散熱器用鋁型材擠壓工藝與模具設計畢業(yè)設計文稿

./.專業(yè)整理.摘要鋁合金因質(zhì)輕、美觀、良好的導熱性和易加工成復雜的形狀,而被廣泛地用于生產(chǎn)散熱器材。鋁合金散熱器型材主要有三種類型:扁寬形,梳子形或魚刺形；圓形或橢圓形以與樹枝形。與其他鋁型材比,散熱器有其自身的特點：散熱片之間距離短,相鄰兩散熱片之間形成一個槽形,其深寬比很大；壁厚差大,散熱片的齒部很薄,而其根部的底板厚度大。散熱器復雜的截面形狀給模具設計、制造和生產(chǎn)帶來很大的難度。本文以兩種常用散熱器為實例,在總結(jié)大量散熱器模具設計制造經(jīng)驗的基礎上,論述了散熱片擠壓模具設計的步驟和關鍵點。散熱器型材擠壓模具設計既要保證模具有足夠的強度又要平衡金屬在模具中的流速。根據(jù)散熱器的產(chǎn)品圖,將梳子型散熱器擠壓模具設計成平摸,與導流模配合使用。把太陽花散熱器擠壓模具設計成分假流模,以保證在擠壓時的金屬流動比平模更均勻,這也是太陽花散熱器模具設計的關鍵點。文中選用4Cr5MoSiV1模具鋼作為模具材料,討論了散熱器擠壓模具的熱處理工藝和散熱器的擠壓工藝特點。關鍵詞：散熱器擠壓模具設計擠壓工藝鋁型材ExtrusionProcessandDieDesignforRadiatorAluminumExtrudedSectionsABSTRACTAluminumalloy,foritslightweight,beautiful,goodthermalconductivityandeasyprocessingintocomplexshapes,iswidelyusedtoproducecoolingequipment.Aluminumradiatorprofilesaremainlythreetypesg:flatwideshape,orafishbone-shapedcomb-shaped;roundoroval-shaped;andbranchingshape.Comparedwiththeotheraluminumextrudedsectionsradiatorhasitsowncharacteristics:thedistancebetweentheheatsinkisshort,betweentwoadjacentheatsinktoformatrough,anditslargeaspectratio;differentialwallthickness,heatsinkteeththin,anditsrootsinthebottomthick.Themolddesign,manufacturingandproductionareverydifficultyforthecomplexityoftheshapeofradiatorextrudedsections.Inthispaper,theextrudeddiedesignoftwocommonheatsinkradiatorsarediscussedindetailonthebasisofalotofexperiencesinmolddesignandmanufacturefortheradiator.Extrudeddiedesignhastwokeyparts,thefirstissufficientstrengthtoensurethatmold;thesecondistobalancetheflowofmetalinthemold.BasedontheProductplansofradiators,theradiatorcombflatextrusiondiearedesignedtotouch,usedinconjunctionwiththediversionmode.Theextrusiondieisdesignedradiatorsunflowersstreamingmode,splitmodewhenthemetalflowintheextrusiondieismorecomplexthanflat,sohowtobalancetheflowrateofthemetalmoldiskeypointsforthedesignofradiatorsunflowers.4Cr5MoSiV1diesteelisusedandalsotheradiatorheattreatmentprocessandextrudedprocessarediscussed.Keywords:RadiatorExtrudemolddesignExtrusionprocessAluminumextrudedsections目錄摘要IExtrusionProcessandDieDesignforRadiatorAluminumExtrudedSectionsIIABSTRACTII第一章緒論11.1引言11.2擠壓模具在鋁型材擠壓生產(chǎn)中的重要性11.3鋁型材擠壓模具技術發(fā)展概況31.4論文的主要研究內(nèi)容5第二章型材擠壓模具設計技術62.1型材模具的設計原則與步驟6擠壓模具設計時應考慮的因素6模具設計的原則與步驟6模具設計的技術條件與基本要求92.2擠壓模典型結(jié)構要素的設計9模角9定徑帶長度和直徑10出口直徑或出口喇叭錐10入口圓角112.3確定采用平面和分流模的原則112.4平面分流組合模的特點與結(jié)構12工作原理與特點12分流組合模的結(jié)構132.5模具外形尺寸的確定原則14第三章典型散熱器擠壓模具設計163.1太陽花散熱器的模具設計16太陽花散熱器產(chǎn)品結(jié)構分析16太陽花散熱器擠壓模具整體結(jié)構設計方案17太陽花散熱器分流組合模結(jié)構設計183.2梳子型散熱器模具設計30梳子型散熱器產(chǎn)品結(jié)構分析30梳子型散熱器擠壓模具整體結(jié)構設計方案32梳子型散熱器結(jié)構設計32第四章模具的選材與熱處理與維護與保養(yǎng)454.1模具材料的選擇45模具材料的使用條件45模具材料的性能要求45擠壓工模具選材的特點46模具材料的選擇484.2模具材料的熱處理50退火工藝50淬火工藝50回火工藝514.2.44Cr5MoSiV1鋼的熱處理工藝524.3模具的維護與保養(yǎng)53模具的修正53模具的合理使用54第五章型材擠壓工藝555.1鋁與鋁合金材料擠壓生產(chǎn)工藝流程555.2擠壓工藝的制定56擠壓方法的選擇56坯料形狀尺寸的確定56擠壓溫度X圍57流動速度和擠壓速度58擠壓工具的結(jié)構58第六章結(jié)論59參考文獻60致謝62.第一章緒論1.1引言擠壓工模具設計與制造是鋁合金擠壓材,特別是鋁合金型材生產(chǎn)的關鍵技術,不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和交貨周期,而且也是決定產(chǎn)品成本的重要因素之一。隨著鋁合金擠壓材生產(chǎn)難度的增加和對產(chǎn)品個性化性要求的提高,這種作用更加明顯。20xx,我國鋁合金擠壓材產(chǎn)銷量超過660萬t,工模具消耗達80萬套以上,價值高達20億元以上,占擠壓加工成本的25%～30%,大大制約了我國鋁合金擠壓工業(yè)的發(fā)展。目前,我國鋁合金擠壓工模具的平均使用壽命為5～10t/模,一次上機合格率為50%左右,大大落后于國際上15～20t/模和一次上機合格率為67%的先進水平,大有潛力可挖。因此,不斷提高擠壓工模具的質(zhì)量和使用壽命不僅是企業(yè)的強烈愿望,也是我國從事擠壓工作技術人員的責任[1]。1.2擠壓模具在鋁型材擠壓生產(chǎn)中的重要性我國模具工業(yè)的發(fā)展,逐漸受到人們的重視和關注,在電子、汽車、電機、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60％～80％的零部件都要依靠模具成形<型>,可以說模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,各類產(chǎn)品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成形、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其它成形加工方法,與成形模具相配套,使坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件。與其它加工制造方法相比,用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗等特點,因此,模具在工業(yè)生產(chǎn)中具有相當重要的地位。模具的質(zhì)量和先進程度,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本,影響新產(chǎn)品投產(chǎn)周期、企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構調(diào)整速度與市場競爭力。模具又是"效益放大器",用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價值,往往是模具自身價值的幾十倍以上。目前,模具生產(chǎn)的工藝水平與科技含量的高低,己成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標志之一,決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè),模具行業(yè)的發(fā)展,可以帶動制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。按照一般公認的標準,模具產(chǎn)值與其帶動實現(xiàn)的工業(yè)產(chǎn)值之比為3:100。通過模具加工產(chǎn)品,可以大大提高生產(chǎn)效率,節(jié)約原材料、降低能耗和成本,產(chǎn)品的一致性好。如今,模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低,而在各行各業(yè)得到了廣泛應用,并且直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務,特別是在制造業(yè)中,它起著其它行業(yè)無可取替代的支撐作用,對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著輻射性的影響。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)中,模具對實現(xiàn)整個擠壓過程有著十分重要的意義。模具使用壽命是評價某一擠壓方法或擠壓工藝經(jīng)濟可行的決定因素之一,工模具的設計與制造質(zhì)量是實現(xiàn)擠壓生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效低成本的重要保證之一。具體來說,其重要地位和作用表現(xiàn)在以下幾方面[2]:〔1〕合理的工模具結(jié)構是實現(xiàn)任何一種擠壓工藝過程的基礎,因為它是使金屬產(chǎn)生擠壓變形和傳遞擠壓力的關鍵部件?！?〕模具是保證產(chǎn)品成形,具有正確形狀、尺寸和精度的基本工具。只有結(jié)構合理、精度和硬度合格的模具〔包括針尖或模芯〕,才能實現(xiàn)產(chǎn)品的成形并具有精確的內(nèi)外廓形狀和斷面尺寸。同時,合理的模具和工具〔包括模墊、支承環(huán)和導路等〕設計能保證產(chǎn)品具有最小的翹曲和扭曲,最小的縱向彎曲和橫向波浪度?！?〕模具是保證產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量最重要的因素之一?！?〕合理的工模具結(jié)構、形狀和尺寸,在一定程度上可控制產(chǎn)品的力學性能和內(nèi)部組織,特別是在控制空心制品的焊縫組織和力學性能方面,分流孔的大小、數(shù)量和形狀與分布位置,焊合腔的形狀和尺寸,模芯的結(jié)構等起著決定性的作用。擠壓墊片、擠壓筒和模子的結(jié)構形狀與尺寸與表面質(zhì)量,對控制產(chǎn)品的粗晶環(huán)和縮尾、成層等缺陷也有一定的作用?！?〕工模具的結(jié)構形狀與尺寸對金屬的流變、擠壓溫度-速度場、應力-應變場等有很大的影響,從而對提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和減少能耗有重大作用?！?〕合理的工模具設計對提高其裝卸與更換速度,減少輔助時間,改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全等方面意義重大?！?〕新型的模具結(jié)構,對于開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝,研制新材料和新設備,不斷提高擠壓技術起著很大的作用。如扁擠壓筒、舌型模、組合模、多層預緊應力模、變斷面模等?！?〕高比壓優(yōu)質(zhì)圓擠壓筒和扁擠壓筒與特種型材模和異形管材模的設計與制造技術是鋁合金擠壓生產(chǎn)的核心和關鍵技術,其技術含量在整個擠壓技術中占有很大的比例?！?〕對于中等批量的擠壓產(chǎn)品,工模具的成本占總成本的30%左右,如將其使用壽命提高5～10倍,則產(chǎn)品的成本可大幅度下降。因此,在鋁擠壓界廣泛流傳的一句口號：產(chǎn)品是生命,設備是基礎,模具是關鍵,工藝是保證。1.3鋁型材擠壓模具技術發(fā)展概況在金屬壓力加工中,決定某一擠壓方法是否經(jīng)濟可行,主要取決于下列三個方面,即產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和工模具壽命,而工模具往往是工藝決策的關鍵因素。因此,擠壓用工模具的發(fā)展實際上伴隨擠壓技術的發(fā)展而發(fā)展。鋁合金擠壓技術發(fā)展的初期,由于擠壓機能力小,結(jié)構簡單,產(chǎn)品形狀單一而且尺寸較小,所變形合金較軟,所以模具一般為結(jié)構形狀極為簡單,尺寸較小的圓狀平面模,工具的結(jié)構形狀也較為簡單。當時的模具多用普通工具鋼,采用一般的機械加工方法制造。隨著鋁合金擠壓材向大型化、復雜化、精密、多規(guī)格、多用途方面發(fā)展,對擠壓工模具提出了越來越高的要求。不僅出現(xiàn)了像平面分流組合模、寬展模具、保護模、變斷面模等多種新型結(jié)構的模具,成功地研制出多種σb達1500MPa以上的高級耐熱高強度工模具材料,而且開發(fā)了多種大型的基本擠壓工具,這些工具便于裝卸,先進可靠,但結(jié)構形狀復雜,尺寸規(guī)格大,難于設計制造。如200MN臥式擠壓機上的大型特種組合型材模具,模具組尺寸為φ1800×500mm,重達10t,需15t高強而熱合金鋼坯,其設計、制造、使用和維修都十分復雜。我國模具開發(fā)制造水平與國外相比仍存在很大的差距,比國際先進水平至少落后10年,特別是在大型、精密、復雜、長壽命模具的制造上存在很大困難,這也成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。表1-1列出了國內(nèi)外擠壓模具設計制造的發(fā)展水平和主要差距[3]。表1-1國內(nèi)外擠壓模具設計制造的發(fā)展水平和主要差距國際先進水平國內(nèi)先進水平設計理論和方法普遍采用動態(tài)熱分析與熱模擬與有限元和電子計算機分析技術,研發(fā)了多種新結(jié)構模具與設計軟件,建立了巨型數(shù)據(jù)庫與專家?guī)?正在研發(fā)零試模技術基本采用傳統(tǒng)方法,開始研究和開發(fā)新理論、新方法,開始重視新結(jié)構模具研發(fā)與軟件開發(fā)新結(jié)構大型工具廣泛采用高比壓的優(yōu)質(zhì)圓、扁擠壓筒,固定擠壓墊,快速換模裝置與高效反擠壓工具開始研發(fā)扁擠壓工具和固定擠壓墊與快速更換裝置模具材料以H13鋼與改進型鋼為主,采用電渣重熔、爐外在線精煉,開始研制陶瓷高溫和粉末合金等新型模具材料以H13鋼替代3Cr2W8V鋼,H13鋼的冶金質(zhì)量逐步提高,同時開始開發(fā)新型模具材料和陶瓷材料模具加工技術機加工、電加工和熱加工水平很高,機床的NC/CNC程度達95%以上,加工中心基本普與實現(xiàn)全線自動化生產(chǎn)推行機-電-熱綜合加工方法,傳統(tǒng)的手工加工法仍占相當大的比重,機床的NC/CNC程度為50%左右,加工中心開始應用熱處理技術普遍推廣預處理、真空和保護氣氛熱處理工藝。開發(fā)出了等溫淬火、多級淬火和多次回火等新工藝傳統(tǒng)熱處理法占60%以上,開始采用真空、保護氣氛熱處理工藝,并開始研發(fā)新熱處理工藝表面處理技術普遍采用各種表面處理技術,可處理窄縫〔0.6mm〕?？?表面硬度可達2500～4000HV開發(fā)并正在推廣幾種有效的表面處理技術,可處理0.76mm以上的窄縫,模表面硬度可達2000～2500HV生產(chǎn)方式與專業(yè)化、標準化程度高度專業(yè)化集約化生產(chǎn),專業(yè)化標準化程度達85%～95%多采用大而全、小而全生產(chǎn)方式,專業(yè)化、標準化程小于50%模具平均使壽命與質(zhì)量平面模：30～50t/每模以上組合模：20～25t/每模以上一次上機合格率：70%左右平面模：8～20t/每模左右組合模：5～15t/每模左右一次上機合格率：50%左右1.4論文的主要研究內(nèi)容模具可以說是產(chǎn)品生產(chǎn)的心臟,其設計的好壞直接影響到擠壓型材的質(zhì)量與效率〔外形尺寸、壁厚公差、強度、表面外觀〕,為了得到穩(wěn)定的質(zhì)量,就必須使模具工作帶的型材斷面金屬流速達到一致。模具設計上的重點是要充分考慮到直接擠壓的特性〔材料流速不一致〕和工具內(nèi)的復雜流動性,在保證模具強度的同時,盡量使得最終擠壓成型出口的每個位置金屬流速保持一致。本文通過對散熱器結(jié)構的分析,在分析和總結(jié)大量實踐經(jīng)驗的基礎上,詳細探討了實際擠壓模具設計與制造的方法和關鍵點。文章從散熱器擠壓模具的整體設計到模具各個結(jié)構的設計一一作了詳細論述,同時還講述了擠壓工藝和擠壓模具材料熱處理工藝。第二章型材擠壓模具設計技術2.1型材模具的設計原則與步驟2.1.1擠壓模具設計時應考慮的因素在設計擠壓模具時,除了應參考機械設計所需遵循的原則以外,尚需考慮熱擠壓條件下的各種工藝因素,其中包括由設計者本身確定的因素、模子制造者確定的因素和由擠壓生產(chǎn)者確定的因素?！?〕由模子設計者確定的因素。擠壓機的結(jié)構,壓型嘴的選擇或設計,模子的結(jié)構和外形尺寸,模子材料,?？讛?shù)和擠壓系數(shù),制品的形狀、尺寸與允許的公差,?？椎男螤?、方位和尺寸,?？椎氖湛s量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統(tǒng)的確定,以與擠壓時的應力應變狀態(tài)等。〔2〕由模子制造者確定的因素。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、脫碳與表面硬度變化情況,端面平行度等?！?〕由擠壓生產(chǎn)者確定的因素。模具的裝配與支承情況,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)品品種與批量,合金與鑄錠質(zhì)量,牽引情況,拉矯力與拉伸量,被擠壓合金與鑄錠規(guī)格,產(chǎn)品出?？诘睦鋮s情況,工模具的對中性,擠壓機的控制與調(diào)整,導路的設置,輸出工作臺與矯直機的長度,擠壓機的噸位和擠壓筒的比壓,擠壓殘料長度等。在設計前,擬訂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,是合理設計擠壓模具的必要和充分條件。2.1.2模具設計的原則與步驟在充分考慮了影響模具設計的各種因素之后,應根據(jù)產(chǎn)品的類型、工藝方法、設備與模具結(jié)構來設計模腔形狀和尺寸,但是,在任何情況下,模腔的設計均應遵循如下的原則與步驟[1]:〔l>確定設計模腔參數(shù)設計正確的擠壓型材圖,擬訂合理的擠壓工藝,選擇適當?shù)臄D壓筒尺寸,擠壓系數(shù)和擠壓力,決定?？讛?shù)。這一步是設計擠壓模具的先決條件,可由擠壓工藝人員和設計人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的設備條件、工藝規(guī)程和大型基本工具的配備情況共同研究決定?！?〕?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾盟^合理布置就是將單個或多個?？?合理地分布在模子平面上,使之在保證模子強度的前提下獲得最佳金屬流動均勻性。單孔的棒材、管材和對稱良好的型材模,均應將?？椎睦碚撝匦闹糜谀Ｗ又行纳?各部分壁厚相差懸殊和對稱性很差的產(chǎn)品,應盡量保證模子平面x軸和y軸的上下左右的金屬量大致相等,但也應考慮金屬在擠壓筒中流動特點,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考慮?？椎臄?shù)目、模子強度<孔間距與?？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。一般來說,多孔模應盡量布置在同心圓周上,盡量增大布置的對稱性<相對于擠壓筒的x軸和y軸>,在保證模子強度的條件下<孔間距應大于20～50mm,?？拙嗄Ｗ舆吘墤笥?0～50mm>,模孔間應盡量緊湊和盡量靠近擠壓筒中心<離擠壓筒邊緣應大于10～40mm>?！?〕?？壮叽绲暮侠碛嬎阌嬎隳？壮叽鐣r,主要考慮被擠壓合金的化學成分,產(chǎn)品的形狀,公稱尺寸與其允許公差,擠壓溫度與在此溫度下模具材料與被擠壓合金的熱膨脹系數(shù),產(chǎn)品斷面上的幾何形狀的特點與其在擠壓和拉伸矯直時的變化,擠壓力的大小與模具的彈性變形情況等因素。對于型材來說,一般用以下公式進行計算：A=A0+M+〔Ky+Kp+Kt〕A0〔2.1〕式中Ao—型材的公稱尺寸；M—型材公稱尺寸的允許偏差；Ky—對于邊緣較長的丁字形、槽型等型材,考慮由于拉力作用而使型材部分尺寸減少的系數(shù)；Kp—考慮到拉伸矯直時尺寸縮減系數(shù)；Kt—管材的熱收縮量；Kt由下式計算：Kt=tα—t1α1〔2.2〕式中t和t1—分別為坯料和模具的加熱溫度；α和α1—分別為坯料和模具的線膨脹系數(shù)。對于壁厚差很大的型材,其難于成形的薄壁部分與邊緣尖角區(qū)應適當加大尺寸,對于寬厚比大的扁寬薄壁型材與壁板型材的模孔,折條部分的尺寸可按一般型材設計,而腹板厚度的尺寸,除考慮以上公式所列的因素外,尚需考慮模具的彈性變形與塑性變形與整體彎曲,距離擠壓筒中心遠近等因素。此外,擠壓速度,有無牽引裝置對?？壮叽缫灿幸欢ǖ挠绊?。<4>合理調(diào)整金屬的流動速度所謂合理調(diào)整金屬的流動速度就是在理想狀態(tài)下,保證制品斷面上的每一個質(zhì)點應以相同的速度流出?？?。合理調(diào)整金屬流速的方法主要在模子平面上合理布置?？?盡量采用多孔對稱排列,根據(jù)型材的形狀,各部分壁厚的差異和比周長的不同以與距離擠壓筒中心的遠近,設計不等長的定徑帶。一般來說,型材某處的壁厚越薄,比周長越大,形狀越復雜,離擠壓筒中心越遠,則此處的定徑帶應越短,當用定徑帶仍難于控制流速時,對于形狀特別復雜,壁厚很薄,離中心很遠的部分可采用促流角或采用導料錐來加速金屬的流動。相反,對于那些壁厚大得多的部分或離擠壓筒很近的地方就應采用阻礙角進行補充阻礙,以減緩此處的流速。此處,還可以采用工藝平衡孔,工藝余量或者采用前室模、導流模,改變分流孔的數(shù)目、大小、形狀和位置來調(diào)節(jié)金屬的流速。<5>保證足夠的模具強度由于擠壓時模具的工作條件是十分惡劣的,所以模具強度是模具設計中的一個非常重要的問題。除了合理布置?？椎奈恢?選擇合適的模具材料,設計合理的模具結(jié)構和外形之外,精確地計算擠壓力和校核各危險斷面的許用強度也是十分重要的。目前計算擠壓力的公式很多,經(jīng)驗公式、初等解析公式雖然精度較低,但由于簡單,具有較好的工程價值：擠壓力的上限解法,由于可用于求解復雜斷面型材的擠壓變形問題,也有較好的實用價值：對于某些重要的模具或十分復雜的模具可用有限元法求解。2.1.3模具設計的技術條件與基本要求模具的結(jié)構、形狀和尺寸設計計算完畢以后,要對模具的加工質(zhì)量、使用條件提出基本要求,這些要求主要是:〔1〕有適中而均勻的硬度,模具經(jīng)淬火、回火處理后,其硬度值為HRC40～52<根據(jù)模具的尺寸而定,尺寸越大,要求的硬度越低>?！?〕有足夠高的制造精度,模具的形位公差和尺寸公差應符合圖紙的要求<一般負公差制造>,配合尺寸具有良好的互換性?！?〕有足夠高的表面粗糙度,配合表面應達Ra=3.2～1.6μm,工作帶表面達Ra=1.6～0.4μm,表面應進行氮化處理、磷化處理或其它表面強化處理,如多元素共滲處理與化學熱處理等。〔4〕有良好的對中性、平行度、直線度和垂直度,配合面的接觸率應大于80%?！?〕模具無內(nèi)部缺陷和表面缺陷,一般應進行超聲波探傷和表面質(zhì)量檢查后才使用?！?〕工作帶變化處與模腔分流孔過渡區(qū)、焊合腔中的拐接處應圓滑均勻過渡不得出現(xiàn)棱角。2.2擠壓模典型結(jié)構要素的設計2.2.1模角模角α是擠壓模設計中的一個最基本的參數(shù),它是指模子的軸線與模面之間所構成的夾角。模角α在擠壓過程中起著十分重要的作用,其大小對擠壓制品的表面質(zhì)量與擠壓力都有很大的影響。平模的模角α等于90°,其特點是在擠壓時形成較大的死區(qū),可阻止鑄錠表面的雜質(zhì)、缺陷、氧化皮等流到制品的表面上,可獲得良好制品表面,但在擠壓某些易于在死區(qū)產(chǎn)生斷裂的金屬與合金時,會引起制品表面上出現(xiàn)分層、起皮和小裂紋。采用平模擠壓時,消耗的擠壓力較大,模具容易產(chǎn)生變形,使?？鬃冃』蛘邔⒛＞邏簤?特別是擠壓某些高溫高強的難變形合金時,上述現(xiàn)象更為明顯。從減少擠壓力,提高模具使用壽命的角度來看,應使用錐形模。根據(jù)模角α與擠壓力的關系,當α=45°～60°時,擠壓力出現(xiàn)最小值。但當α=45°～50°時,由于死區(qū)變小,鑄錠表面的雜質(zhì)和臟物可能被擠出?？锥鴲夯破返谋砻尜|(zhì)量。因此,擠壓鋁合金用錐形模的模角應大于50°,一般可取55°～65°。應該指出,隨著擠壓條件的改變,合理模角也會發(fā)生變化。為了兼顧平面模和錐形模的優(yōu)點,出現(xiàn)了平錐模和雙錐模。雙錐模的模角為：α1=60°～65°,α2=10°～45°,但在擠壓鋁合金時,為了提高擠壓速度,最好取α2=10°～13°。此外,還采用流線模、平流線模和碗形模等,這些模子的模角是連續(xù)變化的。2.2.2定徑帶長度和直徑定徑帶又稱工作帶,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。定徑帶直徑d定與實際所擠壓的制品直徑并不相等,設計d定大小時,其基本原則是：在保證擠壓出的制品在冷卻狀態(tài)下不超出圖紙規(guī)定的制品公差X圍的條件下,盡量最大限度地延長模具的使用期限。影響制品尺寸的因素很多,如溫度、模具材料和被擠壓金屬的材料,制品的形狀和尺寸,拉伸矯直量以與模具變形情況等,在設計模具定徑帶直徑時,通常用一裕量系數(shù)C1來考慮各種因素對制品尺寸的影響。定徑帶長度h定也是模具設計中的重要基本參數(shù)之一。定徑帶長h定度過短,制品尺寸難于穩(wěn)定,易產(chǎn)生波紋、橢圓度、壓痕壓傷等廢品,同時,模子易磨損,會大大降低模具的使用壽命。定徑帶長度h定過長時,會增大金屬的摩擦阻力,從而增大擠壓力,且易于粘結(jié)金屬,使制品的表面出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面、波浪等缺陷。2.2.3出口直徑或出口喇叭錐模子的出口部分是保證制品能順利通過模子并保證高表面質(zhì)量的重要參數(shù)。若模子出口直徑d出過小,則易劃傷制品表面,甚至會引起堵模,但出口直徑d出過大,則會大大削弱定徑帶的強度,引起定徑帶過早地變形、壓塌,明顯地降低模具的使用壽命。因此,在一般情況下,出口帶尺寸應比定徑帶尺寸大3～6mm,對于薄壁管或變外徑管材的模子此值可適當增大。為了增大模子的強度和延長模具的使用壽命,出口帶可做成喇叭錐。出口喇叭角〔從擠壓型材離開定徑帶開始〕可取1°30′～10°〔此值受錐形端銑刀角度的限制〕。特別是對于壁厚小于2mm而外形十分復雜的型材模子,為了保證模具的強度,必須做成喇叭出口。有時為了便于加工,也可設計成階梯形的多級喇叭錐。為了增大定徑帶的抗剪強度,定徑帶與出口帶之間可以20°～45°的斜面或以圓角半徑為1.5～3mm的圓弧過渡。2.2.4入口圓角模子的入口圓角是指被擠壓金屬進入定徑帶的部分,即模子工作端面與定徑帶形成的端面角。制作入口圓角r入可防止低塑性合金在擠壓時產(chǎn)生表面裂紋和減少金屬在流入定徑帶時的非接觸變形,同時也減少在高溫下擠壓時模子棱角的壓塌變形[1]。但是,圓角增大了接觸摩擦面積,事能引起擠壓力增高。模子入口圓角r入值的選取與金屬的強度、擠壓溫度和制品尺寸、模子結(jié)構等有關。擠壓鋁與其合金時,端面入口角應取銳角,但近來也有些廠家,在平面模入口處做成r入=0.2～0.75mm的入口圓角；在平面分流組合模的入口做成r入=0.5～5mm的圓角。2.3確定采用平面和分流模的原則鋁型材擠壓分流模和平模是按照被擠壓產(chǎn)品的品種來區(qū)分的。使用分流模擠壓的型材斷面形狀至少含有一個比閉合的框,而平模卻沒有。此外,還有一種辦分流模,此種摸擠壓的型材斷面形狀近似閉合,但留有一個小斷口。半分流模的導流模采用分流孔,模墊則采用平模模墊[4]。確定平模還是分流模需要計算舌型比。舌型比是指在懸臂梁部分的懸臂梁的長度L1與懸臂梁的寬度L2之比,A是指懸臂梁的面積,在模具強度計算和校核中主要對這部分進行計算。長型比的大小直接影響模具的壽命,所以在懸臂處如果A/L12〔即L2/L1〕的值超過表2-1數(shù)值時,為了保證模具的強度將這半空型材做成分流模：表2-1半空型材做成分流模時A/L12的值L1/mmA/L120.9～1.5≥21.6～3.1≥33.2～6.3≥46.4～12.6≥512.7以上≥62.4平面分流組合模的特點與結(jié)構2.4.1工作原理與特點平面分流組合模的工作原理與橋式舌型模一樣,也是采用實心鑄錠,在擠壓機擠壓力的作用下,金屬在經(jīng)過分流孔時被劈成幾股金屬流,匯集于焊合室<模腔>,在高溫、高壓、高真空的模腔內(nèi)又重新被焊合,然后通過模芯與模子所形成的間隙流出,形成符合一定尺寸要求的管材或空心型材。平面分流組合模是在橋式舌型模的基礎發(fā)展起來的,實質(zhì)是橋式舌型模的一個變種,即把突橋改成為平面橋,所以又稱為刀式舌型模。這種形式的模子在近年來獲得了迅速的發(fā)展,并廣泛地用于在不帶獨穿孔系統(tǒng)的擠壓機上生產(chǎn)各種規(guī)格和形狀的管材和空心型材,特別是民用建筑型。平面分流組合模的主要優(yōu)點是:〔1〕可以擠壓雙孔或多孔的內(nèi)腔十分復雜的空心型材或管材,也可以同時生產(chǎn)幾根空心制品,所以生產(chǎn)效率高,這一特點是橋式舌型模很難實現(xiàn)的?！?〕可以擠壓懸臂梁很大,用平面模很難生產(chǎn)的半空心型材?！?〕模具易于組合,互換性高,成本較低?！?〕易于分離殘料,操作簡單,輔助時間短,可在普通的型棒擠壓機上用普通的工具完成。擠壓周期短,同時殘料短,成品率高?！?〕可實現(xiàn)連續(xù)擠壓,根據(jù)需要截取任意長度的制品?！?〕可以改變分流孔的數(shù)目、大小和形狀,使斷面形狀比較復雜、壁厚差較大,難以用工作帶、阻礙角和促流角等調(diào)節(jié)流速的空心型材很好成形?！?〕可以用帶錐度的分流孔,實現(xiàn)在小擠壓機上擠壓外形較大的空心制品,而且能保證有足夠的變形量。但是,平面分流組合模也有一定的缺點：〔1〕制品表面焊縫較多,可能會影響制品的組織和力學性能,不適宜內(nèi)部受壓的軍工用部件?！?〕要求模子的加工精度較高,特別是對于多孔空心型材,上下模要求嚴格對中?！?〕與平面模和橋式舌型模相比,變形阻力較大,所以擠壓力一般比平面模高30%～40%,比橋式舌型模高15%～20%。因此目前只限于生產(chǎn)一些純鋁,鋁錳系、鋁-鎂-硅系等軟鋁合金。為了用平面分流組合模擠壓強度較高的鋁合金,可在陽模上加一個保護模,以減少模橋的承壓力?！?〕殘料分離不干凈,有時會影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且不便于修模。2.4.2分流組合模的結(jié)構分流組合模是由陽?！采夏！?、陰模〔下?！?、定位銷、連接螺釘四部分組成,如圖2—1所示。上下模組裝后裝入模支承中,為了保證模具的強度,減少或消除模子變形,有時還要配備專用的模墊和環(huán)。在陽模上有分流孔、分流橋和模芯。分流孔是金屬通往型孔的通道。分流孔是入口小、出口大的喇叭形,以減少金屬流動阻力。分流橋是支承模芯的。模芯用來成形型材內(nèi)腔。在陰模上有焊合室,?？仔颓?工作帶和空刀。焊合室是把分流孔流出來的金屬匯集在一起重新焊合起來形成以模芯為中心的整體坯料,由于金屬不斷聚集,靜壓力不斷增大,直至擠出?？?。?？仔颓坏墓ぷ鲙Р糠执_定型材的外部尺寸和形狀以與調(diào)節(jié)金屬的流速,而空刀部分是為了減少摩擦,使制品能順利通過,免遭劃傷,以保證表面質(zhì)量?？盏兜男问讲煌?可直接影響到模具工作帶的強度。定位銷是用來進行上下模的裝配定位,而聯(lián)結(jié)螺釘是把上下模牢固地聯(lián)結(jié)在一起,使平面分流模形成一個整體,便于操作,并可增大強度。此外,按分流橋的結(jié)構不同,平面分流組合模又可分為固定式和可拆式的兩種。帶可拆式分流橋的模具又稱之為叉架式分流模,用這種形式的模子,可同時擠壓多根空心制品。圖2—1分流組合模結(jié)構1—陽模；2—定位銷；3—陰模2.5模具外形尺寸的確定原則模具的外形尺寸是指模子的外接圓直徑D模和H模以與外形錐角。模具外形尺寸主要由模具的強度確定,同時,還應該考慮系列化和標準化,以便于管理和使用。具體來說,應根據(jù)擠壓機的結(jié)構形式擠壓力、擠壓筒的直徑、型材在模子工作平面上的布置、?？淄饨訄A的直徑、型材斷面上是否有影響模具和整套工具強度的因素等來選擇模具外形尺寸。為了保證模具所必須的強度,推薦用以下的公式來確定模具的外接圓直徑：D?！帧?.8～1.5〕D筒<2.3>式中D?！＞叩耐饨訄A直徑；D筒—擠壓筒的內(nèi)徑。模具的H模取決于制品的形狀、尺寸和擠壓力,擠壓筒的直徑以與模具和模架的結(jié)構等。在保證模具組件〔模子+模墊+墊環(huán)〕有足夠的強度的條件下,模具厚度應盡量薄,規(guī)格盡量少,以便于管理和使用。一般情況下,對于中小型擠壓機H摸可取25～80mm,對于80MN以上的大型擠壓機,H?？扇?0～150mm。模子的外形錐度有正錐的和倒錐的兩種,帶正錐的模子在裝模時順著擠壓方向放入模支承里。以便于裝卸,錐度不能太小,但錐度過大澤模架靠緊擠壓筒時,模子容易從模支承中掉出來,因此一般取1°30′～4°。帶倒錐體模子在操作時,逆著擠壓方向裝到模支承中,器外圓錐度為3°～15°,一般情況下可取6°～10°,為了便于加工,在椎體的尾部一般加工出10mm左右的止口部分。第三章典型散熱器擠壓模具設計擠壓模具是金屬從模孔中擠出并獲得?？讛嗝嫘螤詈统叽绲臄D壓工具。擠壓模對擠壓制品的質(zhì)量、產(chǎn)量與成品率等有重要意義。鋁合金在擠壓過程中的變形是在模具內(nèi)進行的,材料處于三向壓應力狀態(tài),有利于提高材料的塑性變形能力。這對于擠壓形狀較復雜的鋁合金散熱器來說尤為重要。同時,擠壓還可以消除鋁合金鑄錠中的氣孔、疏松和縮孔等缺陷,提高材料的可成形性,改善產(chǎn)品的性能。由于擠壓加工突出的優(yōu)點,這使其成為生產(chǎn)鋁合金型材主要加工方式。而在鋁合金型材擠壓加工工藝中,首先是擠壓模具的設計。3.1太陽花散熱器的模具設計3.1.1太陽花散熱器產(chǎn)品結(jié)構分析太陽花散熱器是一款常用的電腦散熱器,如圖3—1所示。從圖中可看出,此型材截面的外形尺寸為φ90的圓形,在它的周圍均布有52根圓弧型齒,每根齒前端又分出2根叉齒,齒片的總長度是24.6mm,齒尖部位的厚度僅有0.52mm,而實心部位的厚度達到了42mm。如此壁厚相差懸殊,齒距小,懸臂大的散熱器,如果模具設計不合理,截面上各部分的金屬在擠出?？讜r就越容易以不同的速度流出,從而造成型材的扭擰、波浪、彎曲以與裂紋等缺陷而報廢,模具也極容易損壞。因此,散熱片模具進行優(yōu)化設計變得尤為重要。根據(jù)對此散熱器的分析,得知生產(chǎn)該散熱器所選用擠壓機噸位應不宜太大、擠壓筒比壓應適中,否則工作帶的懸臂容易,壓塌模具極容易破損。這里擬選用的的擠壓機噸位為：1250T。擠壓筒內(nèi)徑為180mm。圖3—1太陽花散熱器產(chǎn)品截面圖3.1.2太陽花散熱器擠壓模具整體結(jié)構設計方案對于太陽花散熱片這種復雜截面的型材,如果采用平面模直接擠壓,很難生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品,而且極易使模具報廢。根據(jù)金屬在擠壓筒中的流動規(guī)律可知,金屬在心部的流動速度比旁邊的流動速度大,在厚壁處的流動速度比薄壁處的流動速度大[5][6]。而太陽花散熱片中間的厚度比齒部的厚度大很多,因此中間金屬的流速比齒部的流速大很多。只通過改變工作帶的長度來調(diào)節(jié)擠壓時金屬的流速是不夠的,極易在齒片的根部產(chǎn)生拉應力,使工作帶產(chǎn)生彎曲變形。其次,由于齒部工作帶的懸臂又長又薄,采用直接擠壓將在工作帶上產(chǎn)生很大的擠壓力,使工作帶的懸臂壓塌。根據(jù)上述分析結(jié)果,將模具設計成分流組合模結(jié)構[7]。分流組合模具有普通平面分流模的功能與優(yōu)點,其主要特點是：〔1〕按斷面形狀進行一次金屬流量預分配。擴大靠近擠壓筒邊緣的分流面積,使之呈扇形按一定的X圍向中心縮小過渡,以適應中心部分金屬重新焊合速度的需要。分流孔邊部沿模子直徑方向呈一定角度擴展,以加快齒尖的流速,便于在分流空間上為二次填充擠壓創(chuàng)造條件[8]?！?〕上模的中心部位對下模孔懸臂部分的遮蓋,能夠減少金屬流出?？字皩δ？椎臎_擊力與在模端面上形成的拉應力,從而改善了模具懸臂部分的受力條件,懸臂根部危險截面上的應力減小,提高了模具的強度。3.1.3太陽花散熱器分流組合模結(jié)構設計〔1〕分流孔分流模的分流孔其形狀、斷面尺寸、數(shù)目與不同的排列方式都直接影響到擠壓制品的質(zhì)量、擠壓力和模具的使用壽命,對于每一特定的產(chǎn)品必須設計特定的分流孔。分流孔的形狀有很多種,主要有圓形、腰子形、扇形與異形等。在設計時需根據(jù)產(chǎn)品的形狀來選擇,盡量保持分流孔和產(chǎn)品截面形狀的幾何相似性。通常情況下,方管、矩形或斷面復雜的型材取扇形或異形孔；管材和斷面形狀簡單的型材取圓形或腰子形；而扁、寬型材或空心壁板多取矩形或弧形分流孔。分流孔的數(shù)目主要根據(jù)制品的外形尺寸,斷面形狀,模孔的排列位置等來確定。一般來說分流孔的數(shù)量越多,金屬的流速越均勻,但同時也會增大擠壓力,增加焊合線的數(shù)量[9]。為了減少擠壓力,提高焊縫質(zhì)量或制品的外形尺寸較大,想擴大分流比又受到模子強度的限制時,分流孔可做成斜形,一般說來,其內(nèi)斜度為1～3度,外錐度取3～6度[10]。分流孔在模子平面上的合理布置,對于平衡金屬流速,減少擠壓力,促進金屬的流焊合,提高模具壽命等都有一定的影響。對于對稱性較好的空心制品來說,各分流孔的中心圓直徑應大于或于0.7D筒,此時金屬流動較為均勻,而且擠壓力最小,模具強度較高,對于非對稱空心型材或異形管材來說,應盡量保證各部分的分流比基本相等,或者型材斷面積稍大部分的K分值略低于其它部分的K分值,以利于金屬均衡流動,此外,分流孔的布置應盡量與制品保持幾何相似性[11]。為了保證金屬的合理流動與模具強度和產(chǎn)品質(zhì)量,分流孔不能布置的過于靠近擠壓筒或模具的邊緣,但是為了保證金屬的合理流動與模具的壽命,分流孔也不宜布置的過于靠近擠壓筒附近。太陽花散熱片型材橫截面比較簡單,為中心對稱結(jié)構圓形,但其壁厚差相差懸殊,為利于擠壓金屬均勻流動,提高模具強度和管材焊合性能,分流孔選用4個分流孔,形狀為扇形,呈90°角均勻分布,如圖3—2所示。分流孔外切圓直徑取φ150mm,內(nèi)切圓直徑的選取46mm,比散熱片齒根外徑大4mm,這樣設計能使齒根部位的工作帶遮敝在導流模的模橋之下,減小擠壓時金屬對齒根部位的正壓力。圖3—2太陽花散熱器模具分流孔尺寸與布置圖〔2〕分流比分流比是指各分流孔的斷面積〔ΣF分〕與擠出制品斷面積〔ΣF型〕之比,一般用K表示:K=ΣF分/ΣF型〔3.1〕分流比的大小直接影響金屬流動阻力的大小、制品的成型和焊合質(zhì)量。K值越小,擠壓時變形阻力越大,對模具的使用和擠壓生產(chǎn)是不利的,一般認為,在保證模具足夠強度的前提下,K值盡量取大值,有利于金屬的流動和焊合[12]。在一般情況下,對于生產(chǎn)空心型材,取K=10～30；對于管材,取K=5～15.散熱器橫斷面積：F型=2960.97mm２單個分流孔面積：F分=4145.98mm２分流孔總面積：ΣF分=4×4145.98=16583.92mm２擠壓模分流比：K=ΣF分/F型=16583.92/2960.97=5.6〔3〕分流橋分流橋的結(jié)構和尺寸對金屬的流動速度、焊合質(zhì)量、擠壓力大小和模子強度等都有明顯的影響。分流橋?qū)挾忍?將減小分流比,增加受壓面積,使擠壓力增加,因此,會降低模具強度和焊縫的質(zhì)量,但可改善金屬流動的均勻性[13]。分流橋的高度太大<即上模厚度>則金屬通過分流道時間過長,磨擦阻力增加,擠壓力明顯增大。雖然模具承受剪切的面積增大,但由于擠壓力增加,易出現(xiàn)"擠不動"的現(xiàn)象,降低模具壽命。分流橋?qū)挾菳的確定,從加大分流比,降低擠壓力方面來考慮,B應小些；但從改善金屬流動的均勻性來考慮,B應大些；?？滓鼙环至鳂蛘诒?。根據(jù)大量散熱片模具設計經(jīng)驗,這里將分流橋?qū)挾菳設計為24mm?！?〕分流橋的形狀分流橋的截面形狀主要有矩形,矩形倒角的和水滴形的三種。采用矩形截面分流橋時,金屬在橋下形成一個死區(qū),不利于金屬流動與焊合。矩形倒角截面和水滴形〔或近似水滴形〕截面的分流橋有利于金屬的流動與焊合,而且便于模具加工,因此,在強度允許的條件下,應盡量采用這兩種截面的分流橋。太陽花散熱片分流橋的截面形狀設計如圖3—3所示。圖3—3太陽花散熱器模具分流橋的尺寸與截面形狀圖〔5〕分流橋高度的確定保證模具強度條件下越小越好,以降低擠壓力和節(jié)約模具鋼材,一般在設計時根據(jù)強度計算確定：應該按照兩端固定的均布載荷梁校核其彎曲強度?！?.2〕式中Hmin—分流橋的最小高度,mm；l—分流橋兩個危險斷面之間的長度,mm；P擠壓機最大比壓,即單位壓力,MPa；[σb]—模具材料的許用應力,MPa；H13模具鋼在450～500℃時,許用應力[σb]取解900MPa?！?〕模芯這款太陽花散熱片是實心型材,所以分流橋下的模芯不起成型作用。因為太陽花散熱片中間厚度比齒部大很多,且位于擠壓筒中心部位。只通過增加工作帶的長度不足以阻礙金屬的流速,所以在這里設計一個假模芯用來調(diào)節(jié)金屬的流速。設計此模芯時,為利于金屬的焊合,可將模芯設計成10°左右的角度。模芯的芯頭加工一個小凸臺,對金屬起阻礙作用,模芯的結(jié)構設計如圖3—4所示。為使金屬能在此處很好的焊合,模芯與下模模面之間相距15mm。圖3—4太陽花散熱器模具模芯結(jié)構設計圖〔7〕焊合室焊合室是金屬流匯合焊接之處,其形狀,入口方式和尺寸大小,對于金屬流動,焊接質(zhì)量,擠壓力的大小與尺寸精度都都有很大的影響。只有當焊合室橫斷面面積與制品斷面積之比較大時,才能保證建立起足夠大的靜壓力使焊縫牢固[14]。焊合室形狀與型材外型大體相似,這樣可以使金屬流動更加均勻。常用的焊合室截面形狀有圓形和蝶形兩種,當采用圓形焊合室時,在兩分流孔之間會產(chǎn)生一個十分明顯的死區(qū),這不但會增大擠壓阻力,而且會影響焊縫質(zhì)量。而采用碟形焊合室則有利于消除這種死區(qū),提高焊縫質(zhì)量。為了消除焊合室邊緣與模孔平面之間的接合處的死區(qū),可采用大圓角<R=5～20mm>,或?qū)⒑负鲜业娜肟谔幾龀?～15°左右的角度,同時,在與蝶形焊合室對應的分流橋根部也做成相應的凸臺,這樣就可以改善金屬的流動,減少擠壓阻力。因此,應盡量采用這種蝶形截面的焊合室。焊合室一般設計在下模<陰模>上,也可以設計在上模<陽模>上,有時也有在上、下模設計各半的情況。為了獲得高強度的焊縫,在焊合室中必須建立一個超過擠壓金屬屈服強度10～20倍高的靜水壓力[15][14]。當分流孔形狀、個數(shù)與排列方式確定后,焊合室的斷面形狀和大小也基本上確定,如圖3—5所示。圖3—5太陽花散熱器模具焊合室形狀與尺寸通常焊合室斷面積如果太小,則擠壓力增加,擠壓成形穩(wěn)定性也差。確定焊合室的高度時,必須考慮擠壓機噸位、型材擠壓比<即型材特點>、模芯強度以與橋的結(jié)構<焊合點應在焊合室平面之上>等因素。焊合室太淺,焊合力不足易導致焊合不良,同時也會限制擠壓速度的提高；太深又會影響模芯穩(wěn)定性,易出現(xiàn)壁厚不均現(xiàn)象[16]。在實踐中可按擠壓筒尺寸選取焊合室高度,經(jīng)驗值如表3—1所示。擠壓比小,則焊合室高度應取上限或稍大些；模芯小和擠壓比大,則可下限或稍小一些。因為此模具的擠壓比只有8.6,為增加焊合程度,提焊縫質(zhì)量,取h焊=25mm。表3—1焊合室高度的經(jīng)驗值擠壓筒的直徑/mm焊合室的高度/mm115～13015～18150～18520～25200～23025～30280以上40〔8〕模孔尺寸準確地確定?？讕缀纬叽?這對獲得尺寸精確的制品起著決定性的作用。設計?？壮叽鐣r,影響模孔尺寸的因素有很多,主要有擠壓制品的材料、形狀、尺寸與其橫斷面的尺寸公差,制品和模具的熱膨脹系數(shù),工作帶在載荷作用下產(chǎn)生的畸變,由于不均勻變形引起的拉縮變形,因金屬在流入?？讜r不能急轉(zhuǎn)彎而引起的非接觸變形,制品拉矯直時的斷面尺寸收縮等因素。工作帶尺寸的設計要保證產(chǎn)品尺寸在冷狀態(tài)下不超過所規(guī)定的偏差X圍,同時要最大限度地延長模具的使用壽命,通常用綜合裕量系數(shù)考慮各種因素對制品尺寸的影響,模子外形的模孔尺寸一般以下式確定[1]：A=A0<1＋K>〔3.3〕式中A—型材外形的?？壮叽鏼m；A0—型材外形的名義尺寸mm；K—模孔的裕量系數(shù),如鋁與鋁合金型材擠壓K值一般取0.001～0.012。型材的壁厚?？壮叽缈砂匆韵鹿竭M行計算:B=B0+△<3.4>式中B—型材壁厚的?？壮叽鏼m；B0—型材壁厚的名義尺寸mm；△—型材壁厚?？壮叽缭隽?對于鋁合金,當B0<3mm時,△=0.lmm：當B0>3mm時,△=0.2mm。散熱器?？壮叽缈筛鶕?jù)上述原則設計,但在設計時有兩點需要考慮：①太陽花散熱片的齒部較長,所以在齒長度方向上的放量應比異型材放量大。②散熱片在擠壓拉伸過程中受齒部弧度因素的影響會發(fā)生沿齒圓弧內(nèi)側(cè)彎曲現(xiàn)象,導致外徑縮小,所以在放量時要加大其外徑尺寸。圖3—6為散熱片?？自O計尺寸,括號內(nèi)部的尺寸為?？壮叽?。圖3—6太陽花散熱器模具?？自O計尺寸〔9〕?？坠ぷ鲙Чぷ鲙悄＞叩挠行Чぷ鞑糠?主要是用來穩(wěn)定擠壓制品的形狀和尺寸。工作帶長度是設計型材?？鬃钪匾膸缀螀?shù)之一,它直接影響著制品的質(zhì)量。由于工作帶對金屬流動起阻礙作用,增加工作帶長度可以增大摩擦阻力,使向該處流動的供應體積中的流動靜壓力增大,迫使金屬向阻力小的部位流動,從而使型材整個斷面上金屬流量趨于均勻。定徑帶過短,模子易磨損,同時會壓傷制品,出現(xiàn)壓痕、橢圓等；定徑帶過長,易在定徑帶上粘結(jié)金屬,使制品表面上出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面等缺陷,同時擠壓力也將增高。更重要的是在型材擠壓時,定徑帶的長短是調(diào)整金屬流動速度的關鍵因素,工作帶長度設計不當,型材各部分流出?？椎乃俣染筒痪鶆?擠壓出的制品會產(chǎn)生扭擰、彎曲、平面間隙大等缺陷[17]。為了合理給定工作帶長度,應考慮影響工作帶長度的三個主要因素：〔a〕?？着帕形恢脤饘倭鲃拥挠绊?。擠壓時金屬的流動特性是靠近擠壓筒中心部位的金屬流動快,遠離中心逐漸減慢。為此,如使金屬流動均勻,必須把中心部位的?？坠ぷ鲙ё龅煤裥?遠離中心處逐漸減薄?！瞓〕型材壁厚對金屬流速的影響。型材壁厚越大,即模孔尺寸越大,則金屬流動就越快,此處的工作帶應做得厚些?！瞔〕?？追至鳂蛘诒蔚那闆r與分流孔的大小和分布。由于太陽花散熱片型材斷面的壁厚相差大,設計模具工作帶時要相應保持它們的差別,即壁厚大的地方工作帶要特別加大,而齒尖的部位要突破常規(guī),把工作帶減到最小,目的是要保證金屬在各處流動的均勻性。下面分別介紹散熱片工作帶的設計要點：〔a〕齒部工作帶的設計：由于散熱片的齒比較長,而且每根齒又分出兩根叉齒,所以在設計齒部工作帶時,不能設計成一個長度。齒部的工作帶長度可按下式計算：〔3.5〕式中HF1、HF2分別為F1、F2各區(qū)段上型材的厚度。齒尖部分壁厚薄,是整個型材最難出料的部分,是設計整個型材工作帶的基礎。設計該部分的工作帶就應該盡可能的短一些。通常齒很高且壁厚懸殊的散熱片的齒部工作帶是該壁厚0.5～0.8倍,此處將它設計成0.40mm。以薄齒部位工作帶0.40mm為基準,按照式〔3.5〕計算厚齒部分。因為薄齒處壁厚是0.52mm,厚齒部位壁厚是1.04mm,經(jīng)過計算可得厚齒部位工作帶長度是0.8mm?！瞓〕齒底工作帶的設計：因為齒底的厚度是齒尖厚度的80倍左右,所以該部位的工作帶長度不能按照式〔3.5〕來計算。齒底壁厚大,且位于擠壓筒中心位置,為阻礙該部位的金屬流速工作帶應該加長。但是工作帶太長,又會增加齒根部位的受力,容易使齒壓彎、壓斷。根據(jù)實踐經(jīng)驗,將齒底工作帶的長度設計成3.8mm。〔c〕齒根與底部工作帶的過渡設計：圖中齒部工作帶僅僅有0.8mm,而底部卻有3.8mm,這兩個部位工作帶落差很大,如果利用電極圓弧過渡就會導致齒根工作帶過長,齒根工作帶長有兩大弊端：齒部壓力增大、銑工作帶誤差較大該誤差會導致嚴重的偏齒現(xiàn)象,這兩大弊端都會導致模具報廢。為避免上述問題,銑電極時將3.8mm處銑到齒底,然后再用磨針將電極每兩個齒根中間磨削到0.8mm,這樣才能將齒根的工作帶過渡好[18]?！瞕〕電極倒圓角：電極銑完后,要用銼刀將電極四周倒圓角,避免工作帶與空刀銜接處出現(xiàn)直角產(chǎn)生應力集中,以增加工作帶的強度。太陽花散熱片?？坠ぷ鲙чL度設計如圖3—7所示。圖3—7太陽花散熱器模具?？坠ぷ鲙чL度〔10〕?？卓盏督Y(jié)構設計?？卓盏?即?？坠ぷ鲙С隹诙藨冶壑谓Y(jié)構?？盏兜淖饔镁褪菫榱嗽诒M量減少對型材摩擦力的前提下,增加模具工作帶的強度和剛度?？盏哆^大則不能保證工作帶部分的強度和剛度,容易出現(xiàn)發(fā)生部分工作帶裂角、崩斷等現(xiàn)象,從而可能導致模具報廢,降低了模具的壽命；空刀過小,大大增加摩擦力,壓力過高容易使模具出現(xiàn)壓塌、斷齒等現(xiàn)象,也容易降低模具壽命。合理地設計?？卓盏?既可以保證模具強度,又不至于出現(xiàn)劃傷和堵?，F(xiàn)象。因散熱片齒部的壁厚很薄,故空刀結(jié)構應合理設計,以下是散熱片空刀設計的四個要點：〔a〕齒尖空刀設計：由于齒尖部位很薄,其出料流速慢,且從大量模具生產(chǎn)過程中觀察發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)在出料時都是向上翹,如果齒尖處的空刀小就會堵模,所以應盡量加大齒尖部位的空刀,使齒尖部位不受到空刀位的阻力,齒尖空刀應為1.0mm左右；〔b〕齒間空刀設計：齒間內(nèi)側(cè)間距太小,為了盡量保證齒間模具鋼材的強度和硬度,盡量減小齒間空刀,齒間內(nèi)側(cè)空刀為0.05～0.15mm,這里取0.12mm；〔c〕齒根空刀設計：齒底部工作帶長度大,能夠承受較大的力,空刀要設計的稍大一些,以保證不會刮傷型材表面,影響型材外觀質(zhì)量,通常齒底部空刀設計為0.8～1.0mm,此處取0.8mm。由于電火花加工放電腐蝕產(chǎn)生0～0.1mm的間隙,導致空刀設計尺寸比實際模具的空刀尺寸要小,這個因素在設計空刀時也是要考慮的重要方面?！?1〕擠壓比制訂擠壓工藝時,首先考慮在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,應做到成品率高,生產(chǎn)效率高,材料和能源消耗低,并合理分配設備負荷量。然后根據(jù)設備能力、擠壓方法、合金種類、制品質(zhì)量要求、組織性能要求與?？讛?shù)來確定擠壓比。擠壓比值一般取6～100X圍生產(chǎn)這款太陽花散熱片擠壓機是1250T的臥式擠壓機,擠壓筒直徑是180mm,鑄錠的直徑是175mm。擠壓比的公式如下：λ=S筒/S型<3.7>式中λ—擠壓比；S筒—擠壓筒的橫截面積<mm2>；S型—型材橫斷面面積<mm2>。型材橫斷面面積:S型=2960.97mm2擠壓筒<直徑180mm>面積計算:S筒=πr2=<180/2>2π=25446.9mm2型材總體擠壓比為:λ=25446.9/2960.97=8.6〔12〕模具外形尺寸根據(jù)擠壓筒直徑為180mm,同時考慮到標準化問題,取模具的外徑D為230mm,上模厚度取H上為90mm,下模厚度H下為60mm?！?3〕模具強度的校核分流組合模在擠壓時承受載荷最不利的情況發(fā)生在分流孔和焊合室尚未進入金屬,以與金屬充滿分流孔和焊合室開始流出?？變蓚€時候,其主要破壞形式是：分流橋因受彎曲應力而被破壞和分流孔處在危險斷面被剪斷。為了保證所設計模具的強度滿足使用要求,下面對分流模的主要危險部位進行強度校核[1]?！瞐〕分流橋彎曲應力的校核〔按兩端固定,均勻載荷的簡支梁計算,校對模子厚度H〕：<3.8>式中Hmin—分流橋的最小高度；l—分流橋的寬度〔兩危險斷面之間的距離〕；P—擠壓機最大的比壓,即單位壓力,MPa；[σb]—模具材料在工作溫度下的許用應力,在450～500℃下,對3Cr2W8V取[σb]=1000MPa；對4Cr5MoSiV1取[σb]=900MPa。故取Hmin=90mm是安全的?！?〕分流孔道抗剪應力的校核：τ=Q橋/F橋≤[τ]<3.9>式中Q橋—分流橋端面上所承受的總壓力,MN；F橋—分流橋受剪切的總面積,mm2；[τ]—模具材料在工作溫度下的許用剪切應力,[τ]=〔0.5～0.6〕[σb],對3Cr2W8V鋼在450～500℃時取[σb]=1000MPa；對4Cr5MoSiV1鋼取[σb]=900MPa。F橋=6×13×80=6240mm2Q橋=491.47×[<75-23>×24+3.14×〔46÷2〕2]=139.3×104NF橋=4×24×90=8640mmτ=Q橋/F橋=139.3×104÷8640=161.23MPa經(jīng)計算,模橋的抗彎強度和抗剪強度均滿足要求,所以分流橋的高度取90mm是合理的。3.2梳子型散熱器模具設計3.2.1梳子型散熱器產(chǎn)品結(jié)構分析梳子型散熱器其截面圖如3—8所示。從圖中可以看出此截面的外接圓直徑約為85mm,上面有27條0.79mm厚度的散熱片和2條1.55mm厚度的散熱片,散熱片長度最短也有23.0mm,最長達45mm,片距只有1.88mm,實心部位的厚度15.5mm。壁厚較懸殊,齒距小,懸臂大的散熱片,如果模具設計不合理,截面上各部分的金屬在擠出?？讜r就越容易以不同的速度流出,從而造成型材的扭擰、波浪、彎曲以與裂紋等缺陷而報廢,模具也極容易損壞。因此,該散熱器模具進行優(yōu)化設計變得尤為重要。根據(jù)對此散熱器的結(jié)構分析,得知生產(chǎn)該散熱器所選用擠壓機噸位應不宜太大、擠壓筒比壓應適中,否則工作帶的懸臂容易,壓塌模具極容易破損。這里擬選用的的擠壓機噸位為：1250T。擠壓筒內(nèi)徑為130mm.圖3—8梳子型散熱器產(chǎn)品截面圖3.2.2梳子型散熱器擠壓模具整體結(jié)構設計方案對于梳型散熱器這種復雜截面的型材,如果采用平面摸直接擠壓,很難生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品,而且極易是模具報廢。它沒有閉合的框,也不能設計成分流模,只有通過設計導流模與平模配合使用,先在導流模中產(chǎn)生預變形,金屬進行第一次分配,形成與散熱器相似的坯料,再通過?？走M行第二次變形,才能擠壓出合格的產(chǎn)品。為了保證模具的強度,應設計形狀和散熱器形狀相似的模墊和模具配合使用,強化模具強度。3.2.3梳子型散熱器結(jié)構設計〔1〕?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾眯筒臄嗝嫘螤詈统叽缡呛侠砼渲媚？椎闹匾蛩刂?。根據(jù)對于坐標軸的對稱程度可將型材分成三類:斷面對稱于兩個坐標軸的型材,此種型材對稱性好;斷面對稱于某一坐標軸的型材,此種型材的對稱性次之;橫斷面不對稱的型材,此種型材對稱性差。在設計單孔模時,對于橫斷面和兩個坐標軸相對稱<或近似對稱>的型材,其合理的?？着渲檬菓剐筒臄嗝娴闹匦暮湍Ｗ拥闹行南嘀睾?如圖3—9所示。圖3—9軸對稱型材模孔的布置在擠壓橫斷面尺寸對于一個坐標軸相對稱的型材時,如果其緣板的厚度相等或彼此相差不大時,那么?？椎呐渲脩剐筒牡膶ΨQ軸通過模子的一個坐標軸,而使型材斷面重心位于另一個坐標軸上,如圖3—10所示。圖3—10對稱于一個坐標軸而緣板厚度比不大的型材模?？椎牟贾脤τ诜菍ΨQ性的型材和壁厚差別很大的型材,若采用上述原則配置?？?將使型材斷面的重心到模子中心的距離增大,而把?？孜恢靡频侥Ｗ拥倪吘壣?。同時,很難保證型材各個部位的流動速度均勻,還要制造通道移位的專用工藝設備<模墊、壓型嘴、導向裝置等>[1]。因此對于各部分壁厚不等的型材和不對稱的型材,必須將型材的重心相對于模子的中心做一定距離的移動,應盡可能地使難于流動的壁厚較薄的部位靠近模子中心,盡量使金屬在變形時的單位靜壓力相等,如圖3—11所示圖3—11不對稱和緣板厚度比大的型材?？椎牟贾脤τ诰壈搴穸缺入m然不大,但截面形狀十分復雜的型材應將型材截面外接圓的中心布置在模子的中心線上<圖3—12a>,對于擠壓系數(shù)很大,擠壓有困難或流動很不均勻的某些型材可采用平衡孔<在適當位置增加一個輔助?？椎姆椒?lt;圖3—12b>或增加工藝余料的方法<圖3—12c>或采用合理調(diào)整金屬流速的其它措施來改善擠壓條件,保證薄壁緣板部分的拉力最小,改善金屬流動的均勻性,以減少型材橫向和縱向幾何形狀發(fā)生彎曲、扭曲、波浪與撕裂等現(xiàn)象。為了防止型材由于自重而產(chǎn)生扭擰和彎曲,應將型材大面朝下,增加型材的穩(wěn)定性<圖3—12d>圖3—12復雜不對稱單孔型材?？撞贾每傊?單孔型材?？椎牟贾?應盡量保證型材各部分金屬流動均勻,在x軸上下方和y軸左右方的金屬供給量應盡可能相近,以改善擠壓條件,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,同時,也應考慮模具的強度和壽命,盡可能使用通用模具。通過對梳子型散熱器的結(jié)構分析可知,它對稱于一個坐標軸但散熱片與底板厚度比較大的,因此應設當?shù)陌妖X尖部位安排得離擠壓筒的中心盡量近些,以均勻金屬的流出?？椎乃俣?。因為金屬的流動特性是靠近擠壓筒中心部位的金屬流動快,遠離中心逐漸減慢；型材壁厚越大,即?？壮叽缭酱?則金屬流動就越快。此散熱器模具的?？自谀＞咂矫嫔系牟贾肹19]。如圖3—13所示。圖3—13梳子型模具模孔布置圖〔2〕?？壮叽缭O計準確地確定?？讕缀纬叽?這對獲得尺寸精確的制品起著決定性的作用。設計?？壮叽鐣r,影響?？壮叽绲囊蛩赜泻芏?主要有擠壓制品的材料、形狀、尺寸與其橫斷面的尺寸公差,制品和模具的熱膨脹系數(shù),工作帶在載荷作用下產(chǎn)生的畸變,由于不均勻變形引起的拉縮變形,因金屬在流入?？讜r不能急轉(zhuǎn)彎而引起的非接觸變形,制品拉矯直時的斷面尺寸收縮等因素。工作帶尺寸的設計要保證產(chǎn)品尺寸在冷狀態(tài)下不超過所規(guī)定的偏差X圍,同時要最大限度地延長模具的使用壽命,通常用綜合裕量系數(shù)考慮各種因素對制品尺寸的影響,摸孔的計算公式一般按式〔3.3〕和〔3.4〕計算。但對于各部分壁厚相差懸殊,特別是對于遠離擠壓筒中心的薄壁部分,由于受到強烈拉力作用產(chǎn)生較大的非接觸變形而使壁厚變得更薄〔充不滿〕,故薄壁處增加一定的裕量,對壁厚比較大的薄壁型材,由于中間部分流動較快,易產(chǎn)生非接觸變形而變薄,故中部?？壮叽鐟^邊緣處增厚0.1～0.8mm?；谏厦娴睦碚?該模具的?？壮叽缛鐖D3—14所示擴號內(nèi)為產(chǎn)品尺寸。圖3—14梳子型模具?？壮叽纭?〕工作帶長度設計工作帶是設計型材模具最重要的幾何參數(shù)之一,它直接影響著制品的質(zhì)量,如刀彎、扭擰、波浪、麻點等缺陷幾乎都是由工作帶的設計與制造不合理引起的。工作帶對金屬流動起阻礙作用,增加工作帶長度可以增大摩擦阻力,使向該處流動的供應體積中的流動靜壓力增大,迫使金屬向阻力小的部位流動,從而使型材整個斷面上金屬流量趨于均勻。對于外形尺寸較小,對稱性較好,各部分壁厚相等或近似相等的簡單型材而言,?？赘鞑糠值墓ぷ鲙Э扇∠嗟然蚧鞠嗟鹊拈L度,依金屬種類、型材品種和形狀不同,一般可取2～8mm。對于斷面形狀復雜、壁厚差大、外形輪廓大的型材,在設計?？讜r,要借助于不同的工作帶長度來調(diào)節(jié)金屬的流速。在設計時根據(jù)型材斷面各部分厚度差異,將其分成若干區(qū)段:Fl、F2、F3、…,如圖3—15所示：圖3—15壁厚不等的T字型材斷面可按以下公式計算?？坠ぷ鲙чL度：〔3.10〕式中；S1,S2—分別為斷面F1和F2的周長；f1,f2—分別為斷面F1和F2處的面積。公式<3.10>說明型材?？赘鲄^(qū)段工作帶長度與其面積成正比,與其周長成反比。面積大小反映擠壓時流經(jīng)各區(qū)段之金屬分配情況,周長反映了摩擦力的分布,因此以上方法的本質(zhì)就是根據(jù)金屬量的分配和摩擦力的大小來均衡金屬的流動速度。當型材的寬度與型材的厚度之比<寬厚比>小于30或者當型材的最大寬度小于擠壓筒直徑的1/3時,使用上述公式是比較合理的[20]。,由于上式計算比較繁瑣,在實際生產(chǎn)中一般采用更為簡便的計算方法,即根據(jù)壁厚的比值求工作帶的長度,工作帶長度的比值與厚度比成正比,即前面式〔3.5〕。當型材寬厚比大于30或型材最大寬度大于擠壓筒直徑的1/3時,?？坠ぷ鲙чL度的計算方法除應考慮上述因素之外,尚需考慮型材區(qū)段距擠壓筒中心距離,因為即使型材的厚度均勻時<金屬量分配均等>,擠壓筒中心金屬的流速也會大于邊緣金屬的流速。因此,模子中心區(qū)的工作帶長度應加長,以增加阻礙。當型材對稱性好而且比較簡單,以與型材最大寬度小于擠壓筒直徑的1/4時,模子工作帶長度可采用公式〔3.5〕計算。用上述公式計算型材模孔各區(qū)段的工作帶長度時,應先給定一個區(qū)段的工作帶值作為計算的參考值<一般給定型材厚度最窄區(qū)段上的最小工作帶長度>。工作帶最小長度應能保證模具有足夠的耐磨能力和使用壽命,能使型材的外形尺寸和緣板厚度保持穩(wěn)定。對于鋁合金來說,在實際生產(chǎn)中,一般根據(jù)型材的規(guī)格和擠壓機的噸位來確定工作帶的最小長度,見表3—2表3—2?？坠ぷ鲙ё钚￠L度值擠壓機能力/MN125503516～203～12?？坠ぷ鲙ё钚￠L度/mm5～104～83～62.5～51.5～3?？卓盏冻叽?mm32.521.5～20.5～1.5作帶的最大長度按擠壓時金屬與?？坠ぷ鲙еg最大有效接觸長度來確定,當工作帶長度超過某一數(shù)值時,由于金屬流出?？缀蟮睦鋮s收縮而脫離工作帶的接觸,此時工作帶對于金屬不再起阻礙作用。金屬流動速度越快,鑄錠與模子的加熱溫差越小,則工作帶的最大有效長度也可越大。一般而言,型材模子工作帶的最大長度不應超過15～25mm,生產(chǎn)實際中,對鋁合金常用8～15mm。此外,即使型材緣板的厚度在整個寬度上一致的,也不能按公式計算取一致的工作帶長度,因為緣板中心區(qū)金屬流動總是比邊緣區(qū)快,而且緣板越寬其流動速度差別也就越大,因此在設計模子時,必須將沿緣板寬度方向上的工作帶長度做成可變的。當采用單孔模擠壓時,可按單一同心圓規(guī)則來確定?？坠ぷ鲙чL度[21],如圖3—16所示。圖3—16單孔的同心圓規(guī)則〔1〕確定?？坠ぷ鲙чL度時,先以整個型材斷面上金屬最難流出處為基準點,該處的工作帶長度一般為該處型材的1.5～2倍?！?〕與基準點相鄰區(qū)段的工作帶長度可為基準點的工作帶長度加上lmm?！?〕當型材壁厚相同時,與模子中心<與擠壓筒中心重合>距離相等處其工作帶長度相同;由模子中心起,每相距10mm<同心圓半徑>工作帶長度的增減數(shù)值可按表3—3所列數(shù)值進行確定表3—3?？坠ぷ鲙чL度增減值型材斷面壁厚/mm每相距10mm〔同心圓半徑〕工作帶長度增減值/mm1.20.201.50.252.00.302.50.353.00.40〔4〕當型材壁厚不相同時,?？坠ぷ鲙чL度的確定除應遵循上述規(guī)則外,還應按前述的公式<3.5>或<3.10>進行計算,然后還需依靠設計者的經(jīng)驗進行恰當確定。根據(jù)以上原則,設計出的?？坠ぷ鲙С叽缛鐖D3—17所示。圖3—17梳子型模具?？坠ぷ鲙С叽纭?〕摸孔空刀結(jié)構設計〔a〕散熱片尖空刀設計：由于散熱片尖部位很薄,其出料流速慢,且從大量模具生產(chǎn)過程中觀察發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)在出料時都是向上翹,如果散熱片尖處的空刀小就會堵模,所以應盡量加大散熱片尖部位的空刀,使散熱片尖部位不受到空刀位的阻力,散熱片尖空刀應為1.0mm左右；〔b〕散熱片間空刀設計：齒間內(nèi)側(cè)間距太小,為了盡量保證齒間模具鋼材的強度和硬度,盡量減小齒間空刀,齒間內(nèi)側(cè)空刀為0.05～0.15mm,這里取0.15mm；〔c〕散熱片根空刀設計：散熱片底部工作帶長度大,能夠承受較大的力,空刀要設計的稍大一些,以保證不會刮傷型材表面,影響型材外觀質(zhì)量,通常齒底部空刀設計為0.8～1.0mm,此處取1.0mm〔d〕其他的外形部位如底板將空刀設計成2mm?！?〕導流模設計采用導流模的方法無論是對空心型材、半空心型材或?qū)嵭男筒亩际沁m用的。特別是對于舌比大于3的散熱器型材與其他異常復雜的型材來說,采用普通型材模具無法擠壓生產(chǎn)時,采用導流模不僅能實現(xiàn)擠壓,而且可使模具使用壽命延長幾十倍。導流?；窘Y(jié)構形式有兩種：一種是蔣導流模和型材模分開制造然后再組裝成一個整體；另一種是將導流模和型材模加工成一個整體。采用導流模擠壓鋁合金時,鑄錠墩粗后,首先通過導流模模孔產(chǎn)生預變性,金屬進行第一次分配,形成與型材相似的坯料。然后通過?？自龠M行第二次變形,擠壓出合格的各種端面的形狀。采用導流模擠壓可以增加坯料與型材的幾何相似性,便于控制金屬分配與流動：當擠壓型材壁厚差很大時能起調(diào)節(jié)金屬流速的作用,使壁薄、形狀復雜、難度大的型材容易成型。導流模的設計原則是要有利于金屬的預分配和調(diào)整金屬流速。一般來說導流模的輪廓尺寸應比型材的外形輪廓尺寸大6～15mm；導流孔的深度可取15～25mm,導流孔的入口最好做成3°～15°的導流角導流模腔的各點應均勻圓滑過渡,表面光潔,以減少摩擦阻力[2]。該散熱器導流模設計成,如圖3—18所示:圖3—18梳子型散熱器前導流模尺寸與形狀〔6〕擠壓比制訂擠壓工藝時,首先考慮在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,應做到成品率高,生產(chǎn)效率高,材料和能源消耗低,并合理分配設備負荷量。然后根據(jù)設備能力、擠壓方法、合金種類、組織性能要求與模孔數(shù)來確定擠壓比。生產(chǎn)這款梳型散熱片擠壓機是1250T的臥式擠壓機,擠壓筒直徑是130mm,鑄錠的直徑是125mm。型材橫斷面面積:S型=1317.7mm2擠壓筒<直徑180mm>面積計算:S筒=πr2=<130/2>2π=17671.5mm2由公式〔3.7〕得擠壓比λ=S筒/S型=17671.5/1317.7=13.4〔7〕模具外形尺寸根據(jù)擠壓筒內(nèi)徑為180mm和考慮標準化問題,模具外徑取180mm,模具取厚度90mm,其中寬展模厚度取50,模子厚度取40mm。模墊厚度取50mm〔8〕模具強度校核用平面模擠壓雙孔扁條型材或懸壁部分很長的半空心槽材型材時,在高溫高壓下,模子容易產(chǎn)生彈性翹曲,甚至塑性變形,這不僅會改變型材的尺寸,而且會減低甚至消除工作帶阻礙作用。在受力過大的情況下,模子會沿危險斷面破裂。因此,對型材模子必須進行強度校核。對于槽形模的突出部分,可以認為是一個受有均布載荷的懸壁梁,可按下式校核其危險斷面處的模子最小厚度hmin?！?.11〕〔3.12〕式中hmin—模具<包括模子和支承環(huán)的總厚度>的最小厚度,mm；l—槽形模子懸臂梁的長度,即槽形型材的槽深尺寸,mm；P—擠壓筒的比壓,MPa；a—?？讘冶哿焊繑嗝鏀嗝娴膶挾?mm；b—?？讘冶哿焊繑嗝娉隹谔帉挾?mm；b=a－2c；c—?？讘冶哿焊砍隹诳盏冻叽?lt;一般取1.5～3>,mm；[б彎]—模具材料的許用彎曲應力,其值一般取許用抗拉應力的〔04～0.5〕倍,對于3Cr2W8V鋼,取[σ彎]=600～700MPa；對于4Cr5Mo