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大型扁方管铝型材挤压模具的设计方案_塑胶五金
浏览人数:  发布时间:2020-05-23 15:29

  1挤压工艺分析 90门窗铝型材模具设计七图例

  大型铝合金扁方管挤压铝型材的截面图,要求铝型材挤出后成形尺寸长为176mm,宽为40.5mm,壁厚为1.8mm.此铝型材的长宽比为4.35,长宽比值较大。挤压此铝型材设计给定的挤压筒内径仅为<217mm,而挤压铝型材的外接圆直径为的使用面积,两支撑的间距为750mm,载荷为<180.6mm.由此可知,要想实现铝型材由此挤压筒挤压成形,不从挤压模具的结构设计上加以创新,是绝对不可能的。

  从截面图的技术要求中得知,此铝型材的长边与短边的垂直度要求为0.05mm,即此铝型材挤出后,不允许呈平行四边形形状。这种较大外形且长宽比值较大的铝型材,要实现垂直度0.05mm的挤压,在模具设计上存在着相当大的难度。

  2分流口设计方案的确定

  LT-05扁方管铝型材挤压模套的内径尺寸,需方给定为<281mm×179mm,因此,将此副模具的外形设计为<280mm×180mm.由于挤压铝型材用的挤压筒内径仅为<217mm,要想实现正常挤压,必须在设计时将各流口进行一定程度的扩展,以增大挤压筒内径,从而增大挤压面积,减小正面压力,使模具在挤压时模孔能够充分填充,保证铝型材挤出成形。为了防止挤压时"大帽"的产生,流口的直径必须设计在<200mm内。考虑到此挤压铝型材的外接圆直径为<180.6mm,为了使之能够充分焊合(钢桶缝焊机),将扩展后的流口设计在<220mm内,即扩展角度为10.3°。

  将流口的设计直径范围确定下来之后,下一步最关键的是流口的布置。由于此挤压铝型材的截面外形较大,长宽比值也较大,如果将流口设计成如图2所示,很显然,由于上下两对称流口远大于左右两对称流口,且上下流口的位置更靠近模具的中心(即挤压中心),将会导致铝型材挤出时,上下两长边的挤出速度过快,远远大于左右两短边的挤出速度,使铝型材上下两面鼓起,严重时则会产生波浪,使挤压失败。如果将左右流口相应扩大,上下流口相应减小,虽然能使流速得到一定的改善,但由于上模型芯在左右两侧探出流口的部分较大,直接受到正面挤压力的作用。经过对型芯的强度校核,其弯曲刚度不够,将会造成型芯的变形,甚至断裂,从而导致模具报废。

  另一种设计方案是将流口设计成4个大小相等的对称流口,如图3所示。这种设计方案虽然较前一种方案能使各流口的流速达到了均衡,平稳,且型芯均设计在上模的桥底下,避免了型芯被挤压变形,断裂的现象。但是,由于这种设计方案的上下两个较短的桥靠近模具的中间,且不能设计得过宽,否则将影响桥下部分铝型材的焊合。由于桥的设计不能太宽,而模具中心位置的正面挤压力最大,经对该处桥的强度校核,弯曲强度不够,此处桥在强大的挤压力的作用下,极易造成桥的断裂,而使模具报废。由于此模具的模孔及型芯只有上下左右对称布置,才最适合于挤压。因此,这种设计方案,在铝型材长边上的焊缝正好位于挤压铝型材装饰面的中央,影响挤压铝型材的表面质量。

  为了解决上述方案中存在的问题,吸取各方案的优点及长处,克服其中的缺点及不足,在总结各方案的设计经验后,将设计方案最后定为:将分流口设计成上下对称分布的6个流口的形式,如图4所示。其绝大部分型芯被挡在分流桥下,6个分流口扩展后的分流面积相近。为了保证挤压铝型材各部分挤压速度的一致,将靠近模具中心位置的2个分流口设计在型孔的外侧,使中间部分的型孔全部位于分流桥下,从而减慢其挤出速度。而将其余4个靠近模具边缘的分流口尽量靠近模具x轴设计,使型孔稍露出分流口,从而使铝型材各长边尾部及4个直角的挤出速度加快,填充容易。这样,铝型材在挤出成形时,不仅有效地避免了铝型材中间起鼓或起波浪,而且还使得铝型材4个直角挤出时的垂直度达到产品的设计要求。这种6个分流口的设计方案,增加了分流桥的数量,同时也增加了模具的强度,也使得焊缝移到了铝型材的两侧,提高了铝型材挤出的表面质量。

  为了方便焊合,提高焊合速度,保证模具的强度,经校核计算,将最小桥宽设计成30mm.为了消除模具在挤压过程中产生的变形应力,提高模具寿命,将此副模具设计成三体的形式,即:保护模,上模,下模。其保护模所起的主要作用是消除模具在受挤压力作用时,分流桥由于弹性变形而弯曲,从而产生较大的应力。为了能够更好地消除这种应力,提高各分流桥的强度,在保护模与上模相配合的端面上,设计成一个中心处深为1.8mm的锥形面,使保护模与上模装配后形成一个弹性变形的空间,从而对分流桥起到有效的保护作用。由于模具在工作时所受的正面挤压力很大,为了减少模具所承受的正面挤压力,提高金属流动速度,在保护模与挤压筒相接触的端面上,将各分流口入口处设计成宽为10mm,角度为30°的促流坡口。这种设计,不仅增大了模具的受力面积,减小了正压力,同时在30°促流角的作用下,增大了金属的流动速度,提高了挤压效率及模具寿命。

  3结束语

  大型扁方管铝型材挤压模具的设计方案,经实际生产的检验,收到了满意的效果。这种设计方案,不仅开辟了扁方管设计的新途径,同时也提高了这类铝型材挤压的成品率。由于专门设计了保护模,使上模及各桥得到了有效的保护,增强了各桥及型芯的强度,从而提高了模具的挤压寿命。保护模的设计也为其它大型挤压模具的设计,提高大型挤压模具的使用寿命打下了良好的基础。

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