近年來，國內(nèi)鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）擠壓行業(yè)在高速發(fā)展的同時(shí)，市場競爭也日趨白熱化，由于受到國家對(duì)房地產(chǎn)行業(yè)的調(diào)控政策影響，普通的建筑型材市場增長幅度有限，而工業(yè)用鋁型材的市場份額卻在逐年增長，市場對(duì)大尺寸的復(fù)雜截面工業(yè)鋁型材的需求量正在快速上升，這類型材由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)難度較大，對(duì)模具的要求較高，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性是生產(chǎn)過程中的最關(guān)鍵問題。
我們通過不斷更新模具設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，使模具的擠壓性能顯著提高，在實(shí)際生產(chǎn)過程中取得了良好的效果，本文通過生產(chǎn)實(shí)踐過程中的幾個(gè)具體的模具設(shè)計(jì)實(shí)例，來簡單談?wù)剰?fù)雜擠壓模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)實(shí)例一，工業(yè)用熱交換器(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?236mm，棒徑228，擠壓系數(shù)15，模具直徑：￠460
難點(diǎn)分析：該型材幾何尺寸較大，型材外接圓超出了2500噸擠壓機(jī)模具進(jìn)料孔極限，屬于典型的“小機(jī)出大料”情況。而且，該型材有九個(gè)空腔，形狀復(fù)雜，這類型材在生產(chǎn)過程中最大的難點(diǎn)是模具強(qiáng)度問題，由于九個(gè)小模芯的受力很難平衡，在受力不均的情況下，模芯容易發(fā)生嚴(yán)重偏壁，甚至斷裂，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（詞條“擠壓力”由行業(yè)大百科提供）升高，模具變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）較大，在生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)斜角，波浪等缺陷，甚至模具會(huì)發(fā)生裂橋報(bào)廢。為了有效避免上述問題的產(chǎn)生，必須要從改善模具的供料結(jié)構(gòu)入手，使模具各部分的供料均勻，模芯受力平衡。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)模具時(shí)采取“前導(dǎo)孔”的模具結(jié)構(gòu)，如圖2所示，上模剖視圖如圖3所示。
前導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)可以有效改善進(jìn)料的均衡性，同時(shí)，可以大大降低擠壓力，提高模具的整體強(qiáng)度，模具中間各處模芯位置采用背孔沉橋的結(jié)構(gòu)，使金屬分配更加合理，模芯的受力狀況得到有效平衡，模具的各處死區(qū)位置的供料情況得到明顯改善。通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，該模具上機(jī)后出料平穩(wěn)，料頭整齊，各處壁厚均勻，擠壓力較低，型材成型良好，僅兩側(cè)翅壁處出現(xiàn)開口，在經(jīng)過修模調(diào)整后，生產(chǎn)出的型材各處尺寸完全滿足客戶使用要求，每套模具的使用壽命達(dá)到80噸以上。
設(shè)計(jì)實(shí)例二，工業(yè)型材大型結(jié)構(gòu)立柱（詞條“立柱”由行業(yè)大百科提供）(如圖4)
基本參數(shù)：
擠壓機(jī)噸位5000T，擠壓筒直徑?364mm，棒徑355，擠壓系數(shù)25，模具直徑：615
難點(diǎn)分析：該型材幾何尺寸較大(如圖4)，客戶對(duì)圓弧部分精度要求較高。各個(gè)空腔以及螺絲孔均有嚴(yán)格裝配要求，同時(shí)，由于該型材包含10個(gè)小空腔，左右兩側(cè)最邊緣的空腔已經(jīng)處于模具最大進(jìn)料孔的邊緣，因此模芯的受力難以平衡，極易發(fā)生嚴(yán)重偏壁影響成型，甚至發(fā)生模芯斷裂。該型材如果在7000噸擠壓機(jī)(擠壓筒直徑400以上)上生產(chǎn)的話，難度不大，但是由于受到設(shè)備條件制約，5000噸擠壓機(jī)的擠壓筒偏小，生產(chǎn)難度較大。該型材兩邊遠(yuǎn)離擠壓中心的位置供料較為困難，出料以后由于流速不均，容易造成圓弧部分變形，難以滿足客戶對(duì)圓弧曲線精度的要求。同時(shí)，由于模具橋位跨度大，使模具橋位的抗彎強(qiáng)度（詞條“抗彎強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）大大下降，在生產(chǎn)過程中，當(dāng)模具承受較大擠壓載荷時(shí)，橋位的變形撓度較大，在橋位水滴處形成拉應(yīng)力，造成模芯變形，甚至裂橋報(bào)廢。
針對(duì)上述問題，我們通過采用“ 前導(dǎo)孔” 寬展結(jié)構(gòu)，使型材邊緣部分的供料充足，我們通過調(diào)整進(jìn)料孔面積使模芯的受力得到有效平衡，同時(shí)，通過改進(jìn)橋墩的支撐結(jié)構(gòu)來提高模具橋位的抗彎強(qiáng)度。
我們將分流孔設(shè)計(jì)成12孔結(jié)構(gòu)，前導(dǎo)孔采用斜面向外過渡，減小分流孔邊緣部分的金屬流動(dòng)阻力，增大邊緣的供料。(如圖5所示)。
當(dāng)金屬通過前導(dǎo)孔進(jìn)行了第一次預(yù)變形后，再通過分流孔進(jìn)行第二次預(yù)變形，最后通過工作帶實(shí)現(xiàn)擠壓成型，在這個(gè)過程中，金屬的變形是漸進(jìn)的，因此，變形抗力相對(duì)較小，模具各部分的流速更加均勻，型材成型度得到明顯改善。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，該模具出料平穩(wěn)，料頭整齊，型材各處壁厚均勻，各個(gè)圓弧位的尺寸精度較高，生產(chǎn)出的型材成型狀況非常理想，模具上機(jī)一次合格，大大縮短了交貨周期。
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