設計實例三,大型LED燈管(如圖6)
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基本參數:
擠壓機噸位5000T,擠壓筒直徑?364mm,棒徑?355,擠壓系數17,模具直徑:¢615
難點分析:該型材幾何尺寸較大,直徑達263mm,分為內外兩層模芯,共17個空腔,形狀復雜。一般情況下,這類結構的型材如果直徑較小的話,生產難度不大,但是在直徑較大的情況下,模具中心的擠壓死區面積過大,造成擠壓力升高,模具容易發生裂橋報廢。考慮到上述難點,我們在經過詳細的強度校核計算后,采用了上中下三層“模中模” 的設計結構,同時通過采用“前導孔”來降低擠壓力,分流孔如圖七所示。模具剖視圖如圖八所示。
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“模中模結構”是較為少見的特殊模具結構,該結構可以使電火花的加工量大大減少,簡化加工難度,縮縮短加工周期。我們所采用的“模中模”結構較好的解決了各個模芯位置的供料平衡問題,使模芯的受力達到平衡。型材各個部位的流速均勻,模具的應力分布狀態得到極大改善,大大提高了模具使用壽命。上模和中模的分解結構如圖九和圖十所示。
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該模具上機后,出料情況理想,擠壓力不高,料頭整齊,壁厚較為均勻,但是螺絲孔處尺寸偏大,在經過修模調整后,該模具生產狀況良好,成功生產出了合格產品。
設計實例四,大型復雜散熱器(如圖11所示)
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基本參數:
擠壓機噸位5000T,擠壓筒直徑?364mm,棒徑?355mm,擠壓系數17,模具直徑:¢530mm.
難點分析:該散熱器型材幾何尺寸較大,并且有多處裝配位,在齒上還分布有六個較小的空腔。從技術上看,該散熱器型材的生產難度很大,主要問題是“偏齒”現象難以有效避免,在生產過程中,一旦發生偏齒現象,模具將很快報廢。因此,該模具在設計過程中的核心問題是齒的受力平衡問題。
為了解決偏齒問題,我們在5000噸擠壓機上,采用了九個分流孔的模具設計方案。為了降低擠壓力,該方案同樣采用了“前導孔”的結構設計,如圖12所示。
從圖中分流孔的布局以及型材在模具中的擺放位置來看,每個小公頭在各個方向上均有不同的分流孔為其供料,使小公頭在各個方向上的受力得到平衡和抵消。避免了公頭偏壁現象,同時,各個散熱齒在不同方向上的受力也通過分流孔得到平衡,避免了偏齒現象的發生。通過生產實踐證明,該模具上機后出料平穩,料頭整齊,各個散熱齒的壁厚均勻,成型情況良好,生產出的產品完全滿足客戶的使用要求。
總結:
采用前導孔的模具結構能有效擴展金屬在模具中的流動范圍,金屬在經過前導孔后,進行第一次寬展預變形,然后金屬再進入上模分流孔進行第二次分流,金屬在經過兩次分配之后,模具的供料比例更為均勻合理,可以顯著改善型材出料的成型度,前導孔結構由于增大了分流比,因此擠壓力大幅降低,使模具的強度和穩定性都得到明顯提高。在實際生產過程中,我們通過廣泛使用前導孔的寬展模具,使擠壓機的工作潛能得到充分發揮,減少了模具試模次數,尤其對于一些難度較大的型材,明顯縮短了交貨周期。
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