国产精油制作联盟

技术丨铝型材挤压模具的预变形设计

铝加工2018-06-20 22:18:16

导读


  目前,铝型材挤压模具设计基本上还停留在依靠传统的工程类比和设计经验的积累上,所设计制作的模具需经反复试模和调整才能保证其成功地投入使用,从而造成企业不时停工待模,影响正常生产。同时也导致挤压产品质量不高,挤压出的型材,容易出现缺陷,如图1所示。


图1 铝型材支脚翘曲


  随着铝型材产品不断向大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、复杂化和多用途、多功能、多品种、长寿命方向发展,改进传统的模具设计方法已成为当前铝型材工业发展的迫切需求。


  笔者根据几年来的工作实践经验,简要介绍一种铝型材挤压模具预变形设计方法。


铝型材挤压模具的预变形设计



1
XC321-17


  铝型材断面图如图2所示。


图2  “几”型型材断面图


  铝合金型材挤压生产中,模具是决定产品质量及生产效率的重要因素之一。该型材选用LY12合金,根据1250t油压机Φ130mm筒上生产的制造工艺,模具外形为Φ150mm×50mm。原设计方案如图3、图4所示。


图3 模孔尺寸


图4 工作带设置


  由于硬铝合金对工作带宽度不太敏感,修模时,在综合采用减薄顶部工作带加快金属流速、靠近两个支脚的侧翼部分锉阻碍角减缓流速等措施后,成型均不太理想;导致模具上机挤压后,头尾端开口尺寸比名义尺寸大4mm-8mm。


  总结前两次试模经验分析,如果只采取增大两个支脚及侧翼靠近支脚部分的工作带厚度,将增大挤压阻力,对制品表面和模具寿命均带来不利影响,且型材的扩口现象未必能得到进一步遏制。


  综上,在研究并判断首次试模的料头形状后,采取了从模孔上进行预变形设计的方案,即"并口"设计方案,如图5所示。


图5 模孔“并口”设计方案


  从源头抑制制品变形,并对两个支脚及侧翼靠近支脚的部分加厚了工作带(挤压该类小壁厚1mm-3mm的硬合金型材不宜采用较厚工作带,工作带视具体实际通常采用2.5mm-8mm即可),如图6所示。并在模具背后配置了专用挤压垫环(图7),以减少模具的弹性变形。


图6 修改后的工作带


图7 专用挤压垫环


  金属被挤出相对于常规设计"并口"的模具模孔后产生一定"扩口"变形,此消彼长正好满足图纸要求,试模取得成功。


2
EL4090


  该型材是铝型材的另一个典型。型材断面图如图8所示。


图8 “几”型材断面图


  该型材为2A12合金,采用的是在西南铝2500t油压机Φ260mm筒生产的挤压工艺。


  由于该型材是典型的"高帽子"形状,外形尺寸大,挤压制品变形空间大,根据经验,开口扩张的趋势在金属流出模孔的瞬间必然发生,在牵引机的牵引下制品形状逐渐趋于稳定。因此,采用常规设计和预变形设计相结合的方法不可或缺。


  首先,采用常规设计方法设计出模孔尺寸如图9所示。


图9 模孔尺寸图


  其次,对模孔进行变形。以图示虚拟交点为旋转中心,使右侧侧翼及支脚整体顺时针旋转4.5°,左侧侧翼及支脚整体参照此方法旋转,缩小常规设计出的开口尺寸,达到变形目的,如图10所示。


图10 模孔预变形尺寸


  最后调整好模孔各部分的工作带,对工作带尺寸设置的出发点,仍是加快"帽子"顶端的金属流速,减缓支脚及靠近支脚部分的金属流速,使顶端受到底端的牵制,减缓型材开口扩张的趋势。型材被挤出模具的瞬间,利用型材开口扩张的特点,达到其变形基本满足型材图纸要求。


  采用这一思路后,还需在模具背后配备专用垫环。这样在挤压过程中,金属流出模具后,其变形亦相应受到模垫及专用环通道的限制,挤压试制该型材获得成功。


结语


  通过模具的预变形设计,铝型材与过去相比,成型好、尺寸精度都容易保证,缺陷问题得到了很好的解决,提高了模具的上机合格率。


  随着市场经济的发展,人们对铝型材产品质量要求也在不断的提高,因此,要挤出各种优质型材,模具设计就要不断积累在生产、工作中的经验,不断创新和改进模具设计,以适应生产的需要。


作者:姚道生 


互动社区最新动态


【技术求助】请问喷砂电泳怎样做才能又白又亮?

【技术求助】请问如何服役温度在650度以上的铝合金?

术求助请问薄料、壁厚在0.5-0.8的型材棒温控制在多少合适?

※ 互动社区内一系列供求商机,有兴趣的朋友可点击微信菜单【独家一览】【互动社区】,更与各路专家、行业人士实时沟通交流!