制造一套優(yōu)質(zhì)的鋁材擠壓模具,不僅要有好的加工設(shè)備和熟練的擠壓模具制造工人,另外一個(gè)非常重要的因素就是要有好的擠壓模具設(shè)計(jì)。對(duì)于比較復(fù)雜的擠壓模具,模具設(shè)計(jì)的好壞占模具質(zhì)量的85%,一個(gè)優(yōu)秀的模擠壓具設(shè)計(jì)是:在滿足客戶要求的前提下,要做到加工成本低,加工難度小,加工時(shí)間短,模具能夠在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出合格的制品來(lái)。要做到這些,不僅僅要完全領(lǐng)會(huì)客戶要求,還要求模具設(shè)計(jì)師對(duì)擠壓機(jī),擠壓模具結(jié)構(gòu)和加工工藝以及本廠的加工能力等要有所了解,因此,作為擠壓模具設(shè)計(jì)師,要想提高擠壓模具設(shè)計(jì)水平,應(yīng)做到以下幾點(diǎn):
1、熟知鋁型材的尺寸及偏差
鋁型材的尺寸及偏差是由擠壓模具、擠壓設(shè)備和其他有關(guān)工藝因素決定的。
2、選擇正確的鋁擠壓機(jī)噸位
選擇擠壓機(jī)噸位主要是根據(jù)擠壓比來(lái)確定。如果擠壓比低于10,鋁型材產(chǎn)品機(jī)械性能低;如果擠壓比過(guò)高,鋁型材產(chǎn)品很容易出現(xiàn)表面粗糙以及角度偏差等缺陷。實(shí)心鋁型材常推薦擠壓比在30左右,空心鋁型材則在45左右。
3、確定擠壓模具外形
擠壓模具的外形尺寸是指擠壓模具的外圓直徑和厚度。擠壓模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和強(qiáng)度來(lái)確定的。
4、擠壓模具模孔尺寸的確定
對(duì)于壁厚差很大的鋁型材,難成形的薄壁部分及邊緣尖角區(qū)應(yīng)適當(dāng)加大尺寸;而對(duì)于寬厚比大的扁寬薄壁型材及壁板型材的模孔,桁條部分的尺寸可按一般型材設(shè)計(jì),而腹板厚度的尺寸,除考慮公式所列的因素外,尚需考慮擠壓模具的彈性變形與塑性變形及整體彎曲,距離擠壓筒中心遠(yuǎn)近等因素。此外,擠壓速度,有無(wú)牽引裝置等對(duì)模孔尺寸也有一定的影響。
5、合理調(diào)整鋁金屬的流動(dòng)速度
合理調(diào)整鋁金屬流動(dòng)速度就是要盡量保證鋁型材斷面上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)以相同的速度流出模孔。擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用多孔對(duì)稱排列,根據(jù)鋁型材的形狀,各部分壁厚的差異和比周長(zhǎng)的不同及距離擠壓筒中心的遠(yuǎn)近,來(lái)設(shè)計(jì)不等長(zhǎng)的定徑帶。一般來(lái)說(shuō),鋁型材某處的壁厚越薄,周長(zhǎng)越大,形狀越復(fù)雜,離擠壓筒中心越遠(yuǎn),則此處的定徑帶應(yīng)越短。如果當(dāng)用定徑帶仍難于控制鋁金屬流速時(shí),對(duì)于鋁型材斷面形狀特別復(fù)雜,壁厚很薄,離中心很遠(yuǎn)的部分可采用促流角或?qū)Я襄F來(lái)加速鋁金屬流動(dòng)。而對(duì)于那些壁厚大得多的部分或離擠壓筒中心很近的地方,就應(yīng)采用阻礙角進(jìn)行補(bǔ)充阻礙,以減緩此處的流速。此外,還可以采用工藝平衡孔,工藝余量或者采用前室模、導(dǎo)流模、改變分流孔的數(shù)目、大小、形狀和位置來(lái)調(diào)節(jié)鋁金屬的流速。
6、擠壓模具強(qiáng)度校核
由于鋁型材擠壓時(shí)模具的工作條件很惡劣,所以模具強(qiáng)度是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的問(wèn)題。除了合理布置模孔的位置,選擇合適的模具材料,設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外,精確地計(jì)算擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度也是十分重要的。目前計(jì)算擠壓力的公式很多,但經(jīng)過(guò)修正的別爾林公式仍有工程價(jià)值。擠壓力的上限解法,也有較好的適用價(jià)值,用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算擠壓力比較簡(jiǎn)便。至于模具強(qiáng)度的校核,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的類型、模具結(jié)構(gòu)等分別進(jìn)行。一般平面模具只需要校核剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度,舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強(qiáng)度,舌頭和針尖部分還需要考慮抗拉強(qiáng)度等。近年來(lái),對(duì)于特別復(fù)雜的模具可用有限元法來(lái)分析其受力情況與校核強(qiáng)度。
7、合理的工作帶尺寸
確定分流組合模的工作帶要比確定半模工作帶復(fù)雜得多,不僅要考慮到型材壁厚差,距中心的遠(yuǎn)近,面且必須考慮到模孔被分流橋遮蔽的情況。處于分流橋底下的模孔,由于金屬流進(jìn)困難,工作帶必須考慮減薄些。在確定工作帶時(shí),首先要找出在分流橋下型材壁厚最薄處即金屬流動(dòng)阻力最大的地方,此處的最小工作帶定為壁厚的兩倍,壁厚較厚或金屬容易達(dá)到的地方,工作帶要適當(dāng)考慮加厚,一般按一定的比例關(guān)系,再加上易流動(dòng)的修正值。
8、模孔空刀結(jié)構(gòu)及尺寸
模孔空刀就是模孔工作帶出口端懸臂支承的結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋁型材壁厚≥2mm時(shí),可采用比較容易加工的直空刀結(jié)構(gòu);當(dāng)鋁型材壁厚<2mm時(shí),可選擇在有懸臂處加工斜空刀。