铝型材悬臂挤压模具优化设计

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1、全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集．31．铝型材悬臂挤压模具优化设计赵云路．王钢(沈阳新鑫模具有限公司，辽宁沈阳110043)摘要：铝型材散热器产品是应用十分广泛的工业用型材，这类型材的挤压模具大部分带有明显的悬臂，受力情况比较复杂，悬臂的设计结构除保证型材成形之外，还要确保悬臂的强度，从而提高挤压模具的寿命，本文就提高悬臂强度的若干种方法进行分析，介绍了具体的增加悬臂强度的措施。关键词：铝合金；悬壁型材；模具悬壁铝型材产品是指构成了半封闭形状的型材产品(见图1)。挤压该产品的模具在挤压过程中形成了受载悬臂梁，称为悬臂模具。由于模具在挤压过程中处于高温

2、、高压、高摩擦和间歇载荷的状态下，同时模具悬臂两侧的金属流动不平衡而产生相对横向力等不利因素，因此，如果模具设计不当，很容易使模具的悬臂部分变形或断裂而直接影响模具寿命。本文对舌比大的不同悬臂形式、不同结构的模具设计方案进行分析，并通过典型型材产品的模具设计实例阐述这方面问题，供模具设计者及型材生产厂家参考。1导料板保护悬臂在模具前增设一定厚度的导料板对模具悬臂进行保护。具体地说，通过下述设计的导料板进料孔对金属进行重新分配(也可能是多次分配)，以达到：①改善扁形产品在圆形挤压筒上挤压所造成的金属流动的不均匀性；②改善由悬臂产品自身的模孔厚度差别大所造成的

3、金属流．的不均匀性，使模具悬臂两侧横向载荷相近；③金属的两次变形能使金属对模孔的压力减小，即减轻了模具悬臂所承受的正压力，从而改善悬臂的受力状态，延长模具的使用寿命。生产图l—A1所示产品用的挤压筒直径为4,210mm，产品特点如下：产品有多个尺寸相同的大舌比的悬臂，外形尺寸超大，产品形状对称壁厚均匀，属于多悬臂大舌比的超大型悬臂产品。在设计导料板进料孑L的形状尺寸时主要解决圆形挤压筒的边部金属流动性差而导致悬臂两侧的相对横向载荷(指悬臂两侧横向受所受流动金属的压力差)大的问题。该模具(见图2一A1)采用了宽展、导流、阻碍方式的导料板结构对悬臂进行保护。导

4、料板进料孔从中心到边缘呈扇形逐渐放大，边部斜稍宽展，中部设有遮盖分流墙。这样，即减弱了模具中心处金属的流动性，又避免了模具边缘金属‘滞后’问题的产生，同时防止了铸锭表面杂质侵入进料孔内。这种结构对金属重新分配，以调整模孔各部位的金属流动速度，使悬臂两侧的横向压力相近，从而改善了悬臂的受力状态，保证了悬臂强度。生产图1一A2所示产品用的挤压筒直径／,210inIn。产品特点如下：①中心实体部的面积和边缘散热齿部的面积相差过于悬殊；②散热齿位于金属流动相对弱的边部；③悬臂的数量多，舌比较大；④产品形状对称。设计导料板进料孔时主要解决产品自身厚度的不均匀性所导致

5、的金属流动紊乱和因‘堵模’而产生的悬臂强度问题。该模具(见图2一A’)采用了遮盖导流形式的导料板结构对悬臂进行保护。模具导料板中部设有遮盖墙，以使模具中部面积相对大的模孔部位的金属流动滞后来减弱其金属的流动性。模具齿部的模孔直接位于导料板人料孔的下方，以提高齿部模孔金属的流动性。这样对金属重新分配可避免金属流的不平衡和由此32·全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集燮鹨瞪囝一^lt一^2t^，翌舀。必_cll-c2I-DI舒寄鞫圆画@l-Gll-C1目I错■材截面目引发的‘堵模’所产生的压力急剧增加而导致的强度问题．从而保证模具悬臂的强度。生产图l一凡所示

6、产品用的挤压简直径≠210栅。产品特点如下：①悬臂的数量多，舌比大，悬臂的形式区别较大；②a部悬臂两侧模孔厚度悬殊大；③产品尺寸超大，产品边部散热齿的模孔处于金属流动性差的模具边部；④产品左右方向对称。在设计模具导料板进料孔时，即要解决圆形挤压筒边部金属流动性差导致悬臂两侧的相对横向载荷大的不利因素。该模具(见图2一A3)采用了宽展、导流、遮盖式导料板结构对悬臂进行保护。进料孔面积从中心到边缘逐渐放大来增强边缘金属的流动性，使之与中心金属的流动保持一致。同时在a产悬臂处模孔厚度大的一侧设有遮盖墙，从而使这一侧金属流动产生相对“滞后”来减弱该处金属的流动性。

7、遮盖墙进料口处设有一定的斜度来进一步提高边部金属的流动性，最终达到金属的流动平衡和使悬臂两侧的相对横向载荷减少的目的。导料板保护悬臂方法适用于悬臂数量多的形状复杂的大舌比悬臂产品。2前室保护悬臂此结构为在模具模孔前增设对金属进行再次分配的前室，使金属的流动进一步平衡，分配更加合理，从而来减少悬臂两侧的相对横向载荷，保证横具悬臂的强度。(1)整体前室结构在模孔前增设一定厚度和相对模}L扩大一定尺寸的空间(即前室)，利用前室的深浅和相对模孔的远近来保证金属流动的相对平衡和保证模具悬臂的强度。生产图1一B-所示产品用的挤压筒直径≠,390n啪。产品特点如下：①产

8、品有封闭部分即为空心产品；②产品a部悬臂两侧模iL厚度相差大；@悬