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型材选购:大型复杂截面铝型材模具的宽展结构设计
2016-05-26  浏览:82
板材之家讯:1、前言

目前,国内铝挤压行业发展迅猛,市场对大尺寸截面铝型材的需求量正逐年上升,但是,由于5000吨以上的大型挤压机的设备投资较大,并且,大型挤压机的挤压生产成本较高,因此,国内目前只有少数大企业才装备有5000吨以上的大型挤压机。而绝大多数铝型材生产企业所装备的挤压机都是以4000吨以下的中小型挤压机为主。用中小型挤压机生产几何尺寸较大的型材时,由于受到挤压筒直径的限制,这类型材的挤压生产难度非常大,小机出大料问题一直是困扰铝挤压模具行业的技术难题。本文通过几个具体的模具设计实例,谈谈复杂型材宽展模具的设计体会。

2、宽展设计原理

宽展模具就是在模具前端设置一个具有宽展功能的导流板,挤压时使圆铸锭产生一次预变形,变形后的铸锭截面大致接近于宽厚比大的型材截面尺寸,使导流板的导流孔的宽度逐渐增大到接近或大于圆挤压筒的内径,金属再经过二次变形流出模孔,以生产出外接圆尺寸超过圆挤压筒直径的大尺寸型材。在进行宽展模的设计过程中,要用到宽展率δB和宽展角β。

导流板的宽展率δB:

导流板的宽展角β为:

式中:δ----导流板的宽展率(通常在15%~35%范围较合适);

β----导流板的宽展角(一般β角小于30°);

B2----为宽展直径;

B1----为进料直径;

HB----为导流板的厚度。

宽展角在一般情况下都选择在30度以内,如果宽展角过大,金属将出现填充不良现象,但是,在特殊的情况下,采用特殊的模具结构,可以突破常规极限,使宽展角设计的更大。

3、宽展模设计实例

设计实例一:工程料大装饰板(如图1)

模具设计基本参数:挤压机吨位2500T,挤压筒直径φ236mm,挤压系数18,模具直径:φ460mm,合金牌号6063,挤压筒温度400~430℃,铸锭温度,480~510℃,模具温度460-480℃,挤压速度8~15m/min。

难点分析:该型材几何尺寸较大,壁厚较薄,客户对几何尺寸公差和壁厚公差要求严格,型材外接圆超出了2500吨挤压机模具进料孔极限,而且,该型材有两个小模芯,由于受到分流孔进料直径的限制,两个小模芯的供料很难平衡,导致小模芯在上下方向上受力不均,小模芯容易发生严重偏移,从而影响出料成型,此外,由于型材中间的空腔较大,模具的挤压死区面积过大,造成挤压力大幅升高,因此,该型材在生产过程中极易出现斜角,波浪等缺陷,甚至会发生模具裂桥报废。为了有效避免上述问题的产生,必须从改善模具的结构入手,使模具各部分的供料均匀,模芯受力平衡。为了达到良好的出料效果,我们在设计模具时采取导流板两次分流的结构形式,导流板采取三孔沉桥的设计方案,如图2所示,上模分流孔如图3所示,模具结构如图4所示。

该型材的左右部分不对称,右半部分由于两个小公头的存在,比左半部分难出料,因此,在设计导流板时,应充分考虑左右两部分的供料比例。基于上述分析,我们将该模具导流板设计成三孔结构,右半部分由一个大分流孔供料,并将导流板设计成“半月形”如图2,这种结构能有效增大模具外侧边缘的供料,同时减少中间直冲部分的供料,根据经验公式计算,导流板右边的分流孔进料面积与上下分流孔的进料面积比例,设计为1:1.3。为使远离挤压中心的边缘部分的型材供料充分,导流板的分流桥采用斜面向外过渡,以减小边缘部分的金属流动阻力。

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