大型復(fù)雜截面鋁型材模具的寬展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　1、前言

　　目前，國內(nèi)鋁擠壓行業(yè)發(fā)展迅猛，市場對大尺寸截面鋁型材的需求量正逐年上升，但是，由于5000噸以上的大型擠壓機(jī)的設(shè)備投資較大，并且，大型擠壓機(jī)的擠壓生產(chǎn)成本較高，因此，國內(nèi)目前只有少數(shù)大企業(yè)才裝備有5000噸以上的大型擠壓機(jī)。而絕大多數(shù)鋁型材生產(chǎn)企業(yè)所裝備的擠壓機(jī)都是以4000噸以下的中小型擠壓機(jī)為主。用中小型擠壓機(jī)生產(chǎn)幾何尺寸較大的型材時(shí)，由于受到擠壓筒直徑的限制，這類型材的擠壓生產(chǎn)難度非常大，小機(jī)出大料問題一直是困擾鋁擠壓模具行業(yè)的技術(shù)難題。本文通過幾個(gè)具體的模具設(shè)計(jì)實(shí)例，談?wù)剰?fù)雜型材寬展模具的設(shè)計(jì)體會。

　　2、寬展設(shè)計(jì)原理

　　寬展模具就是在模具前端設(shè)置一個(gè)具有寬展功能的導(dǎo)流板，擠壓時(shí)使圓鑄錠產(chǎn)生一次預(yù)變形，變形后的鑄錠截面大致接近于寬厚比大的型材截面尺寸，使導(dǎo)流板的導(dǎo)流孔的寬度逐漸增大到接近或大于圓擠壓筒的內(nèi)徑，金屬再經(jīng)過二次變形流出模孔，以生產(chǎn)出外接圓尺寸超過圓擠壓筒直徑的大尺寸型材。在進(jìn)行寬展模的設(shè)計(jì)過程中，要用到寬展率δB和寬展角β。

　　導(dǎo)流板的寬展率δB：

　　導(dǎo)流板的寬展角β為：

　　式中：δ----導(dǎo)流板的寬展率(通常在15%～35%范圍較合適);

　　β----導(dǎo)流板的寬展角(一般β角小于30°);

　　B2----為寬展直徑;

　　B1----為進(jìn)料直徑;

　　HB----為導(dǎo)流板的厚度。

　　寬展角在一般情況下都選擇在30度以內(nèi)，如果寬展角過大，金屬將出現(xiàn)填充不良現(xiàn)象，但是，在特殊的情況下，采用特殊的模具結(jié)構(gòu)，可以突破常規(guī)極限，使寬展角設(shè)計(jì)的更大。

　　3、寬展模設(shè)計(jì)實(shí)例

　　設(shè)計(jì)實(shí)例一：工程料大裝飾板(如圖1)

　　模具設(shè)計(jì)基本參數(shù)：擠壓機(jī)噸位2500T，擠壓筒直徑φ236mm，擠壓系數(shù)18，模具直徑：φ460mm，合金牌號6063，擠壓筒溫度400～430℃，鑄錠溫度,480～510℃，模具溫度460-480℃，擠壓速度8～15m/min。

　　難點(diǎn)分析：該型材幾何尺寸較大，壁厚較薄，客戶對幾何尺寸公差和壁厚公差要求嚴(yán)格，型材外接圓超出了2500噸擠壓機(jī)模具進(jìn)料孔極限，而且，該型材有兩個(gè)小模芯，由于受到分流孔進(jìn)料直徑的限制，兩個(gè)小模芯的供料很難平衡，導(dǎo)致小模芯在上下方向上受力不均，小模芯容易發(fā)生嚴(yán)重偏移，從而影響出料成型，此外，由于型材中間的空腔較大，模具的擠壓死區(qū)面積過大，造成擠壓力大幅升高，因此，該型材在生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)斜角，波浪等缺陷，甚至?xí)�發(fā)生模具裂橋報(bào)廢。為了有效避免上述問題的產(chǎn)生，必須從改善模具的結(jié)構(gòu)入手，使模具各部分的供料均勻，模芯受力平衡。為了達(dá)到良好的出料效果，我們在設(shè)計(jì)模具時(shí)采取導(dǎo)流板兩次分流的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)流板采取三孔沉橋的設(shè)計(jì)方案，如圖2所示，上模分流孔如圖3所示，模具結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　該型材的左右部分不對稱，右半部分由于兩個(gè)小公頭的存在，比左半部分難出料，因此，在設(shè)計(jì)導(dǎo)流板時(shí)，應(yīng)充分考慮左右兩部分的供料比例。基于上述分析，我們將該模具導(dǎo)流板設(shè)計(jì)成三孔結(jié)構(gòu)，右半部分由一個(gè)大分流孔供料，并將導(dǎo)流板設(shè)計(jì)成“半月形”如圖2，這種結(jié)構(gòu)能有效增大模具外側(cè)邊緣的供料，同時(shí)減少中間直沖部分的供料，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，導(dǎo)流板右邊的分流孔進(jìn)料面積與上下分流孔的進(jìn)料面積比例，設(shè)計(jì)為1:1.3。為使遠(yuǎn)離擠壓中心的邊緣部分的型材供料充分，導(dǎo)流板的分流橋采用斜面向外過渡，以減小邊緣部分的金屬流動(dòng)阻力。

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