雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計

呂其曄 曲兆金 袁童安 王先鵬 王浩

摘 要：隨著社會發展需求的不斷提高，鋁合金的應用領域逐漸廣泛，鋁合金型材也逐漸向著大方向、大規模化發展，對擠壓模具的設計、加工和制作提出了更高的要求。本文針對傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具在設計和制作中存在的問題，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計方案，能夠有效解決傳統雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計和制作中存在的周期長、質量不過關等問題，提高了雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的質量，更能滿足市場需求。

引言

鋁合金型材被廣泛應用于各大領域，是我國重要的生產部件。采用鋁合金制作的具有重量輕、強度大、不易變形以及可回收利用等優點[1]，但隨著科學技術的不斷發展，擠壓模具的形狀和制作工藝逐漸復雜，傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計方案無法滿足生產需求，因此本文深入研究了雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計、制作和生產流程，詳細介紹了傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的設計特點和存在的缺陷和問題，針對其不足，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計方案，對比傳統模具總結其特點和優勢，設計擠壓效果實驗驗證其良好的擠壓效果，證明其有利于加快擠壓模具的生產效率，提升雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的生產質量，更為鋁合金的應用和推廣具有一定的促進和啟發作用。

1傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計

傳統雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的制作材料為鋁合金6063-T6，采用該型號材質生產的成品的具體參數包括：材筋厚度7mm、外層壁厚度3mm、內層壁厚度6.5mm、小圓內徑15mm、小圓外徑75mm[2]。根據傳統擠壓模具的設計方案，應用傳統模上模結構，將整體的空腔結構拆分為內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，將上模結構和下模結構整合裝配，構成雙上模結構。其中雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的上模同樣具有內外兩層模芯，且采用薄筋填充內腔連接內層模芯和外層模芯[3]。

采用傳統模上模結構設計雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具的優勢在于能夠簡化模具的加工步驟，減少了穿孔、引流等操作的電力消耗量，節約了加工時間和設備消耗。但其設計方案存在的缺點主要包括以下幾點：第一，由于兩層模芯之間的連接區域過于狹小，因此增加了電火花加工的次數和操作難度，雖然簡化了加工步驟，但延長了模具整體的制作周期[4]。第二，在一些細小且精密的部位，經常出現加工不到位導致的尺寸誤差、表面粗糙、做工較差等現象，導致模具在工作中出現供料不足等缺陷，增加了材料流動時受到的阻力，使材料溢出模具外，給后期的產品制作和修復造成不便。第三，在對采用傳統設計方案制作的雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具進行擠壓時，圓管的外層的供料由上模外層的6個分流孔實現，而圓管的內層供料由上模中心區的6個分流孔實現，在進行供料時，可能無法滿足用料需求，造成供料不足。第四，在擠壓過程中，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層中心區域的流動速度存在較大差異[5]，因此是供料擠出模具外形成不規則圖形，降低生產成品的美觀度，其圓度也難以滿足標準要求。

2新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計

針對傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計和制作所面臨的操作難度大、制作周期長以及生產成品尺寸不符合要求等難以解決的問題，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計，該模式的主要特點是將內層模芯抽取出來做成鑲塊，上模由外層模芯做成，將鑲塊插入上模特別制作的鑲塊臺階中，構成完整的上模結構，并采用雙上模結構[6]，依照此方法設計兩個上模，采用這種新型的擠壓模具設計方案的優勢在于能夠在簡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，同時能夠協調上層結構和下層結構之間的供料問題[7]，確保各分流孔的供料速度相同，保證產品形態完整，提升生產質量。

為驗證新型鑲嵌式模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計方案設計出的模具在實際應用中具有良好的擠壓效果，選取多個由該方案設計的模具作為實驗對象，截取該對象48平方米的橫斷面積，在40MN的擠壓機生產線上，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，由實驗結果可以得出結論[8]，采用進行擠壓時，模具的中心局域供料速度均勻且供料量充足，擠壓時料頭完整，沒有傳統模具擠壓造成的多邊形不規則形狀。另外，鋁合金材料在模具不同區域的分流孔中的流通速度幾乎相同，使得生產產品的表面光滑且圓度能夠滿足規定的相關標準。

綜上對比傳統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計方案和擠壓效果，采用新型的設計方案更能滿族模具生產線的生產需求。新型模具的設計方案建立在傳統設計方案的基礎上，但是新型模具的中央地區設計了3個分流孔[9]，減少了供料流通受到的阻力，更利于供料的通過，與傳統模具相比，新型模具既操作簡單能夠提升生產效率，又能利于供料流動、填充，對的發展具有促進作用。

3結束語

在設計雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具時，為解決采用傳統模上模雙層多腔圓管鋁型材擠壓模具設計和制作存在的周期長、操作困難、質量較差等問題，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]，并對該新型模具進行擠壓效果實驗測試，證明了該模具良好的擠壓效果，并且能夠提升模具的生產效率和生產質量，促進了鋁合金型材領域的快速發展。

參考文獻

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