工業鋁型材擠壓模具設計是介于機械加工與壓力加工之間的一種工藝性設計。除了應參考機械設計所需遵循的原則以外,尚需考慮熱擠壓條件下的各種工藝因素。
(1)由模子設計者確定的因素。工業鋁型材擠壓機的結構,壓型嘴或模架的選擇或設計,模子的結構和外形尺寸,模子材料,模孔數和擠壓系數,制品的形狀、尺寸及允許的公差,模孔的形狀、方位和尺寸,模孔的收縮量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統的確定,以及擠壓時的應力應變狀態等。
(2)由模子制造者確定的因素。模子尺寸和形狀的精度,定徑帶和阻礙系統的加工精度,表面光潔度,熱處理硬度,表面滲碳、脫碳及表面硬度變化情況,端面平行度等。
(3)由擠壓生產者確定的因素 。模具的裝配及支承情況,鑄錠、模具和擠壓筒的加熱溫度,擠壓速度,工藝潤滑情況,產品品種及批量,合金及鑄錠品質,牽引情況,拉矯力及拉伸量,被擠壓合金鑄錠規格,產品出模口的冷卻情況,工模具的對中性,工業鋁型材擠壓機的控制與調整,導路的設置,輸出工作臺及矯直機的長度,工業鋁型材擠壓機的能力和擠壓筒的比壓,擠壓殘料長度等。
在設計前,擬訂合理的工藝流程和選擇好的工藝參數,綜合分析影響模具效果的各種因素,是合理設計擠壓模具的必要和充分條件。
二、鋁型材模具設計的原則與步驟
在充分考慮了影響設計的各種因素之后,應根據產品的類型、工藝方法、設備與模具結構來設計模腔形狀和尺寸,但是,在任何情況下,模腔的設計均應遵守如下的原則與步驟。
(1)確定設計模腔參數。設計正確的擠壓型材圖,擬訂合理的擠壓工藝,選擇適當的擠壓筒尺寸,擠壓系數和工業鋁型材擠壓機的擠壓力,決定模孔數。這一步是設計擠壓模具的先決條件,可由擠壓工藝人員和設計人員根據生產現場的設備條件、工藝規程和大型基本工具的配備情況共同研究決定。
(2)模孔在鋁型材模子平面上的合理布置。所謂合理的布置就是將單個或多個模孔,合理地分布在模子平面上,使之在保證模子強度的前提下獲得金屬流動均勻性。單孔的棒材、管材和對稱良好的型材模,均應將模孔的理論重心置于模子中心上,各部分壁厚相差懸殊和對稱性很差的產品,應盡量保證模子平面x軸和l,軸的上下左右的金屬量大致相等,但也應考慮金屬在擠壓筒中流動特點,使薄壁部分或難成形部分盡可能接近中心,多孔模的布置主要應考慮模孔數目、模子強度(孔間距及模孔與模子邊緣的距離等),制品的表面品質、金屬流動的均勻性等問題。一般來說,多孔模應盡量布置在同心圓周上,盡量增大布置的對稱性(相對于擠壓筒的X、Y軸),在保證模子強度的條件(孔間距應大于30~50 mm,模孔距模子邊緣應大于25~50 mm),模孔間應盡量緊湊和盡量靠近擠壓筒中心(離擠壓筒邊緣大于20~40 mm)。