1、年中國鋁型材擠壓模具開發與應用研討會論文集大型鋁合金型材的擠壓模具設計、制作及試模與修理譚熾東（一興順精密模具有限公司曾杰邵蓮芬清遠）佛山一廣東豪美鋁業有限公司內容摘要：本文在介紹了大型鋁合金型材的特點之后，著重討論各種大型材的模具結構、尺寸設計以及模具制造與試模修理等方面的關鍵問題。根據生產實踐并結合作者本人長期生產經驗與研究成果，分析了幾種典型復雜鋁合金型材模具的設計和試生產情況，有較好的實用價值。關鍵詞：大型鋁合金型材、模具設計、制造與修理、分流孔、導流槽、阻流塊隨著現代化經濟的高速發展，鋁合金型材正向著大型化、薄壁扁寬化、尺寸高精度化、形狀復雜化的方向發展。由于鋁型材本身具備諸多優點，

2、它的應用范圍已拓展到航空航天、交通運輸、機械制造和電子電力等各個部門。也由于大型型材可帶來巨大的經濟和社會效益，各大鋁業公司都爭先恐后地購進大型擠壓機和加大資金投入生產大型鋁合金型材。大型鋁合金擠壓型材的特點界定大型型材一般是根據它的外形尺寸或斷面積大小：（）型材的寬度或外接圓直徑大于；（）型材的斷面積大于；（）型材交貨長度大于。諸如薄壁扁寬且寬厚比的型材，見圖一；多孔中空復雜斷面型材，見圖一；加強筋高度的中空型材，見圖一；壁厚差較大、中空帶實心的大斷面型材，見圖一；空心部分位于型材邊緣的型材，見圖一等。類似這些典型型材的模具模腔形狀和相關尺寸都相當繁雜，擠壓時的溫度場、速度場和應力應變場難于

3、控制，所以模具的設計、制作和維修都具有一定的難度。大型鋁合金型材的擠壓模具設計、制作及試模與修理圖圖卜圖典型的大型型材斷面圖一寬厚比大的薄壁型材；一多孔異形中空型材；多孔高筋空心型材；一壁厚差大的空心型材；一空心部分偏移在邊緣的型材典型大型材的模具設計及舉例薄壁扁寬型材（圖一）的模具設計圖一型材的工藝特點該型材寬厚比較大：；薄壁常規條件下的薄壁扁寬型材，當寬度為時，壁厚一般不小于。該型材材料為合金，選用擠壓機，在擠壓筒上生產，其擠壓比入。圖一型材的模具設計方案，見圖。肚疆原忒；稻，求：勖。、輦必旦一切殤飛尸叫乇了一一一一圖薄壁扁寬型材模具設計簡圖年中國鋁型材擠壓模具開發與應用研討會論文集本例模

4、子設計方案的特點本例型材采用分流焊合擠壓法生產。在型材模子的前面加一個分流寬展模（孔兩橋），將金屬分成股金屬流，然后在分流寬展模的橋下與型材模前面的導流槽組成的上下焊合室內重新焊合。特點是金屬得到合理分配、可均衡金屬流動的不均勻性，由于兩個橋的存在，模子強度較好、同時也達到寬展的目的。采用分流焊合擠壓法生產扁寬型材，?？滋幗饘倭鲃拥木鶆蛐员葘Я靼迤侥D壓法為好。分流寬展模的各要素設計。為改善金屬焊合質量，分流孔的大小及分布、分流比分的取值、焊合室的深度焊、寬展角，都應與一般分流模的設計相同。不同之處是分流橋設計窄而短（寬，高），這可大大降低擠壓力。?？妆诤癯叽纾疵x尺寸上偏差），?？字谱骶?/p>

5、為上機試模使用效果模子上機試生產，型材成形較好，由于兩個橋的作用，模孔未出現大的彈性變形量，擠壓出的制品也無大的波浪、彎曲、扭擰等缺陷，只有輕微的平面間隙。經輥壓矯形后平面間隙即合乎技術標準多孔復雜斷面空心型材的模子設計（見圖一）圖一型材的特點本例型材有大小不等、形狀各異的個孔；型材有條斜形加強筋，筋條的壁厚（）小于周邊壁厚（），斜筋處的?？捉饘倭鲃幼枇^大、難以填充均勻；（型材的外接圓較大（），且整體斷面較復雜。圖一型材模子設計方案，見圖圖多孔異形中空型材模設計簡圖本例型材的模子設計特點分流孔布置及大小的確定大型鋁合金型材的擠壓模具設計、制作及試模與修理。根據型材外形特征，個分流孔與型材成幾

6、何相似性布置；分流孔的大小根據兩個原則確定：一是金屬填充對應?？姿杞饘倭康亩嗌?，但盡量保證各部分的分流比分值基本相等（或者型材斷面積稍大部分的分值略低于其它部分的分值），以便于金屬均衡流動；二是金屬進入各個分流孔的阻力不宜相差太大，即各個分流孔面積之間不能相差太大。焊合室深度焊選擇的主要原則：一是要保證焊縫質量及?？仔苯詈穸鹊木鶆蛱畛?；二是要保證芯頭的強度和穩定性，所以，焊合室深度要選擇合適。因為本例型材外接圓較大（珥），需在擠壓機上采用西擠壓筒、卿的模子生產，所以焊合室深度選擇崦。焊合室的斷面形狀：下模焊合室內沿各橋墩劃線加工成梯形，形成二級焊合室，以增加金屬的焊合強度。上機試模使用效果本

7、型材模具是從國外購進，由于模具的材料選擇及設計、制作都很到位，所以模子上機擠壓出的制品合格率很高。眾所周知，任何一個好的作品都是由各個環節努力合作的產物。擠壓技術本是一項集體作業，特別是對一個外形形狀較復雜的中空型材的生產，單憑好的模子還不夠，還特別需要合理的擠壓工藝和有經驗的操作技工配合，本例型材的合金狀態為，制品流出模孔后需經噴水霧冷卻固溶，由于型材多孔且壁厚不等，冷卻速度出現不同步，容易出現變形。由于擠壓技工根據制品的出料情況及時調節水閥和風閥的壓力，使制品冷卻速度均衡，減小制品各部位的冷卻速度差，避免了制品彎曲、波浪等缺陷的產生。多孔、高加強筋型材的模子設計（圖一）圖一型材的特點斜淞秒

8、百二一：“色主一圖高加強筋中空型材模設計簡圖本例型材屬扁形、中孔較大的空心型材，長，高，內有條高，厚的加強筋，制品筋條的中一、部位會產生尺寸偏小現象；年中國鋁型材擠壓模具開發與應用研討會論文集型材為合金，該合金的可擠壓性是合金的左右，成形難度較大圖一型材模子設計方案，見圖。圖一模子設計特點分流孔的布置。由于本例型材基本以、軸成對稱形，所以分流孔的布置也以、軸為對稱形；由于該型材屬外形尺寸較大的扁寬形狀（寬、高），兩端頭的分流孔的寬展角，寬展率。為使條高×的加強筋的?？子凶銐虻慕饘偬畛洌瑥哪Ｗ拥闹行牟课婚_個階梯分流孔，金屬可直接進入導流孔，引流孔尺寸的確定原則是：在保證模子芯頭強度及穩

9、定性的前提下，導流孔的面積盡可能大一些；另外，導流槽的尺寸、角度要合適，過渡部位要圓滑。為使焊合室內流動金屬有足夠大的靜水壓力，焊合室的深度焊取，并加工成梯形，進一步增強其焊合質量。模孔尺寸的確定：由于該型材屬外形尺寸較大的扁寬形狀，寬向收縮較大，因此其寬向收縮系數取值要大于，高向收縮系數值取。上機試模使用效果第一次試模是使用合金擠壓，出料很好。第二次試模用合金發現中間條加強筋尺寸偏小，而且加強筋出現撕裂現象，分析原因后將中心部位分流孔的第二階層由原來的深改為深；模芯的導流孔由原來的高×改為×，使金屬填充充足；導流孔兩端頭的導流槽加寬、過度區打磨圓滑，使金屬很順利的流入導流

10、孔第三次上機試壓，發現制品尺寸仍偏小，于是再從設計圖紙上尋找原因。經計算，發現分流比分，偏小。分流比過小會引起制品尺寸偏小，必須加大各個分流孔尺寸，使分流比（分）足夠大。然后再上機試模，制品尺寸精度合乎圖紙設計要求。大型鋁合金擠壓模的加工制作就質量而言，鋁型材擠壓模具需達到三高一低，即高的熱處理硬度值和高的表面硬度值、高的尺寸精度、高的強度和低的表面粗糙度。模具的制作主要由機械加工、電加工成型；經熱處理提高模子整個基體的硬度；再經過鉗工研磨、拋光后組裝完成。一套模具要經過十幾道工序，多個優秀技工的精雕細啄才能做成。以下，闡明一下模具加工的要點模具的熱處理工序好的模具鋼是決定模子使用壽命的主要因

11、素，而熱處理將是模具制作中的關鍵工序。鋁合金擠壓模多采用鋼，因為這種鋼材具有高的抗回火能力和高溫使用的大型鋁合金型材的擠壓模具設計、制作及試模與修理穩定性。模具熱處理是高溫淬火“”多次回火的過程。大型材模子的熱處理硬度應稍低于中、小型模子的硬度（的模子硬度達到璃即可），對大型材模具來說，淬火的高溫溫度保溫時間不可太長（一般按一分計算），時間長了容易產生過熱，晶粒粗大，降低模子強度?；鼗鸨貢r間需適當加長（一般按分，），可使組織充分穩定并提高其韌性，成品模具應增加一道去應力回火工序，消除電加工、機加工產生的應力。大型模具在熱處理前需經手工打磨由機加工產生的棱角，使各過渡部位圓滑些，避免高溫淬火時

12、產生應力集中開裂為確保材料質量和避免加工風險，模塊鋼在粗車兩平面后需經超聲波探傷檢測，在未發現夾雜、裂紋、疏松、氣孑和偏析瘤等缺陷后再繼續加工。模子拋光、裝配是模子制作的收尾工序，尤為重要。它的工作包括：銼平、拋光?？坠ぷ鲙В淮蚰?、拋光分流孔、分流橋、焊合室、導流孔表面；配裝模子組件，保證?？壮叽缇?，并確保型材流出?？缀髸惩ㄐ﹪鴥壤掀髽I和國外的模具制造業很注重這道工序，從事這項工作的工人技師大都有幾年的鉗工“功力”和一定程度的制模理論知識，他們每拿到一套模子后都當作一件藝術品進行雕琢，經他們的手拋制出的模子工作帶平整、光潔、平行度和垂直度水平很高，看上去模子很完美，只要模子設計方案不錯，一般

13、一次上機合格率都較高。相對于那些“多做快裝”的粗糙品來說，節約了大量的試模費、修模費和時間模子的修理與氮化對于較大型材的模子來講，影響制品成型的因素絕大部分是由金屬的供流情況決定的。修模技工一般從調節金屬的供流著手，如分流孔大小、焊合室的級數和焊合室的形狀。其修模手段是電火花機和銑床，然后輔以鉗工修整。加阻、減阻工作帶一般只對中、小型模子和型材局部的不成型起作用。修理大型材模子的順序：應該先修平工作帶，在修平工作帶無效果的情況下再對分流孔加阻或減阻，盡量不要在焊合室內燒焊，因為燒焊會降低?？字車ぷ鲄^的硬度，且焊疤也會對流動金屬造成應力，制品表面產生變形條紋。試模合格后的模子要及時進行表面強化

14、處理（氮化后的表面硬度達到之間），提高其表面的光潔度和抗磨能力。值得注意的是兩次氮化之間需定量生產，如出材過多，會把模子定徑帶的氮化層拉掉或拉成溝槽，影響制品表面質量；如出材過少連續氮化，會產生過氮化（定徑帶產生脫皮），所以要求模子管理員要掌握模子的使用全過程和把握模子的氮化適度。年中國鋁型材擠壓模具開發與應用研討會論文集小結（）對于、等合金型材的擠壓，因它們的可擠壓性較合金差些，它們的擠壓比（入）僅取合金的左右，因此?？坠ぷ鲙У拈L度（帶）相對要取短些；分流模的分流比（分）相對要取大些；（）大型模子的制造成本較高，模塊鋼在粗車后需經超聲波探傷檢測，只有未發現夾雜、裂紋、疏松、氣孔等缺陷后再繼續加工；（）為了降低擠壓力、擴大分流比、提高焊合質量，分流孔隨金屬流動方向可做成內斜，外錐度。一，這樣可降低擠壓力左右；（）設計分流模時，在保證金屬供流充足的情況下，盡量設計橋墩，來減短橋的跨度；在保證模子強度的條件下，盡量使模子減薄，降低擠壓力（）鋁型材擠壓模的設計、制作、使用、維修是一個集體作業過程，是一項系統工程，需要各方面的人員很好地相互配合操作才能得到良好的效果。參考