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      復(fù)雜工業(yè)鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例

      來源:廣東華昌鋁廠有限公司  作者:李明環(huán)  日期:2014-6-24
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        近年來,國內(nèi)鋁擠壓行業(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。

        近年來,國內(nèi)(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,我們在設(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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