(shè)計(jì)導(dǎo)流分層次設(shè)計(jì)導(dǎo)流腔、導(dǎo)流槽；腔、導(dǎo)流槽；b）設(shè)計(jì)不同橋）設(shè)計(jì)不同橋?qū)?、橋高組合，寬、橋高組合，與分層次的導(dǎo)流與分層次的導(dǎo)流腔、導(dǎo)流槽配腔、導(dǎo)流槽配合，調(diào)節(jié)金屬流合，調(diào)節(jié)金屬流動，保證金屬在動，保證金屬在模具寬展方向上模具寬展方向上的均勻流動和完的均勻流動和完全填充，同時(shí)降全填充，同時(shí)降低擠壓阻力。低擠壓阻力。分級孔及模橋結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)斜筋

50、節(jié)點(diǎn)對應(yīng)分流孔中心位置；分流孔面積由中心向兩側(cè)逐漸增內(nèi)斜筋節(jié)點(diǎn)對應(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小；越靠近兩側(cè)，分流橋降橋量越大，且分流孔距型材距離也逐漸減小；越靠近兩側(cè)，分流橋降橋量越大，并且分流橋?qū)挾戎饾u減窄。大，并且分流橋?qū)挾戎饾u減窄。模芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模芯設(shè)計(jì)選用錐臺式模芯結(jié)構(gòu)；模芯設(shè)計(jì)比焊合室平面高模芯設(shè)計(jì)選用錐臺式模芯結(jié)構(gòu)；模芯設(shè)計(jì)比焊合室平面高1.5mm；H處引流通處引流通孔設(shè)計(jì)為孔設(shè)計(jì)為18mm10mm，J處及中間立筋處設(shè)計(jì)為處及中間立筋處設(shè)計(jì)為20mm10mm；引流斜槽；引流斜槽設(shè)計(jì)為設(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

51、度大致相當(dāng)。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)。焊合室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊合室采用二級焊合室結(jié)構(gòu)。一級焊合室高焊合室采用二級焊合室結(jié)構(gòu)。一級焊合室高34mm，選用蝶形焊合室結(jié)構(gòu)；二，選用蝶形焊合室結(jié)構(gòu)；二級焊合室高級焊合室高6mm，型材斜筋連接節(jié)點(diǎn)處，二級焊合室寬度適當(dāng)縮窄；型材兩，型材斜筋連接節(jié)點(diǎn)處，二級焊合室寬度適當(dāng)縮窄；型材兩端二級焊合室擴(kuò)寬；型材平模部二級焊合尺寸也較窄。端二級焊合室擴(kuò)寬；型材平模部二級焊合尺寸也較窄。?？准肮ぷ鲙С叽缭O(shè)計(jì)?？壮叽绱_定為型材尺寸的?？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)

52、的修正值；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位，模芯工作帶出口端設(shè)計(jì)比下模?？坠ぷ鲙чL1.52mm。CAE虛擬試模及模具優(yōu)化設(shè)計(jì) 在擠壓成形過程中，鋁合金要經(jīng)歷加熱、整體流動、分流、焊合、定型、在擠壓成形過程中，鋁合金要經(jīng)歷加熱、整體流動、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)有的測量儀器與手段基本上冷卻等多個(gè)交叉耦合階段，采用物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)有的測量儀器與手段基本上無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

53、壓成無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程，揭示金屬的流動規(guī)律和各種物理場量的分布、變化情況，可用于形過程，揭示金屬的流動規(guī)律和各種物理場量的分布、變化情況，可用于指導(dǎo)開展模具優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而減少實(shí)際試模次數(shù)，降低試模成本。指導(dǎo)開展模具優(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Diagram優(yōu)化設(shè)計(jì)方案流程圖優(yōu)化設(shè)計(jì)方案流程圖 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 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、下型材上、下大面與各斜大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)筋連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)凹，八條內(nèi)凹，八條斜筋不平斜筋不平整。整。型材上

54、、下大型材上、下大面與各斜筋連面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)、型材接節(jié)點(diǎn)、型材八條斜筋變形八條斜筋變形量均較大，最量均較大，最大變形量達(dá)到大變形量達(dá)到8.65mm。Diagram 型材中間斜筋部位金屬流速太慢，與此對應(yīng)，型材右下角平模部位金屬流型材中間斜筋部位金屬流速太慢，與此對應(yīng)，型材右下角平模部位金屬流速速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分金屬流速整體偏快10 mm/s以上。以上。 ?？壮隹谔幗饘倭魉俜植寂c型材出口處金屬流速分布規(guī)律一致。?？壮隹谔幗饘倭魉俜植寂c型材出口處金屬流速分布規(guī)律一致

55、。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)化前后對比圖模具引流斜槽優(yōu)化前后對比圖將原來將原來J處處1020mm的引的引流通孔調(diào)整為流通孔調(diào)整為1323mm；將；將原來原來H處處1018mm的引的引流通孔調(diào)整為流通孔調(diào)整為1321mm增大引流斜槽的增大引流斜槽的斜度，將引流斜斜度，將引流斜槽槽26喇叭角喇叭角調(diào)整為調(diào)整為30Diagram縮窄右下側(cè)及平模部位二級焊合室尺寸，降低其對應(yīng)處金屬流速。縮窄右下側(cè)及平模部位二級焊合室尺寸，降低其對應(yīng)處金屬流速。擴(kuò)寬左下側(cè)部分二級焊合室尺寸，加大對左下側(cè)部位金屬供料。擴(kuò)寬左下側(cè)部分二級焊合室尺寸，加大對左下側(cè)部位金屬供料。Diagram型材上、下

56、大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)凹趨勢緩解，八條斜筋不平整現(xiàn)象得型材上、下大面與各斜筋連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)凹趨勢緩解，八條斜筋不平整現(xiàn)象得到有效改善。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，說明模具優(yōu)化設(shè)計(jì)措型材各部分變形量大大降低，最大變形量降低近半，說明模具優(yōu)化設(shè)計(jì)措施合理。施合理。中間斜筋流速得到較大程度改善但仍偏慢，速度普遍只有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；左右；型材上側(cè)大面左右兩角部型材上側(cè)大面左右兩角部A、B處金屬流速偏快，達(dá)到處金屬流速偏快，達(dá)到38mm/s以上；型材以上；型材中間立筋中間立筋C處及平模部位金屬流速稍快，流速處及平模部位金屬流速

57、稍快，流速34mm/s左右，因此，還需進(jìn)左右，因此，還需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果分析將將J處引流通孔處引流通孔尺寸由尺寸由1323mm調(diào)整為調(diào)整為1525mm，將將H處引流通孔處引流通孔尺寸由尺寸由1321mm調(diào)整為調(diào)整為1523mm。Diagram縮窄左上側(cè)縮窄左上側(cè)A處對應(yīng)二級焊合室尺寸處對應(yīng)二級焊合室尺寸4mm。調(diào)整右上側(cè)調(diào)整右上側(cè)B處、立筋處、立筋C處及平模部位工作帶長度，處及平模部位工作帶長度，B處對應(yīng)工處對應(yīng)工作帶長度加長作帶長度加長2mm，立筋，立筋C處及平模部位工作帶長度調(diào)高處及平模部位工作帶長度調(diào)高1mm。B C A 第三次優(yōu)化設(shè)計(jì)D E 擠出

58、型材成型擠出型材成型好，各處平整，好，各處平整，無明顯異常變無明顯異常變形。形。除左上側(cè)除左上側(cè)D處變處變形量超過形量超過1外，外，其它部位變形均其它部位變形均較小。較小。除除D處及處及E處處外，型材其余各外，型材其余各處金屬流速基本處金屬流速基本在在31.774 mm/s范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。模具強(qiáng)度校核 2p SQ分流橋最小高度：分流橋最小高度：Hmin=L分流橋抗剪強(qiáng)度較核：分流橋抗剪強(qiáng)度較核： 本設(shè)計(jì)中分流橋符合抗彎、抗剪強(qiáng)度要求，滿足受力要求，可直接本設(shè)計(jì)中分流橋符合抗彎、抗剪強(qiáng)度要求，滿足受力要求，可直接用于加工生產(chǎn)。用于加工生產(chǎn)。上模加工流程：上模加工流程：鋸料鋸料粗車粗車劃線打字碼劃線打字碼鏜床鏜邊鏜床鏜邊鉆起吊孔攻牙鉆起吊孔攻牙CNC粗銑粗銑鉆螺銷孔攻牙鉆螺銷孔攻牙普銑床接順普銑床接順打金鋼磨頭打金鋼磨頭前工質(zhì)檢前工質(zhì)檢熱處熱處理理精車配止口精車配止口CNC精銑精銑平面磨磨工頭平面磨磨工頭電火花套打工頭電火花套打工頭線切割割線切割割引流引流電火花打芯頭內(nèi)空刀電火花打芯頭內(nèi)空刀電火花打引流電火花打引流去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火CNC精銑上空精銑上空刀刀平面磨精磨平面磨精磨打磨打磨拋光拋光手工位手工位模具裝配模具裝配精鏜精鏜精車外圓總精車外圓總厚厚后工序檢驗(yàn)后工序檢驗(yàn)下模加工流程：下模加工流程：鋸料鋸料粗車粗車劃線打字碼劃線打字碼鏜床鏜邊鏜床鏜邊鉆起吊孔攻牙鉆起吊孔攻牙C