模具在使用過程中,設(shè)計對制造工件有著非常重要的關(guān)系,如果設(shè)計不好,會導致工件制造各種問題,影響到工件的制造美觀,甚至會影響到工件的使用性能質(zhì)量,因此我們需要了解有關(guān)模具設(shè)計的重大要點。
1、鋁擠壓件的尺寸分析
擠壓件的尺寸及偏差是由模具、擠壓設(shè)備和其他有關(guān)工藝因素決定的。其中受模具尺寸變化的影響很大,而影響模具尺寸變化的原因有模具的彈性變形、模具的升溫、模具的材料及模具的制造精度和模具磨損等。擠壓比是以數(shù)值表示模具實現(xiàn)擠壓的難易,一般來說擠壓比在10~150之間是可適用的。擠壓比低于10,產(chǎn)品機械性能低;反之擠壓比過高,產(chǎn)品容易出現(xiàn)表面粗糙或角度偏差等缺陷。實心型材常推薦擠壓比在30左右,中空型材在45左右。擠壓模具的外形尺寸是指模具的外圓直徑和厚度。模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和強度來確定。
2、擠壓模具尺寸的合理計算
計算模孔尺寸時,主要考慮被擠壓鋁合金的化學成分、產(chǎn)品的形狀、公稱尺寸及其允許公差、擠壓溫度以及在此溫度下模具材料與被擠壓合金的線膨脹系數(shù),產(chǎn)品斷面上的幾何形狀的特點及其在拉伸矯直時的變化,擠壓力的大小及模具的彈性變形等因素。
對于壁厚差很大的型材,其難于成形的薄壁部分及邊緣尖角區(qū)應(yīng)適當加大尺寸。對于寬厚比大的扁寬薄壁型材及壁板型材的???,桁條部分的尺寸可按一般型材設(shè)計,而腹板厚度的尺寸,除考慮公式所列的因素外,尚需考慮模具的彈性變形與塑性變形及整體彎曲,距離擠壓筒中心遠近等因素。此外,擠壓速度,有無牽引裝置等對??壮叽缫灿械挠绊?。
3、合理調(diào)整金屬的流動速度
所謂合理調(diào)整就是在理想狀態(tài)下,制品斷面上每一個質(zhì)點應(yīng)以相同的速度流出???。盡量采用多孔對稱排列,根據(jù)型材的形狀,各部分壁厚的差異和比周長的不同及距離擠壓筒中心的遠近,設(shè)計不等長的定徑帶。一般來說,型材某處的壁厚越薄,比周長越大,形狀越復(fù)雜,離擠壓筒中心越遠,則此處的定徑帶應(yīng)越短。當用定徑帶仍難于控制流速時,對于形狀特別復(fù)雜,壁厚很薄,離中心很遠的部分可采用促流角或?qū)Я襄F來加速金屬流動。相反,對于那些壁厚大得多的部分或離擠壓筒中心很近的地方,就應(yīng)采用阻礙角進行補充阻礙,以減緩此處的流速。此外,還可以采用工藝平衡孔,工藝余量或者采用前室模、導流模、改變分流孔的數(shù)目、大小、形狀和位置來調(diào)節(jié)金屬的流速。
4、足夠的模具強度
由于擠壓時模具的工作條件惡劣,所以模具強度是模具設(shè)計中的一個非常重要的問題。除了合理布置模孔的位置,選擇合適的模具材料,的模具結(jié)構(gòu)和外形之外,地計算擠壓力和校核各危險斷面的許用強度也是重要的。目前計算擠壓力的公式很多,但經(jīng)過修正的別爾林公式仍有工程價值。擠壓力的上限解法,也有較好的適用價值,用經(jīng)驗系數(shù)法計算擠壓力比較簡便。至于模具強度的校核,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的類型、模具結(jié)構(gòu)等分別進行。一般平面模具只需要校核剪切強度和抗彎強度。舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強度,舌頭和針尖部分還需要考慮抗拉強度等。強度校核時的一個重要的基礎(chǔ)問題是選擇合適的強度理論公式和比較的許用應(yīng)力。近年來,對于特別復(fù)雜的模具可用有限元法來分析其受力情況與校核強度。
5、工作帶寬度尺寸
確定分流組合模的工作帶要比確定半模工作帶復(fù)雜得多,不僅要考慮到型材壁厚差,距中心的遠近,面且考慮到模孔被分流橋遮蔽的情況。處于分流橋底下的???,由于金屬流進困難,工作帶考慮減薄些。在確定工作帶時,先要找出在分流橋下型材壁厚薄處即金屬流動阻力大的地方,此處的小工作帶定為壁厚的兩倍,壁厚較厚或金屬容易達到的地方,工作帶要適當考慮加厚,一般按的比例關(guān)系,再加上易流動的修正值。
6、??卓盏督Y(jié)構(gòu)
??卓盏毒褪悄?坠ぷ鲙С隹诙藨冶壑С械慕Y(jié)構(gòu)。型材壁厚t≥2.0mm時,可采用加工容易的直空刀結(jié)構(gòu);當t<2mm時,或者帶有懸臂處可用斜空刀。