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摘要 (3)
ABSTRACT (4)
1、绪论 (6)
1.1、引言 (6)
1.2、挤压模具在铝型材挤压生产中的重要性 (6)
1.3、铝型材挤压模具技术发展概况 (9)
1.4、论文的主要研究内容 (11)
2、型材挤压模具设计技术 (11)
2.1、型材模具的设计原则及步骤： (11)
2.1.1、挤压模具设计时应考虑的因素： (11)
2.1.2、模具设计的原则与步骤： (12)
2.1.3、模具设计的技术条件及基本要求： (15)
2.2、挤压模典型结构要素的设计： (16)
2.2.1、模角： (16)
2.2.2、定径带长度和直径： (17)
2.2.3、出口直径或出口喇叭锥： (17)
2.2.4、入口圆角： (18)
2.3、确定采用平面和分流模的原则： (18)
2.4、平面分流组合模的特点与结构： (19)
2.4.1、工作原理与特点： (19)
2.4.2、分流组合模的结构： (21)
2.5、模具外形尺寸的确定原则： (22)
3、铝合金边封型材挤压模具设计技术 (23)
3.1、封边铝型材的模具设计： (24)
3.1.1、封边铝型材产品结构分析： (24)
3.1.2、铝合金封边型材挤压模具整体结构设计方案： (24)
3.1.3、铝合金封边型材模具结构设计： (25)
3.1.4、铝合金封边型材模具结构设计详图： (35)
4、模具的选材与热处理及维护与保养 (37)
4.1、模具材料的选择： (37)
4.1.1、模具材料的使用条件： (37)
4.1.2、模具材料的性能要求： (38)
4.1.3、挤压工模具选材的特点： (39)
4.1.4、模具材料的选择： (41)
摘要
铝合金因质轻、美观、良好的导热性和易加工成复杂的形状,而被广泛地用于工业生产的各种环节，尤其是散热，装饰门窗等方面。铝合金型材涉及多种样式，多种功能。与其他铝型材比，铝合金封边型材有其自身的特点：卡位之间距离长，深宽比很大，中间部分为保证材料壁厚的均匀通常挖空处理，截面拐点多，且多呈直角分布并有受力需求。这种型材复杂的截面形状给模具设计、制造和生产带来很大的难度。
本文以一种常用铝合金边封型材为实例，在总结大量型材模具设计制造经验的基础上，论述了铝合金边封型材挤压模具设计的步骤和关键点。铝合金边封型材挤压模具设计既要保证模具有足够的强度又要平衡金属在模具中的流速。根据产品图，将铝合金边封型材挤压模具设计成平摸，与导流模配合使用。以保证在挤压时的金属流动更均匀，这也是铝合金边封型材模具设计的关键点。文中选用4Cr5MoSiV1模具钢作为模具材料，讨论了铝合金边封型材挤压模具的热处理工艺和铝合金边封型材挤压工艺特点。
关键词：铝合金、挤压模具设计、挤压工艺、铝型材
Aluminum alloy edge sealing profile extrusion die design
ABSTRACT
Aluminum alloy by qualitative light, beautiful, good thermal conductivity and easy processing into complex shapes, and is widely used in various links of industrial production, especially the heat dissipation, decorate doors and Windows, etc.Aluminum profile involves a variety of styles, a variety of functions.With other than aluminum, aluminum alloy sealing side profile has its own characteristics: long distance between the screens, deep than the big, wide in order to ensure the material of wall thickness in the middle of hollowing out evenly normally handle, cross section of a turning point, and formed a rectangular distribution and mechanical requirements.This profile complicated cross-section shape to mold design, manufacturing and production of great difficulty.
In this paper, a kind of commonly used aluminum alloy edge sealing material for instance, on the basis of summarizing a large number of profile mould design and manufacturing experience, this paper discusses the aluminum alloy edge sealing of profile extrusion die design steps and key points.Aluminum alloy edge sealing profile extrusion die design is to ensure that the mold has enough strength and to balance the flow velocity of metal in the mold.Edge sealing according to product figure, the aluminum alloy profile extrusion die design cost to touch people, used with diversion mode.To ensure that during extrusion of metal flow more even, this is also edge sealing aluminum shaped mold design key points.In this paper, we use 4 cr5mosiv1 steel as mould material, aluminum alloy edge sealing profile extrusion dies is discussed the edge sealing heat treatment process and aluminum alloy profile
extrusion process characteristics.
Key words:Aluminum alloy, aluminum extrusion die design, extrusion process,
铝合金边封型材挤压模具设计
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1、绪论
1.1、引言
挤压模具设计与制造是铝合金挤压材料，特别是铝合金型材生产的关键技术，不仅影响产品的质量、生产效率和交货周期，而且也是决定产品成本的重要因素之一。随着铝合金挤压材生产难度的增加和对产品个性化性要求的提高，这种作用更加明显。2007年，我国铝合金挤压材产销量超过660万t，工模具消耗达80万套以上，价值高达20亿元以上，占挤压加工成本的25%～30%，大大制约了我国铝合金挤压工业的发展。目前，我国铝合金挤压工模具的平均使用寿命为5～10t/模，一次上机合格率为50%左右，大大落后于国际上15～20t/模和一次上机合格率为67%的先进水平，大有潜力可挖。因此，不断提高挤压工模具的质量和使用寿命不仅是企业的强烈愿望，也是我国从事挤压工作技术人员的责任[1]。
1.2、挤压模具在铝型材挤压生产中的重要性
我国模具工业的发展，逐渐受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成形(型)，可以说模具是工业生产的基础工艺装备。在现代工业生产中，各类产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形、塑料
注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。与其它加工制造方法相比，用模具生产的产品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，因此，模具在工业生产中具有相当重要的地位。模具的质量和先进程度，直接影响产品的质量、产量、成本，影响新产品投产周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的几十倍以上。目前，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，己成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志之一，决定着一个国家制造业的国际竞争力。现代模具行业是技术、资金密集型的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。按照一般公认的标准，模具产值与其带动实现的工业产值之比为3:100。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料、降低能耗和成本，产品的一致性好。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低，而在各行各业得到了广泛应用，并且直接为高新技术产业服务，特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对国民经济的发展有着辐射性的影响。
在现代化的大生产中，模具对实现整个挤压过程有着十分重要的意义。模具使用寿命是评价某一挤压方法或挤压工艺经济可行的决定因素之一，工模具的设计与制造质量是实现挤压生产高产、优质、低耗、高效低成本的重要保证之一。具体来说，其重要地位和作用表现在以下几方面[2]:
（1）合理的工模具结构是实现任何一种挤压工艺过程的基础，因为
它是使金属产生挤压变形和传递挤压力的关键部件。
（2）模具是保证产品成形，具有正确形状、尺寸和精度的基本工具。只有结构合理、精度和硬度合格的模具（包括针尖或模芯），才能实现产品的成形并具有精确的内外廓形状和断面尺寸。同时，合理的模具和工具（包括模垫、支承环和导路等）设计能保证产品具有最小的翘曲和扭曲，最小的纵向弯曲和横向波浪度。
（3）模具是保证产品内外表面质量最重要的因素之一。
（4）合理的工模具结构、形状和尺寸，在一定程度上可控制产品的力学性能和内部组织，特别是在控制空心制品的焊缝组织和力学性能方面，分流孔的大小、数量和形状及分布位置，焊合腔的形状和尺寸，模芯的结构等起着决定性的作用。挤压垫片、挤压筒和模子的结构形状与尺寸及表面质量，对控制产品的粗晶环和缩尾、成层等缺陷也有一定的作用。
（5）工模具的结构形状与尺寸对金属的流变、挤压温度-速度场、应力-应变场等有很大的影响，从而对提高生产效率、产品质量和减少能耗有重大作用。
（6）合理的工模具设计对提高其装卸与更换速度，减少辅助时间，改善劳动条件和保证生产安全等方面意义重大。
（7）新型的模具结构，对于开发新产品、新工艺，研制新材料和新设备，不断提高挤压技术起着很大的作用。如扁挤压筒、舌型模、组合模、多层预紧应力模、变断面模等。
（8）高比压优质圆挤压筒和扁挤压筒及特种型材模和异形管材模的设计与制造技术是铝合金挤压生产的核心和关键技术，其技术含量在整个
挤压技术中占有很大的比例。
（9）对于中等批量的挤压产品，工模具的成本占总成本的30%左右，如将其使用寿命提高5～10 倍，则产品的成本可大幅度下降。
因此，在铝挤压界广泛流传的一句口号：产品是生命，设备是基础，模具是关键，工艺是保证。
1.3、铝型材挤压模具技术发展概况
在金属压力加工中，决定某一挤压方法是否经济可行，主要取决于下列三个方面，即产品质量、生产效率和工模具寿命，而工模具往往是工艺决策的关键因素。因此，挤压用工模具的发展实际上伴随挤压技术的发展而发展。
铝合金挤压技术发展的初期，由于挤压机能力小，结构简单，产品形状单一而且尺寸较小，所变形合金较软，所以模具一般为结构形状极为简单，尺寸较小的圆状平面模，工具的结构形状也较为简单。当时的模具多用普通工具钢，采用一般的机械加工方法制造。随着铝合金挤压材向大型化、复杂化、精密、多规格、多用途方面发展，对挤压工模具提出了越来越高的要求。不仅出现了像平面分流组合模、宽展模具、保护模、变断面模等多种新型结构的模具，成功地研制出多种σb达1500MPa 以上的高级耐热高强度工模具材料，而且开发了多种大型的基本挤压工具，这些工具便于装卸，先进可靠，但结构形状复杂，尺寸规格大，难于设计制造。如 200MN 卧式挤压机上的大型特种组合型材模具，模具组尺寸为φ1800×500mm，重达10t,需15t高强而热合金钢坯，其设计、制造、使用和维修都十分复杂。
我国模具开发制造水平与国外相比仍存在很大的差距，比国际先进水平至少落后10年，特别是在大型、精密、复杂、长寿命模具的制造上存在很大困难，这也成为制约我国制造业发展的瓶颈。表1-1列出了国内外挤压模具设计制造的发展水平和主要差距[3]。
表1-1 国内外挤压模具设计制造的发展水平和主要差距
1.4、论文的主要研究内容
模具可以说是产品生产的心脏，其设计的好坏直接影响到挤压型材的质量及效率（外形尺寸、壁厚公差、强度、表面外观），为了得到稳定的质量，就必须使模具工作带的型材断面金属流速达到一致。模具设计上的重点是要充分考虑到直接挤压的特性（材料流速不一致）和工具内的复杂流动性，在保证模具强度的同时，尽量使得最终挤压成型出口的每个位置金属流速保持一致。
本文通过对铝合金边封型材结构的分析，在分析和总结大量实践经验的基础上，详细探讨了实际挤压模具设计与制造的方法和关键点。文章从铝合金边封型材挤压模具的整体设计到模具各个结构的设计一一作了详细论述，同时还讲述了挤压工艺和挤压模具材料热处理工艺。
2、型材挤压模具设计技术
2.1、型材模具的设计原则及步骤：
2.1.1、挤压模具设计时应考虑的因素：
在设计挤压模具时，除了应参考机械设计所需遵循的原则以外，尚需考虑热挤压条件下的各种工艺因素，其中包括由设计者本身确定的因素、模子制造者确定的因素和由挤压生产者确定的因素。
（1）由模子设计者确定的因素。挤压机的结构，压型嘴的选择或设计，模子的结构和外形尺寸，模子材料，模孔数和挤压系数，制品的形状、
尺寸及允许的公差，模孔的形状、方位和尺寸，模孔的收缩量、变形挠度、定径带与阻碍系统的确定，以及挤压时的应力应变状态等。
（2）由模子制造者确定的因素。模子尺寸和形状的精度，定径带和阻碍系统的加工精度，表面粗糙度，热处理硬度，表面渗碳、脱碳及表面硬度变化情况，端面平行度等。
（3）由挤压生产者确定的因素。模具的装配及支承情况，铸锭、模具和挤压筒的加热温度，挤压速度，工艺润滑情况，产品品种及批量，合金及铸锭质量，牵引情况，拉矫力及拉伸量，被挤压合金及铸锭规格，产品出模口的冷却情况，工模具的对中性，挤压机的控制与调整，导路的设置，输出工作台及矫直机的长度，挤压机的吨位和挤压筒的比压，挤压残料长度等。
在设计前，拟订合理的工艺流程和选择最佳的工艺参数，综合分析影响模具效果的各种因素，是合理设计挤压模具的必要和充分条件。
2.1.2、模具设计的原则与步骤：
在充分考虑了影响模具设计的各种因素之后，应根据产品的类型、工艺方法、设备与模具结构来设计模腔形状和尺寸，但是，在任何情况下，模腔的设计均应遵循如下的原则与步骤[1]:
（l)确定设计模腔参数
设计正确的挤压型材图，拟订合理的挤压工艺，选择适当的挤压筒尺寸，挤压系数和挤压力，决定模孔数。这一步是设计挤压模具的先决条件，可由挤压工艺人员和设计人员根据生产现场的设备条件、工艺规程和大型基本工具的配备情况共同研究决定。
（2）模孔在模子平面上的合理布置
所谓合理布置就是将单个或多个模孔，合理地分布在模子平面上，使之在保证模子强度的前提下获得最佳金属流动均匀性。单孔的棒材、管材和对称良好的型材模，均应将模孔的理论重心置于模子中心上，各部分壁厚相差悬殊和对称性很差的产品，应尽量保证模子平面x轴和y轴的上下左右的金属量大致相等，但也应考虑金属在挤压筒中流动特点，使薄壁部分或难成形处尽可能接近中心，多孔模的布置主要应考虑模孔的数目、模子强度(孔间距及模孔与模子边缘的距离等)，制品的表面质量、金属流动的均匀性等问题。一般来说，多孔模应尽量布置在同心圆周上，尽量增大布置的对称性(相对于挤压筒的x轴和y轴)，在保证模子强度的条件下(孔间距应大于20～50mm，模孔距模子边缘应大于20～50mm)，模孔间应尽量紧凑和尽量靠近挤压筒中心(离挤压筒边缘应大于10～40mm)。（3）模孔尺寸的合理计算
计算模孔尺寸时，主要考虑被挤压合金的化学成分，产品的形状，公称尺寸及其允许公差，挤压温度及在此温度下模具材料与被挤压合金的热膨胀系数，产品断面上的几何形状的特点及其在挤压和拉伸矫直时的变化，挤压力的大小及模具的弹性变形情况等因素。对于型材来说，一般用以下公式进行计算：
A=A0+M+（Ky+Kp+Kt）A0 （2.1）
式中 Ao—型材的公称尺寸；
M—型材公称尺寸的允许偏差；
Ky—对于边缘较长的丁字形、槽型等型材，考虑由于拉力作用而使型材部分尺寸减少的系数；
Kp—考虑到拉伸矫直时尺寸缩减系数；
Kt—管材的热收缩量；
Kt由下式计算：
Kt=tα—t1α1 （2.2）式中 t和t1—分别为坯料和模具的加热温度；
α和α1—分别为坯料和模具的线膨胀系数。
对于壁厚差很大的型材，其难于成形的薄壁部分及边缘尖角区应适当加大尺寸，对于宽厚比大的扁宽薄壁型材及壁板型材的模孔，折条部分的尺寸可按一般型材设计，而腹板厚度的尺寸，除考虑以上公式所列的因素外，尚需考虑模具的弹性变形与塑性变形及整体弯曲，距离挤压筒中心远近等因素。此外，挤压速度，有无牵引装置对模孔尺寸也有一定的影响。
(4)合理调整金属的流动速度
所谓合理调整金属的流动速度就是在理想状态下，保证制品断面上的每一个质点应以相同的速度流出模孔。合理调整金属流速的方法主要在模子平面上合理布置模孔，尽量采用多孔对称排列，根据型材的形状，各部分壁厚的差异和比周长的不同以及距离挤压筒中心的远近，设计不等长的定径带。一般来说，型材某处的壁厚越薄，比周长越大，形状越复杂，离挤压筒中心越远，则此处的定径带应越短，当用定径带仍难于控制流速时，对于形状特别复杂，壁厚很薄，离中心很远的部分可采用促流角或采用导
料锥来加速金属的流动。相反，对于那些壁厚大得多的部分或离挤压筒很近的地方就应采用阻碍角进行补充阻碍，以减缓此处的流速。此处，还可以采用工艺平衡孔，工艺余量或者采用前室模、导流模，改变分流孔的数目、大小、形状和位置来调节金属的流速。
(5)保证足够的模具强度
由于挤压时模具的工作条件是十分恶劣的，所以模具强度是模具设计中的一个非常重要的问题。除了合理布置模孔的位置，选择合适的模具材料，设计合理的模具结构和外形之外，精确地计算挤压力和校核各危险断面的许用强度也是十分重要的。目前计算挤压力的公式很多，经验公式、初等解析公式虽然精度较低，但由于简单，具有较好的工程价值：挤压力的上限解法，由于可用于求解复杂断面型材的挤压变形问题，也有较好的实用价值：对于某些重要的模具或十分复杂的模具可用有限元法求解。
2.1.3、模具设计的技术条件及基本要求：
模具的结构、形状和尺寸设计计算完毕以后，要对模具的加工质量、使用条件提出基本要求，这些要求主要是:
（1）有适中而均匀的硬度，模具经淬火、回火处理后，其硬度值为HRC40～52(根据模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低)。
（2）有足够高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差应符合图纸的要求(一般负公差制造)，配合尺寸具有良好的互换性。
（3）有足够高的表面粗糙度，配合表面应达Ra=3.2～1.6μm，工作带表面达Ra=1.6～0.4μm，表面应进行氮化处理、磷化处理或其它表面强化处理，如多元素共渗处理及化学热处理等。
（4）有良好的对中性、平行度、直线度和垂直度，配合面的接触率应大于80%。
（5）模具无内部缺陷和表面缺陷，一般应进行超声波探伤和表面质量检查后才使用。
（6）工作带变化处及模腔分流孔过渡区、焊合腔中的拐接处应圆滑均匀过渡不得出现棱角。
2.2、挤压模典型结构要素的设计：
2.2.1、模角：
模角α是挤压模设计中的一个最基本的参数，它是指模子的轴线与模面之间所构成的夹角。模角α在挤压过程中起着十分重要的作用，其大小对挤压制品的表面质量与挤压力都有很大的影响。平模的模角α等于90°，其特点是在挤压时形成较大的死区，可阻止铸锭表面的杂质、缺陷、氧化皮等流到制品的表面上，可获得良好制品表面，但在挤压某些易于在死区产生断裂的金属与合金时，会引起制品表面上出现分层、起皮和小裂纹。采用平模挤压时，消耗的挤压力较大，模具容易产生变形，使模孔变小或者将模具压坏，特别是挤压某些高温高强的难变形合金时，上述现象更为明显。从减少挤压力，提高模具使用寿命的角度来看，应使用锥形模。根据模角α与挤压力的关系，当α=45°～60°时，挤压力出现最小值。但当α=45°～50°时，由于死区变小，铸锭表面的杂质和脏物可能被挤出模孔而恶化制品的表面质量。因此，挤压铝合金用锥形模的模角应大于50°，一般可取55°～65°。应该指出，随着挤压条件的改变，合理模角也会发生变化。
为了兼顾平面模和锥形模的优点，出现了平锥模和双锥模。双锥模的模角为：α1=60°～65°，α2=10°～45°，但在挤压铝合金时，为了提高挤压速度，最好取α2=10°～13°。此外，还采用流线模、平流线模和碗形模等，这些模子的模角是连续变化的。
2.2.2、定径带长度和直径：
定径带又称工作带，是模子中垂直模子工作端面并用以保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段。定径带直径d定与实际所挤压的制品直径并不相等，设计d定大小时，其基本原则是：在保证挤压出的制品在冷却状态下不超出图纸规定的制品公差范围的条件下，尽量最大限度地延长模具的使用期限。影响制品尺寸的因素很多，如温度、模具材料和被挤压金属的材料，制品的形状和尺寸，拉伸矫直量以及模具变形情况等，在设计模具定径带直径时，通常用一裕量系数C1来考虑各种因素对制品尺寸的影响。定径带长度h定也是模具设计中的重要基本参数之一。定径带长h定度过短，制品尺寸难于稳定，易产生波纹、椭圆度、压痕压伤等废品，同时，模子易磨损，会大大降低模具的使用寿命。定径带长度h 定过长时，会增大金属的摩擦阻力，从而增大挤压力，且易于粘结金属，使制品的表面出现划伤、毛刺、麻面、波浪等缺陷。
2.2.3、出口直径或出口喇叭锥：
模子的出口部分是保证制品能顺利通过模子并保证高表面质量的重要参数。若模子出口直径d出过小，则易划伤制品表面，甚至会引起堵模，但出口直径d出过大，则会大大削弱定径带的强度，引起定径带过早地变
形、压塌，明显地降低模具的使用寿命。因此，在一般情况下，出口带尺寸应比定径带尺寸大3～6mm，对于薄壁管或变外径管材的模子此值可适当增大。为了增大模子的强度和延长模具的使用寿命，出口带可做成喇叭锥。出口喇叭角（从挤压型材离开定径带开始）可取1°30′～10°（此值受锥形端铣刀角度的限制）。特别是对于壁厚小于2mm而外形十分复杂的型材模子，为了保证模具的强度，必须做成喇叭出口。有时为了便于加工，也可设计成阶梯形的多级喇叭锥。为了增大定径带的抗剪强度，定径带与出口带之间可以20°～45°的斜面或以圆角半径为1.5～3mm的圆弧过渡。
2.2.4、入口圆角：
模子的入口圆角是指被挤压金属进入定径带的部分，即模子工作端面与定径带形成的端面角。制作入口圆角r入可防止低塑性合金在挤压时产生表面裂纹和减少金属在流入定径带时的非接触变形，同时也减少在高温下挤压时模子棱角的压塌变形[1]。但是，圆角增大了接触摩擦面积，事能引起挤压力增高。模子入口圆角r入值的选取与金属的强度、挤压温度和制品尺寸、模子结构等有关。挤压铝及其合金时，端面入口角应取锐角，但近来也有些厂家，在平面模入口处做成r入=0.2～0.75mm的入口圆角；在平面分流组合模的入口做成r入=0.5～5mm的圆角。
2.3、确定采用平面和分流模的原则：
铝型材挤压分流模和平模是按照被挤压产品的品种来区分的。使用分流模挤压的型材断面形状至少含有一个比闭合的框，而平模却没有。此外，还有一种办分流模，此种摸挤压的型材断面形状近似闭合，但留有一个小
断口。半分流模的导流模采用分流孔，模垫则采用平模模垫[4]。
确定平模还是分流模需要计算舌型比。舌型比是指在悬臂梁部分的悬臂梁的长度L1与悬臂梁的宽度L2之比，A是指悬臂梁的面积，在模具强度计算和校核中主要对这部分进行计算。长型比的大小直接影响模具的寿命，所以在悬臂处如果A/L12（即L2/L1）的值超过表2-1数值时，为了保证模具的强度将这半空型材做成分流模：
表2-1 半空型材做成分流模时A/L12的值
2.4、平面分流组合模的特点与结构：
2.4.1、工作原理与特点：
平面分流组合模的工作原理与桥式舌型模一样，也是采用实心铸锭，在挤压机挤压力的作用下，金属在经过分流孔时被劈成几股金属流，汇集于焊合室(模腔)，在高温、高压、高真空的模腔内又重新被焊合，然后通过模芯与模子所形成的间隙流出，形成符合一定尺寸要求的管材或空心型材。平面分流组合模是在桥式舌型模的基础发展起来的，实质是桥式舌型模的一个变种，即把突桥改成为平面桥，所以又称为刀式舌型模。这种形式的模子在近年来获得了迅速的发展，并广泛地用于在不带独穿孔系统的挤压机上生产各种规格和形状的管材和空心型材，特别是民用建筑型。
平面分流组合模的主要优点是:
（1）可以挤压双孔或多孔的内腔十分复杂的空心型材或管材，也可以同时生产几根空心制品，所以生产效率高，这一特点是桥式舌型模很难实现的。
（2）可以挤压悬臂梁很大，用平面模很难生产的半空心型材。（3）模具易于组合，互换性高，成本较低。
（4）易于分离残料，操作简单，辅助时间短，可在普通的型棒挤压机上用普通的工具完成。挤压周期短，同时残料短，成品率高。
（5）可实现连续挤压，根据需要截取任意长度的制品。
（6）可以改变分流孔的数目、大小和形状，使断面形状比较复杂、壁厚差较大，难以用工作带、阻碍角和促流角等调节流速的空心型材很好成形。
（7）可以用带锥度的分流孔，实现在小挤压机上挤压外形较大的空心制品，而且能保证有足够的变形量。但是，平面分流组合模也有一定的缺点：
（1）制品表面焊缝较多，可能会影响制品的组织和力学性能，不适宜内部受压的军工用部件。
（2）要求模子的加工精度较高，特别是对于多孔空心型材，上下模要求严格对中。
（3）与平面模和桥式舌型模相比，变形阻力较大，所以挤压力一般比平面模高30%～40%，比桥式舌型模高15%～20%。因此目前只限于生产一些纯铝，铝锰系、铝-镁-硅系等软铝合金。为了用平面分流组合模挤压
<<铝型材挤压模具>>试卷 班级：106模具姓名：学号： 一、填空题（30分） 1. 铝合金挤压型材按横截面的形状和尺寸可分为四组：、、、 。 2.大型基本挤压工具包括、、、、和 等；模具包括、等直接参与金属变形且消耗比较大的工具。 3.沿长度方向断面不变的实心型材挤压有三种基本方法是：⑴、⑵、⑶ 4.型材主要失效与坏损形式有、、和。 5.型材挤压模具按模孔压缩区断面形状可分为：、、、 和等。 6.修模的基本方法有、、、垳磨与抛光及表面氮化等。 7.钳工修模主要包括钳修工作带，保证尺寸精度和降低表面粗糙度，修平、、 、桥部的刀纹、棱角，去除氧化皮、组装垳磨模子等 二、判断题（对的画√，错的画×，10分） 1.电火花成形加工主要加工模子工作带、垫模和专用环的模腔通孔以及直径较小深度较深、内表面要求较光滑的通孔和盲孔。（） 2.电火花线切割主要用来加工模子的出口带，舌型模、分流组合模芯头型槽等。（） 3.挤压型材时，某一部分供给金属越多，所受阻力越大，这部分流出模孔的速度就越慢，反之越快。 （） 4.当即可用阻碍法又可用加快法来修正模子时，应优先选用阻碍法。（） 5.挤压模具的修理就是通过调整模孔工作带的长度、金属分配比例，模具的表面状态以及金属与模孔的摩擦润滑条件等以调整金属流出模孔的速度，来提高挤压产品质量。（） 6.当挤压制品厚度或外形尺寸小于技术要求的公差精度时，应缩小模孔尺寸。（） 7.阻碍角与打麻点同时采用可加大阻碍效果. （） 8.在挤压寸铝或软铝合金带板时，由于中部流速过快，金属供给不足，引起制品中部下凹，修正法是缩小中部模孔尺寸，使之成凹形。（） 9.打击模孔法修模打击位置离模孔太远，易将工作带打塌，造成报废。（） 10.缩孔时，最好打击模孔流速较快的一侧. （） 三、选择填空(20分) 1.实心型材出现麻花状扭拧的原因是，判断方法是，修理方法是 a .当型材一个壁的流速大于其它壁的流速，流速快的壁愈来愈比其它壁长，致使其绕流速慢的壁旋转 b.型材模腔一个壁的两侧工作带长度不一致，壁厚两侧的金属流速不均，当这种流动不均面沿同一方向排列时，就会使型材在横断面上产生力矩 c.型材端头各处流速差不明显，有一纵向对称轴线，型材扭拧好似绕此轴进行旋转。 d 型材端头不齐，流速，从型材纵向可以看出一壁绕另一壁旋转 ①在模孔流速快的一侧及平面间隙凸起的一侧工作带做阻碍，或将另一侧做加快。②将型材流速快的部位加阻碍③对流速快的壁两侧的工作带加以阻碍：当波浪小且波距较长时，可在流速慢的部位涂以润滑油。④将型材流速快的部位加阻碍，或将流速慢的部位做加快，或涂以润滑油来消除，与此同时，应使铸锭加热均匀，改善模孔分布状态。 2. 实心型材出现波浪的原因是，判断方法是，修理方法是 a .当型材一个壁的流速大于其它壁的流速，流速快的壁愈来愈比其它壁长，致使其绕流速慢的壁旋转
目录 摘要 Abstract 第一章概述.............................................................................................................................. - 1 - 1.1我国建筑铝型材工业发展现状及趋势.............................................................................. - 1 - 1.2挤压成行的工艺特点.......................................................................................................... - 2 - 1.3研究目的和意义.................................................................................................................. - 2 - 第二章挤压产品的工艺分析.................................................................................................. - 4 - 2.1计算产品.............................................................................................................................. - 4 - 2.2工艺性分析.......................................................................................................................... - 4 - 2.3生产方案.............................................................................................................................. - 7 - 2.4模具的总体结构分析.......................................................................................................... - 8 - 2.5 挤压工具总体设计 (9) 第三章工艺计算.................................................................................................................... - 11 - 3.1坯料尺寸计算.................................................................................................................... - 11 - 3.2挤压力的计算.................................................................................................................... - 12 - 3.3挤压机的选择.................................................................................................................... - 14 - 3.4压力中心的计算................................................................................................................ - 15 - 第四章挤压工模具结构设计................................................................................................ - 16 - 4.1模具结构设计.................................................................................................................... - 16 - 4.2模具强度校核.................................................................................................................... - 23 - 4.3挤压筒的设计.................................................................................................................... - 24 - 4.4挤压轴的设计.................................................................................................................... - 27 - 4.5挤压垫的设计 (29) 4.6模具实体图 (30) 总结.................................................................................................................................. - 34 - 参考文献.................................................................................................................................. - 35 - 致谢.................................................................................................................................. - 36 -
建筑铝合金型材（窗用）的模具设计 摘要 为了适应不同的地区、不同系列、不同用途的门窗结构以及其他的建筑结构需要，建筑铝合金型材的品种繁多，规格的范围也是十分的宽广。据不完全的统计，世界上已经出现了上万种建筑型材。建筑铝合金型材一般采用挤压的方法得到，而挤压工模具对于实现整个的挤压过程是有着十分重要意义的。 工具和模具结构的合理性是实现任何挤压的工艺过程的基础。因为工模具结构是传递挤压力以及使金属产生挤压变形的关键部件；模具是使产品成形，并保证正确的形状、尺寸以及精度的基本部分；同时模具是保证挤压产品的内外表面质量中最重要因素之一；并且在一定程度上，模具可以控制产品的力学性能和内部组织。因此，合理的挤压模具设计可以说是实现挤压生产中高产、低耗、优质的最重要保证之一。 本文论述了铝合金挤压模具设计的现状与发展趋势，介绍了挤压模具设计的步骤和关键点。结合型材的特点设计了模具的分流孔、分流桥、模芯、焊合室、模孔、工作带和空刀的结构与尺寸。 关键词：建筑铝合金型材；挤压模具设计；平面分流模
Design of extrusion die for aluminum alloy section for windows of buildings Abstract In order to adapt to different regions, different series and different uses of doors ,windows and other architectural structures’ needs, architectural aluminum profiles and the range of specifications is very wide. According to incomplete statistics, the world has been out of the tens of thousands kind of building profiles. Architectural aluminum profiles generally are used by extrusion, and extrusion tooling is great significance to the whole of extrusion process. The consistency of tool and die structure is the basis of achieving any foundation extrusion process. Because the die structure is the key components of passing extrusion pressure and producing metal extrusion; Mold is the essential part of ensuring product’s correct shape, size and precision; The same time, mold is the most important factors to ensure the surface quality of the inner and outer of extrusion product ; The mold can control the mechanical properties and internal organization. Therefore, reasonable extrusion die design is one of the most important assurance of achieving extrusion production high yield, low cost and high quality. This paper discusses the situation and development trend of aluminum extrusion die design, and introduces the steps and key points of extrusion die design. The paper design the structure and size of mold sections’ diversion hole, split bridge, mold cores, welding chamber, the die hole, working part and empty knife. Key Words: Architectural aluminum profile；Design of extrusion die；Planar porthole die
铝型材挤压模具设计思考题 1、基本概念 平模、锥模、正锥模、倒锥模、舌比、比周长、宽厚比、阻碍角、促流角、挤压比、分流比、宽展量、宽展角、比压 2.模具工作带的作用是什么？确定工作带长度的原则是什么？ 3.挤压模具设计时，为什么要设计入口圆角？ 4.在50MN挤压机直径为360mm的挤压筒上，挤压直径为40mm棒材，合理的挤压比范围为10~15，模孔数目为多少合适？ 5. 不等壁型材模设计时，如何确定不同壁厚处的模孔工作带长度？ 6.在型材模具设计时，如何平衡模孔不同部位金属的流动速度？ 7.在槽形型材模具设计时，为什么型材模孔的角度应增大1°~2°，设计成91°~92°，而且型材底部的模孔尺寸应适当扩大0.1~0.8mm？ 8.分流模主要由那几部分构成，焊合室的主要作用是什么？ 。 9.型材模孔设计时，模孔尺寸要比型材的名义尺寸大一些，这是为什么？ 10.分流模设计中，为什么要将模孔置于分流桥下面？如果模孔不能完全被桥遮 蔽，工作带尺寸如何确定？ 11.分流模设计时，模芯为什么要伸出模孔工作带一定长度？ 12.焊合室的大小、形状对挤压制品的质量有何影响？ 13.焊合室高度对制品的焊合质量有何影响？ 14.一般来说，焊合室高度越大，制品的焊合质量越好，但易造成制品偏心，这是为什么？ 15.挤压模具设计中为什么要设计“空刀”，空刀尺寸大小对产品质量和模具寿命有何影响？ 16.宽展模挤压的基本原理是什么？ 17.导流模挤压的基本原理是什么？ 18.模具优化设计的意义是什么？模具优化设计的基本方法是什么？ 19.采用平模挤压生产普通实心型材时，如果出现弯曲、扭拧等缺陷，可采用那些修模方法以消除这些缺陷？ 20.采用分流模挤压空心型材时，如果出现弯曲、扭拧等缺陷，可采用那些修模方法以消除这些缺陷？ 21.当型材尺寸出现超负偏差，或超正偏差时，如何修模？
大型工业铝型材模具设计与制造 李明环 （辽宁忠旺模具有限公司 辽阳市 111003） 前言 随着我国经济的飞速发展，城市化和工业化进程加快，铝合金挤压型材在国民经济各个领域中的应用越来越广泛。型材截面向大型化，异型化方向发展，对尺寸精度和形位尺寸精度的要求也越来越高。为了提高企业的核心竞争力，实现产品的技术升级，辽宁忠旺集团近年来相继投入巨资引进了55MN 、75MN 、125MN 等具有国际先进技术水平的大型挤压机及相关配套设备，承接了大量的国内外定单，产品受到了客户的广泛赞誉，同时也给企业带来了良好的经济效益。 在铝合金型材挤压加工过程中，模具对实现整个挤压过程有着十分重要的意义。合理的工模具结构是实现挤压工艺过程的基础，因为模具是使金属产生挤压变形的关键部件，是产品成形和尺寸精度的重要保证，同时模具也是保证产品内外质量的重要因素之一。合理的工模具结构在一定程度上可控制产品的力学性能和内部组织，特别是在控制空心铝型材的焊缝组织和型材力学性能方面尤为重要。模具外圆和厚度，分流孔的大小、数量、形状、分布位置，焊合腔的形状和尺寸，模芯的结构等技术参数是我们在设计模具时所要考虑的重要部分。为此，我公司在生产实践中，不断更新模具设计理念，采用国内外最先进的制模设备和加工技术，制作出高质量的挤压模具，使铝挤压型材的质量和成品率不断提高。在此，我以某轻体列车TFX-3铝型材模具的设计、加工为例，谈谈个人的一点浅见。 1 TFX-3 型材 1.1 TFX-3 型材的特点 图1 为轻体列车车厢用空心型材TFX-3截面图，其特点：外接圆尺寸较大，达到482mm；壁厚差大，最小壁厚t=3mm，最大壁厚为t=10mm；截面积F=73.1cm2；中空有8 条加强筋，其中最长的一条斜筋长度达145.2mm。 型材的合金牌号和供应状态为6005A-T6 。
铝型材挤压模具的合理使用、维护及管理 在铝型材生产企业中，模具成本在型材挤压生产成本中占到35%左右。模具的好坏以及模具是否能够合理使用和维护，直接决定了企业是否能够正常、合格的生产出型材来。挤压模具在型材挤压生产中的工作条件是十分恶劣的，既需要在高温、高压下承受剧烈的摩擦、磨损作用，并且还需要承受周期性载荷作用。这都需要模具具有较高的热稳定性、热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。 为满足以上几项要求，目前在国内普遍采用优质4Cr5MoSiV1（美国牌号H13）合金钢，并采用真空热处理淬火等方式来制作模具，以满足铝型材生产中的各项要求。 然而，在实际生产中，仍然有部分模具在挤压时未能达到预定产量，严重的甚至挤压不到20条棒或上机不到2次就提前报废，致使采用昂贵的模具钢制作的模具远远不能实现其应有的效益。这种现象在国内许多家铝型材生产企业目前普遍存在。究其成因，需要从以下几方面入手。 一、铝型材截面本身就千变万化，并且铝挤压行业发展到今天，铝合金具有重量轻，强度好等重要优点，目前已经有许多行业采用铝型材来代替原有材料。由于部分型材的特殊导致模具由于型材截面特殊，设计和制作难度较大。如果还是使用采用常规的挤压方法往往难于达到模具额定产量，必须采用特殊工艺，严格控制各项生产工艺参数才能正常进行生产。并且有的模具由于本身型材截面的特殊或模具本身的质量问题，而导致模具不能挤压到额定产量，这就需要销售人员在接单时与技术部门和模具厂进行充分沟通。同时模具设计制作部门需要不断优化模具设计技术，提高模具制作精度，提高模具质量。 二、选择合适的挤压机型进行生产。进行挤压生产前，需对型材截面进行充分计算，根据型材截面的复杂程度，壁厚大小以及挤压系数λ来确定挤压机吨位大小。一般来讲，λ>7-10。当λ>8-45时，模具的使用寿命较长，型材生产过程较为顺畅。当λ>70-80后则属较难挤压型材，模具普遍寿命较短。产品结构越复杂，越容易导致模具局部刚性不够，模具腔内的金属流动难于趋向均匀，并伴随造成局部应力集中。型材生产时容易塞模和闷车或形成扭曲波浪，模具容易发生弹性变形，严重的还会发生塑性变形使模具直接报废。 三、合理选择锭坯及加热温度。要严格控制挤压锭坯的合金成分。目前一般企业要求铸锭晶粒度达到一级标准，以增强塑性和减少各项异性。当铸锭中有气孔、组织疏松或有中心裂纹时，挤压过程中气体的突然释放类似"放炮"，使得模具局部工作带突然减载又加载，形成局部巨大的冲击载荷，对模具影响很大。有条件的企业可对锭坯进行均匀化处理，在550~570C保温8小时后强制冷却，挤压突破压力可降低7-10%，挤压速度可提高15%左右。 四、优化挤压工艺。要科学延长模具寿命，合理使用模具进行生产是不容忽视的一个方面。由于挤压模具的工作条件极为恶劣，在挤压生产中一定要采取合理的措施来确保模具的组织性能。（1）采取适宜的挤压速度。在挤压过程中，当挤压速度过快时，会造成金属流动难于均匀，铝金属流和模具腔内壁摩擦加剧致使模具工作带磨损加速，模具温度实际较高等现象。如果此时金属变形产生的余热不能及时被带走，模具就可能因局部过热而失效。如果挤压速度适宜，就可避免上述不良后果的发生，挤压速度一般应控制在25mm/s以下。（2）合理选择挤压温度。挤压温度是由模具加热温度、盛锭筒温度和铝棒温度来决定的。铝棒温度过低容易引起挤压力升高或产生闷车现象，模具容易出现局部微量的弹性变形，或在应力集中的部位产生裂纹而导致模具早期报废。铝棒温度过高会使金属组织软化，而使得黏附于模具工作带表面甚至堵模（严重时模具在高压下崩塌），未均匀铸锭合理加热温度在460-520°C，经过均匀化的铸锭合理加热温度在430-480°C。五、挤压模具使用前期必须对模
铝型材挤压模具管理制度 铝型材挤压模具管理制度铝型材挤压模具专业网站 2010年11月24日 8:08 评论? 一、申请开模 1、按照客户或销售人员提供的的图纸或样品由公司委托模具生产厂家制图，图纸经审核后由模具管理员或销售经理提出开模申请，再经公司领导批准后开模。如果属于用户提供的图纸或样品，需开模具的图纸必须经过客户的认可并签字。 2、模具订购单经公司领导签字后生效并传真至模具生产厂家，五金库房、模具管理员和销售经理各执一份。二、模具验收 1、模具发到公司后，由五经库房根据订购单进行数量验收，与订单不相符合或无订单的模具不予验收。 2、经五金库房验收并办好入库手续后，由模具管理员在五金库房办理领用手续。模具管理员和修模工共同进行检查验收，验收内容包括：检查模具的外形尺寸、断面是否和图纸相符以及模具的硬度等。每付模具建立模具跟踪随行卡，并在电脑上建立模具台帐。三、试模 1、由模具管理员开《试模通知单》，交予生产排产员，由生产排产员下达生产指令安排挤压车间试模，挤压车间主任确定试模时间。 2、新模试模尽可能安排在白班，可以将容易出料、难度系数小的模具安排在夜班试模。试模时，模具主管及修模工亲临现场。特殊品种试模时，挤压车间主任和公司领导也需参加。 3、试模前的准备工作要充分：（1）筒温、模温和棒温要符合生产工艺要求；（2）挤压机中心调整，三心同一，即挤压轴、盛锭筒、模座中心在一条线上；（3）工装具；（4）量器具及产品图纸。 4、试模的铝棒不能太长，挤压上压不能太快，试模的料头30-50mm长，标注上下面、模具编号及出料方向。填好模具使用记录。 5、由试模的挤压班长负责取好样品，模具管理员对样品质量进行检测，特殊模具需出具《试模检验报告》。一式三份，一份自留，一份交排产员，一份交挤压车间。向客户提供的样品，质量检测达到用户要求，保证客户要求的长度及数量。 6、每次模具的试模情况在模具随行卡和模具台帐上如实填写。 7、如果新模具修三次试四次不合格，将模具退回模具生产厂家，要求模具生产厂家重新开模具，模具车间主任将信息及时反馈到销售部、排产员或直接反馈给客户。四、生产用模 1、生产班组根据生产计划单的要求到修模房领用模具，模具和模具随行卡同行到机台。 2、机台的模具暂时不需加热的，要放到机台模具专用架上，不得直接放在水泥地面上。 3、需要加热的模具，用专用工具将模具横放到模具加热炉内，严禁平放在炉内，更不能用力扔在炉内，避免砸坏模具炉或模具。须填写模具加热时间。 4、模具加热温度及加热时间符合工艺要求，才允许上机使用。需用专用垫的模具必须使用相应的专用垫。 5、原则要求在哪个机台试的模具就只能在哪个机台使用，严禁不同机台模具混用。使用中，要取好模具料头，长度一般20-30mm，并做好标识。在《模具使用原始记录》上填写清楚。 6、已完成计划或暂时不用的模具，在炉内加热或未加热的模具都要送回模具房。 7、在模具炉模具连续加热不得超过12小时。如果有生产计划而加温超过12小时，要把模具从炉内夹出来冷却，需要加热时再进行加热。 8、从挤压机上卸下来的模具，煲模工及时把模具上的料头铲掉。模具冷却后再送往模具房进行煲模。 五、煲模 1、煲模池的碱水浓度适宜，不要太浓，且进行加热。 2、需煲的模具往池中放的时候要注意安全，避免碱水溅出伤人。 3、模具煲到一定时候，要把组合模具敲开，注意不
铝型材挤压模具培训资料 一、 模具的作用 模具在挤压成型过程中起着将圆形的铝棒变形为各种形状的铝材的作用。 二、 模具的分类 铝型材可以分为三大类：实心材、空心材、半空心材。 ◆相应模具按常规也分为平模（实心模），分流模（空心模） ◆平模又可分为整体模、导流板+模面（模垫） ◆分流模还包括专为半空心材设计的假分流模，封闭台模，还有带前置导流板的三合一分流模。还根据焊合室在上模还是在下模，又可分为上焊合分流模或下焊合分流模等。 ◆根据模孔数目也可以分为单孔模和多孔模。 从图片上进行怎么识别模具类型及其各类型模具的基本结构。 三、 挤压模具的结构及要点： ◆ 工作带的高度h定(工作带的高低点) 和直径d定（也称为定径带,即型腔尺寸） 工作带是模子中垂直于模具工作端面并用以保证挤压制品的形状、尺
寸和表面质量的区段。（工作带直径D定也是模具设计中的一个重要参数，它的原则为：保证挤压出的铝材在冷却状态下不超出图纸公差范围的条件下，尽量延长模具的使用寿命。影响铝材尺寸的因素很多，如温度、模具材料和铝合金成份、产品的形状和尺寸，拉伸矫直量及模具的变形情况等。 工作带的长度h定也是模具的重要参数，工作带的长度过短，产品的尺寸难以稳定，也容易产生波纹，椭圆度，压痕、压伤、同时模具易磨损减低寿命。工作带过长时，会增大与金属的磨擦作用，增大挤压力，易于粘接金属，易使制品表面擦花，划伤、毛刺、麻面、搓衣板等缺陷。 ◆空刀:保证铝材制品顺利通过并保证铝材质量的重要参数。若出口空刀过小，则容易划伤铝材表面，甚至引起堵模，如果出口空刀过大，会削弱工作带的强度，引起工作还的变形、压塌，降低模具的使用寿命。 ◆导流板（槽）：由于铝棒通常为圆形，而制品的形状则千奇百怪，因此由圆形的铝棒突变为制品的形状太剧烈，设定一个介于铝棒与制品之中的过渡形状，减少一次变形的过程，通常导流槽的形状都是接近制品的形状。 ◆分流孔是铝通往型孔的通道，其形状、断面尺寸、数目及不同的排列方式都直接影响到挤压制品的质量、挤压力和模具的使用寿命。在一般情况下分流孔的数目要尽量少，以减少焊合线，增大分流孔的面积降低挤压力。分流孔的断面尺寸主要根据制品的外形尺寸、制
铝型材 百科名片 工业铝型材 铝型材，就是铝棒通过热熔、挤压、从而得到不同截面形状的铝材料。铝型材的生产流程主要包括熔铸、挤压和上色三个过程。其中，上色主要包括：氧化、电泳涂装、氟炭喷涂、粉末喷涂、木纹转印等过程。 目录 铝型材分类方法 铝型材生产流程 其它相关信息 编辑本段 铝型材分类方法 一、按用途可以分为以下几类： 1. 门窗的建筑用门窗铝型材[1]（分为门窗和幕墙二种）. 2. CPU散热器的专用散热器铝型材 3. 铝合金货架铝型材,他们的区别在于截面形状的不同.但都是通过热熔挤压生产出来的. 4..工业铝型材：主要用于自动化机械设备、封罩的骨架以及各公司根据自己的机械设备要求定制开模，比如流水线输送带、提升机、点胶机、检测设备等等，电子机械行业和无尘室用得居多!
二、按合金成分类： 可分为1024、2011、6063、6061、6082、7075等合金牌号铝型材，其中6系的最为常见.不同的牌号区别在于各种金属成分的配比是不一样的，除了常用的门窗铝型材如60系列、70系列、80系列、90系列、幕墙系列等建筑铝型材之外，工业铝型材没有明确的型号区分，大多数生产厂都是按照客户的实际图纸加工的. 三、按表面处理要求分类： 1. 阳极氧化铝材 2. 电泳涂装铝材 3. 粉末喷涂铝材 4. 木纹转印铝材 5. 刨光铝材(分为机械刨光与化学抛光二种，其中化学抛光成本最高，价格也最贵) 1、熔铸是铝材生产的首道工序。 主要过程为： （1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。 （2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。 （3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。 2、挤压：挤压是型材成形的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。常用的牌号6063合金，在挤压时还用一个风冷淬火过程及其后的人工时效过程，以完成热处理强化。不同牌号的可热处理强化合金，其热处理制度不同。 3、上色 (此处先主要讲氧化的过程) 氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。 其主要过程为：
一、什么是铝型材开模？ 铝材成型需要模具，一般是挤压成型，也就需要铝材开模。 坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型。 挤压，特别是冷挤压，材料利用率高，材料的组织和机械性能得到改善，操作简单，生产率高，可制作长杆、深孔、薄壁、异型断面零件，是重要的少无切削加工工艺。挤压主要用于金属的成形，也可用于塑料、橡胶、石墨和粘土坯料等非金属的成形。 挤压时，坯料产生三向压应力，即使是塑性较低的坯料，也可被挤压成形。 二、铝型材开模定制流程： ①：根据使用需求详细了解开模产品参数，如：规格尺寸、力学性能等、形态结构（产品规格尺寸、结构的难易程度会直接影响开模定制的成本投入）； ②：根据以上了解，技术人员开始出具设计图纸，以及技术参数；
③：双方进行图纸确认，并盖章留底（目的：确保后期因产品问题出现分歧，进行取证）； ④：开发模具（模具是6063系列铝型材生产的重要环节，它决定了型材的结构形态），检测模具精度（模具设计精度控制范围±0.02mm）； ⑤：根据开发的模具进行样品的试挤压，并对样品进行确认，样品无误就可以进行批量生产； 三、铝型材挤压模具精度控制： 铝型材精密挤压技术工艺要求非常严格，在生产过程中对其挤压设备、挤压模具、以及挤压工艺技术要求非常严格，产品精度值控制范围在±0.04mm； 模具的设计精度以及材质工艺，是直接影响后期铝型材产品质量及产品尺寸精度的主要因素，模具材质的选择必须满足高硬度、耐高温、耐摩擦这三点要求；挤压模具常态工作环境温度在500℃左右，高温环境下模具材质的屈服强度不能低于1200N/mm2；在高温环境下模具的耐摩擦性能主要体现在氮化层的硬度和厚度，通常情况下氮化层硬度应在1150HV以上，厚度在0.25mm-0.45mm，氮化后模具的精度变化应控制在0.02mm以内。
第一章模孔布置 1.模具的外形尺寸 ①模具外形D 模子外圆直径主要依据挤压机吨位和挤压筒大小、模孔的合理布置及制品尺寸来确定，并考虑模具外形尺寸的系列化，便于更换、管理，一般一台挤压机上最好只有1~2种规格。型材部分模具外形尺寸如下所示： 表1-1 型材、棒材用部分模具外形尺寸 挤压机能力/MN 模具外形尺寸 D1D2H （°）h h1 11.76 148 150.6 30 3 2~3 1.5 148 152.5 40 3 2~3 1.5 148 154.5 70 2 2~3 1.5 19.6 200 203.4 40 3 3~4 1.5 200 204.5 60 3 3~4 1.5 200 207.5 80 3 3~4 1.5 49 265 275.5 60 8 4~8 2.5 350 370.9 60 9 4~8 2.5 350 324.6 70 10 4~8 2.5 350 384.4 70 10 4~8 2.5 又因为挤压筒的内径为200mm，挤压机能力为19.6MN，则选取D=200mm ②在挤压机设计时，通常选取单位压力位1000MPa时的挤压筒D t作为基本参数来确定模具的厚度，其关系为： H=（0.12~0.22）D t 所以H=（0.12~0.22）D t=0.12~0.22）3200=24~44mm 又因为模子厚度主要是根据强度要求及挤压机吨位来确定，在保证模具组件（模子+模垫+垫环）有足够强度的条件下，模子的厚度应尽量薄。一般H=25~80mm，80MN以上吨位挤压机取80~150mm。模具厚度也应系列化。 所以取H=40mm 2.模孔的合理配置 单孔挤压时的模孔布置
空心铝型材挤压模具的几种修模方法 铝型材挤压模具在铝型材挤压工序中举足轻重，是保证产品成形，使其具有正确形状、尺寸和精度的基本工具。在实际生产中，针对挤压空心铝型材可能出现的几个问题，我们一一给出相应的修模方法。 一、有缝角或焊合不良 空心铝合金型材采用平面分流组合模挤压，金属经过分流、焊合的过程，所以空心型材是存在焊合线的，如果金属焊合不好出现缝隙，则是一种缺陷。 产生缝隙的原因有两个，一是分流孔、焊合室狭小，金属供流不足，金属在焊合室没有形成足够的静水压力，产品未焊合好而流出模孔，导致制品存在焊合缝隙;二是过量润滑和不良润滑引起空心型材焊合不良导致。前者可采用研磨或铣削扩大分流孔和焊合室面积，加大金属供流，使金属在焊合室内能够形成足够的静水压力加以解决，后者采用无润滑挤压工艺即可。 二、铝合金型材壁出现下凹或上凸的弓形面 1、空心铝合金型材壁下凹弓形面产生原因：模芯工作带低于下模模孔工作带，模芯工作带的有效长度过短所引起。 修正方法：在模芯和下模之间放置隔环，使模芯工作带在受力状态下与下模模孔定径带等高。同时，在下模的出口部位减掉同一厚度。 2、空心铝合金型材壁外凸产生原因：模具使用时间过长，模芯工作带严重磨损，出现沟槽，加大了摩擦阻力，金属流动缓慢引起空心型材壁外凸。 修正方法：如果型材壁厚公差允许的话，可以锉修或打磨模芯的工作带表面，降低摩擦阻力;如果模芯工作带磨损程度很严重，且型材壁厚已达到上偏差时，可将模子预热到300℃左右，补焊模芯外形，再锉修到要求尺寸并抛光后使用;如果模芯工作带没有被磨坏，则锉一锉模芯工作带外侧阻碍处和内侧的滞留处即可。 三、铝合金型材表面条纹 挤压型材外表面出现条纹，在阳极氧化后表现更为明显。该缺陷多见于型材壁厚差大的部位、分流桥下金属的焊合部位和内侧带有“枝杈”处及螺纹孔处的背面上。 产生原因：
铝型材模具设计与制造 在铝型材生产企业中，模具成本在型材挤压生产成本中占到20%-40%。模具的好坏以及模具是否能够合理使用和维护，直接决定了企业是否能够正常、合格的生产出型材来。挤压模具在型材挤压生产中的工作条件是十分恶劣的，既需要在高温、高压下承受剧烈的摩擦、磨损作用，并且还需要承受周期性载荷作用。这都需要模具具有较高的热稳定性、热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。为满足以上几项要求，目前在国内普遍采用优质H13合金钢，并采用真空热处理淬火等方式来制作模具，以满足铝型材生产中的各项要求。 由于型材产品结构各种各样，在实际生产中，模具的使用寿命差异也较大，有的无法使用达到预定产量，严重的甚至挤压不到20条棒或上机不到2次就提前报废，致使采用昂贵的模具钢制作的模具远远不能实现其应有的效益。所以针对不同型材产品，结构的优化，模具的设计至关重要。 1.铝型材模具设计与制造过程： （1）铝型材结构的评审优化，尽量确保截面壁厚均匀，如果是多腔结构，腔体尺寸尽量至少3mm以上。 铝型材断面的设计原则： 第一，端面大小的选择。型材断面大小用外形来衡量，外接圆越大，所需的挤压压力就越大。一般来说，每台挤压机上能挤压的最大外接圆型材不是固定不变的，与挤压筒直径是有一定关系的，挤压型材的最大外接圆一般比挤压筒直径小25~50mm，挤压空心型材时则应更小一些。 第二，断面形状的复杂性。根据型材形状主要分成三大类，即实心型材、半空心型材及空心型材。形状不同，对模具以及工艺都有比较大的影响，。一般可以通过形状因素指数来初步判断型材挤压的难度，指数F=型材外接圆直径C*型材断面周长/型材断面面积，指数值F越大，则型材就越难挤压。 第三，挤压系数。合理的挤压系数对于型材能否正常加压是很重要的一个参数。一般来说，纯铝的挤压系数可达300,6063合金可达200，硬铝可选为20~60。 第四，型材壁厚。某一特定型材壁厚最小值取决于型材的外接圆直径的大小、合金成分和形状因素等。一般6063合金壁厚取1mm时，6061合金就取为1.5mm 左右，而7075合金则应取为2.0~2.5mm。壁厚选择除与材料有关外，还与外接圆直径、断面形状等有关。 型材外接圆尺寸或宽度尺寸越大，设计的壁厚也应越大。一般情况下，型材的宽厚比以小于30为宜；当宽厚比大于50时，就比较难挤压，当宽厚比大于100时，属特别难以挤压成形的型材，需要辅助一些特殊技术措施，才能保证挤压过程顺利进行。越难挤压的断面，要求有较大的壁厚，较小的宽厚比和较小挤压系数。常见一些型材挤压难易程度如下图所示：
摘要 针对建筑门窗铝合金空心型材进行了平面分流模设计，分析了平面分流模的各种结构要素及设计要求，并结合实际生产给出了空心挤压型材模具的详细设计方法、设计过程、设计要点、设计流程。实践证明，设计的模具结构合理，获得了好评，因为只有通过对所设计的系统进行分析，才能确定其性能是否满足设计要求。因此，不进行分析和优化就不能进行综合，对于铝型材产品挤压模具设计，更应该如此。随着社会各行业的飞速发展，型材断面形状随之复杂化、多样化，按常规常见形式设计，存在许多不足。所以，要得到优质型材，就得在生产、生活中不断地学习、积累，不断地改造和创新。 关键词：铝合金型材；挤压；平面分流模；模具设计
Abstract A porthole die for forming the aluminum alloy hollow section used in doors and Electnic was developed.Each structuctural element of the die and the design requirements analyzed systematically .Then the method, the key points and process in designing the extrusion die for the hollow section were detemined.，After the problem has been defined and a set of written and impliedspecifications has been obtained,the next step in design is the synthesis of and optimization because the system under design must be analyzed to determint whether the perrormance complies with the specifications. After the problem has been defined and a set of written and impliedspecifications has been obtained,the next step in design is the synthesis of and optimization because the system under design must be analyzed to determint whether the perrormance complies with the specifications. Key words: aluminum alloy section; extrusion; porthole die ; die design.
第9章挤出模具设计 9．1 概述 塑料挤出成型是用加热的方法使塑料成为流淌状态，然后在一定压力的作用下使它通过塑模，经定型后制得连续的型材。挤出法加工的塑料制品种类专门多，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆敷层、单丝以及异形截面型材等。挤出机还能够对塑料进行混合、塑化、脱水、造粒和喂料等预备工序或半成品加工。因此，挤出成型已成为最一般的塑料成型加工方法之一。 用挤出法生产的塑料制品大多使用热塑性塑料，也有使用热固性塑料的。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚等热塑性塑料以及酚醛、脲醛等热固性塑料。 挤出成型具有效率高、投资少、制造简便，能够连续化生产，占地面积少，环境清洁等优点。通过挤出成型生产的塑料制品得到了广泛的应用，其产量占塑料制品总量的三分之一以上。因此，挤出成型
在塑料加工工业中占有专门重要的地位。 一、挤出成型机头典型结构分析 机头是挤出成型模具的要紧部件，它有下述四种作用： （1）使物料由螺旋运动变为直线运动； （2）产生必要的成型压力，保证制品密实； （3）使物料通过机头得到进一步塑化； （4）通过机头成型所需要的断面形状的制品。 现以管材挤出机头为例，分析一下机头的组成与结构，见图8-1所示。 1．口模和芯棒 口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的内表面，故口模和芯棒的定型部分决定制品的横截面形状和尺寸。 2．多孔板（过滤板、栅板） 如图8-2所示，多孔板的作用是将物料由螺旋运动变为直线运动，同时还能阻止未塑化的塑料和机械杂质进入机头。此外，多孔板还能形成一定的机头压力，使制品更加密实。 3．分流器和分流器支架 分流器又叫鱼雷头。塑料通过分流器变成薄环状，便于进一步加热和塑化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。