扁方管挤压铝型材模具设计方法

　　LT-05扁方管挤压型材的截面图，要求型材挤出后成形尺寸长为176mm，宽为40.5mm，壁厚为1.8mm.此型材的长宽比为4.35，长宽比值较大。挤压此型材设计给定的挤压筒内径仅为<217mm，而挤压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，要想实现型材由此挤压筒挤压成形，不从模具的结构设计上加以创新，是 不可能的。

　　从截面图的技术要求中得知，此型材的长边与短边的垂直度要求为0.05mm，即此型材挤出后，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。考虑到此挤压型材的外接圆直径为<180.6mm，为了使之能够充分焊合，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 关键的是流口的布置。由于此挤压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 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 适合于挤压。因此，这种设计方案，在型材长边上的焊缝正好位于挤压型材装饰面的中央，影响挤压型材的表面质量。

　　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 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，型材在挤出成形时，不仅有效地避免了型材中间起鼓或起波浪，而且还使得型材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，也使得焊缝移到了型材的两侧，提高了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 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

　　LT-05大型扁方管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。