铝型材挤压模具设计－模具资料网

铝型材挤压模具简介：
       模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。

        铝型材是采用铝及铝合金为主要原料加工制造而成的生活用品、工业用品的统称。而铝型材应用又比较广泛，旧有建筑改造需求较大，目前中国存量住房中约有40%建造于1990年代以前，随着国内经济的发展和人民生活水平的提高，对住房的改善性需求逐步增加，带动建筑更新、改造，从而促进对建筑铝型材的大量需求。

     欧洲、北美和日本的铝型材消费结构中，工业耗用比例分别为60%、55%和40%左右，高于我国目前32%左右的耗用比例，消费结构差异较大，预示着我国工业铝型材消费具有较大的增长空间。铝型材在工业领域主要应用于交通运输业（包括汽车制造业、轨道交通业）、装备和机械设备制造业、耐用消费品业等，目前分别在我国铝型材应用中占比约10%、10%和12%。2009年初国务院通过十大产业振兴计划，汽车业、轻工业、装备制造业等均纳入国家十大产业振兴规划之列；此外国家还陆续出台了“家电下乡”和“汽车下乡”政策，下游产业的振兴必将为铝型材带来新的发展机遇。

        本课题只要涉及铝型材挤压模具的设计，所需成型的零件为某散热片（厚度为MM），材料为6063，主要内容为材料的分析，模具结构设计，模具影响因素及几种改良设计。此套模具在铝挤压模具中普遍应用，适用于产量高，精度要求不高的状况下。


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铝型材挤压模具设计要点
1、铝型材的尺寸及偏差
铝型材的尺寸及偏差是由挤压模具、挤压设备和其他有关工艺因素决定的。


2、选择正确的铝挤压机吨位
选择挤压机吨位主要是根据挤压比来确定。如果挤压比低于10，铝型材产品机械性能低；如果挤压比过高，铝型材产品很容易出现表面粗糙以及角度偏差等缺陷。实心铝型材常推荐挤压比在30左右，空心铝型材则在45左右。


3、挤压模具外形确定
挤压模具的外形尺寸是指挤压模具的外圆直径和厚度。挤压模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和强度来确定。


4、挤压模具模孔尺寸的确定
对于壁厚差很大的铝型材，难成形的薄壁部分及边缘尖角区应适当加大尺寸；而对于宽厚比大的扁宽薄壁型材及壁板型材的模孔，桁条部分的尺寸可按一般型材设计，而腹板厚度的尺寸，除考虑公式所列的因素外，尚需考虑挤压模具的弹性变形与塑性变形及整体弯曲，距离挤压筒中心远近等因素。此外，挤压速度，有无牵引装置等对模孔尺寸也有一定的影响。


5、合理调整铝金属的流动速度
        合理调整铝金属流动速度就是要尽量保证铝型材断面上每一个质点应以相同的速度流出模孔。挤压模具设计时尽量采用多孔对称排列，根据铝型材的形状，各部分壁厚的差异和比周长的不同及距离挤压筒中心的远近，来设计不等长的定径带。
        一般来说，铝型材某处的壁厚越薄，周长越大，形状越复杂，离挤压筒中心越远，则此处的定径带应越短。如果当用定径带仍难于控制铝金属流速时，对于铝型材断面形状特别复杂，壁厚很薄，离中心很远的部分可采用促流角或导料锥来加速铝金属流动。
        而对于那些壁厚大得多的部分或离挤压筒中心很近的地方，就应采用阻碍角进行补充阻碍，以减缓此处的流速。此外，还可以采用工艺平衡孔，工艺余量或者采用前室模、导流模、改变分流孔的数目、大小、形状和位置来调节铝金属的流速。


6、挤压模具强度校核
        由于铝型材挤压时模具的工作条件很恶劣，模具强度是模具设计中的一个非常重要的问题。除了合理布置模孔的位置，选择合适的模具材料，设计合理的模具结构和外形之外，精确地计算挤压力和校核各危险断面的许用强度也是十分重要的。
        目前计算挤压力的公式很多，但经过修正的别尔林公式仍有工程价值。挤压力的上限解法，也有较好的适用价值，用经验系数法计算挤压力比较简便。至于模具强度的校核，应根据产品的类型、模具结构等分别进行。
        一般平面模具只需要校核剪切强度和抗弯强度。舌型模和平面分流模则需要校核抗剪、抗弯和抗压强度，舌头和针尖部分还需要考虑抗拉强度等。强度校核时的一个重要的基础问题是选择合适的强度理论公式和比较精确的许用应力。近年来，对于特别复杂的模具可用有限元法来分析其受力情况与校核强度。


7、合理的工作带尺寸
        确定分流组合模的工作带要比确定半模工作带复杂得多，不仅要考虑到型材壁厚差，距中心的远近，面且必须考虑到模孔被分流桥遮蔽的情况。处于分流桥底下的模孔，由于金属流进困难，工作带必须考虑减薄些。
        在确定工作带时，首先要找出在分流桥下型材壁厚最薄处即金属流动阻力最大的地方，此处的最小工作带定为壁厚的两倍，壁厚较厚或金属容易达到的地方，工作带要适当考虑加厚，一般按一定的比例关系，再加上易流动的修正值。

8、模孔空刀结构及尺寸
        模孔空刀就是模孔工作带出口端悬臂支承的结构。当铝型材壁厚≥2mm时，可采用比较容易加工的直空刀结构；当t<2mm时，可选择在有悬臂处加工斜空刀。