雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)

呂其曄 曲兆金 袁童安 王先鵬 王浩

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展需求的不斷提高，鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸廣泛，鋁合金型材也逐漸向著大方向、大規(guī)模化發(fā)展，對(duì)擠壓模具的設(shè)計(jì)、加工和制作提出了更高的要求。本文針對(duì)傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具在設(shè)計(jì)和制作中存在的問(wèn)題，提出了一種新型的鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)方案，能夠有效解決傳統(tǒng)雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)和制作中存在的周期長(zhǎng)、質(zhì)量不過(guò)關(guān)等問(wèn)題，提高了雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的質(zhì)量，更能滿足市場(chǎng)需求。

引言

鋁合金型材被廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，是我國(guó)重要的生產(chǎn)部件。采用鋁合金制作的具有重量輕、強(qiáng)度大、不易變形以及可回收利用等優(yōu)點(diǎn)[1]，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，擠壓模具的形狀和制作工藝逐漸復(fù)雜，傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)方案無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，因此本文深入研究了雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)、制作和生產(chǎn)流程，詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和存在的缺陷和問(wèn)題，針對(duì)其不足，提出一種新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)方案，對(duì)比傳統(tǒng)模具總結(jié)其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)擠壓效果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其良好的擠壓效果，證明其有利于加快擠壓模具的生產(chǎn)效率，提升雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的生產(chǎn)質(zhì)量，更為鋁合金的應(yīng)用和推廣具有一定的促進(jìn)和啟發(fā)作用。

1傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的制作材料為鋁合金6063-T6，采用該型號(hào)材質(zhì)生產(chǎn)的成品的具體參數(shù)包括：材筋厚度7mm、外層壁厚度3mm、內(nèi)層壁厚度6.5mm、小圓內(nèi)徑15mm、小圓外徑75mm[2]。根據(jù)傳統(tǒng)擠壓模具的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用傳統(tǒng)模上模結(jié)構(gòu)，將整體的空腔結(jié)構(gòu)拆分為內(nèi)層模芯與外層模芯兩層模芯，抽取雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的內(nèi)層模芯作為上模組成部分，抽取型材的外層模芯作為上模的組成部分，將上模結(jié)構(gòu)和下模結(jié)構(gòu)整合裝配，構(gòu)成雙上模結(jié)構(gòu)。其中雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的上模同樣具有內(nèi)外兩層模芯，且采用薄筋填充內(nèi)腔連接內(nèi)層模芯和外層模芯[3]。

采用傳統(tǒng)模上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的優(yōu)勢(shì)在于能夠簡(jiǎn)化模具的加工步驟，減少了穿孔、引流等操作的電力消耗量，節(jié)約了加工時(shí)間和設(shè)備消耗。但其設(shè)計(jì)方案存在的缺點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：第一，由于兩層模芯之間的連接區(qū)域過(guò)于狹小，因此增加了電火花加工的次數(shù)和操作難度，雖然簡(jiǎn)化了加工步驟，但延長(zhǎng)了模具整體的制作周期[4]。第二，在一些細(xì)小且精密的部位，經(jīng)常出現(xiàn)加工不到位導(dǎo)致的尺寸誤差、表面粗糙、做工較差等現(xiàn)象，導(dǎo)致模具在工作中出現(xiàn)供料不足等缺陷，增加了材料流動(dòng)時(shí)受到的阻力，使材料溢出模具外，給后期的產(chǎn)品制作和修復(fù)造成不便。第三，在對(duì)采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案制作的雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具進(jìn)行擠壓時(shí)，圓管的外層的供料由上模外層的6個(gè)分流孔實(shí)現(xiàn)，而圓管的內(nèi)層供料由上模中心區(qū)的6個(gè)分流孔實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行供料時(shí)，可能無(wú)法滿足用料需求，造成供料不足。第四，在擠壓過(guò)程中，由于鋁合金材料在雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具外層和內(nèi)層中心區(qū)域的流動(dòng)速度存在較大差異[5]，因此是供料擠出模具外形成不規(guī)則圖形，降低生產(chǎn)成品的美觀度，其圓度也難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)和制作所面臨的操作難度大、制作周期長(zhǎng)以及生產(chǎn)成品尺寸不符合要求等難以解決的問(wèn)題，本文提出了一種新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)，該模式的主要特點(diǎn)是將內(nèi)層模芯抽取出來(lái)做成鑲塊，上模由外層模芯做成，將鑲塊插入上模特別制作的鑲塊臺(tái)階中，構(gòu)成完整的上模結(jié)構(gòu)，并采用雙上模結(jié)構(gòu)[6]，依照此方法設(shè)計(jì)兩個(gè)上模，采用這種新型的擠壓模具設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)在于能夠在簡(jiǎn)化加工程序的前提下減少電火花加工的工作量，降低操作難度，同時(shí)能夠協(xié)調(diào)上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)之間的供料問(wèn)題[7]，確保各分流孔的供料速度相同，保證產(chǎn)品形態(tài)完整，提升生產(chǎn)質(zhì)量。

為驗(yàn)證新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)出的模具在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的擠壓效果，選取多個(gè)由該方案設(shè)計(jì)的模具作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，截取該對(duì)象48平方米的橫斷面積，在40MN的擠壓機(jī)生產(chǎn)線上，控制擠壓比，保持模具的溫度在500℃，320mm擠壓筒的溫度控制在450℃，記錄擠出型材樣片，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論[8]，采用進(jìn)行擠壓時(shí)，模具的中心局域供料速度均勻且供料量充足，擠壓時(shí)料頭完整，沒(méi)有傳統(tǒng)模具擠壓造成的多邊形不規(guī)則形狀。另外，鋁合金材料在模具不同區(qū)域的分流孔中的流通速度幾乎相同，使得生產(chǎn)產(chǎn)品的表面光滑且圓度能夠滿足規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

綜上對(duì)比傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具和新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)方案和擠壓效果，采用新型的設(shè)計(jì)方案更能滿族模具生產(chǎn)線的生產(chǎn)需求。新型模具的設(shè)計(jì)方案建立在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，但是新型模具的中央地區(qū)設(shè)計(jì)了3個(gè)分流孔[9]，減少了供料流通受到的阻力，更利于供料的通過(guò)，與傳統(tǒng)模具相比，新型模具既操作簡(jiǎn)單能夠提升生產(chǎn)效率，又能利于供料流動(dòng)、填充，對(duì)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

3結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具時(shí)，為解決采用傳統(tǒng)模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)和制作存在的周期長(zhǎng)、操作困難、質(zhì)量較差等問(wèn)題，本文提出了一種新型的鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具方案[10]，并對(duì)該新型模具進(jìn)行擠壓效果實(shí)驗(yàn)測(cè)試，證明了該模具良好的擠壓效果，并且能夠提升模具的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)了鋁合金型材領(lǐng)域的快速發(fā)展。

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