隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程加快，鋁合金擠壓型材在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。型材截面向大型化，異型化方向發(fā)展，對尺寸精度和形位尺寸精度的要求也越來越高。為了提高企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)品的技術(shù)升級，遼寧忠旺集團(tuán)近年來相繼投入巨資引進(jìn)了55MN、75MN、125MN等具有國際先進(jìn)技術(shù)水平的大型擠壓機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備，承接了大量的國內(nèi)外定單，產(chǎn)品受到了客戶的廣泛贊譽，同時也給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

在鋁合金型材擠壓加工過程中，模具對實現(xiàn)整個擠壓過程有著十分重要的意義。合理的工模具結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)擠壓工藝過程的基礎(chǔ)，因為模具是使金屬產(chǎn)生擠壓變形的關(guān)鍵部件，是產(chǎn)品成形和尺寸精度的重要保證，同時模具也是保證產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量的重要因素之一。合理的工模具結(jié)構(gòu)在一定程度上可控制產(chǎn)品的力學(xué)性能和內(nèi)部組織，特別是在控制空心鋁型材的焊縫組織和型材力學(xué)性能方面尤為重要。模具外圓和厚度，分流孔的大小、數(shù)量、形狀、分布位置，焊合腔的形狀和尺寸，模芯的結(jié)構(gòu)等技術(shù)參數(shù)是我們在設(shè)計模具時所要考慮的重要部分。為此，我公司在生產(chǎn)實踐中，不斷更新模具設(shè)計理念，采用國內(nèi)外最先進(jìn)的鋁型材制模設(shè)備和加工技術(shù)，制作出高質(zhì)量的鋁型材擠壓模具，使鋁擠壓型材的質(zhì)量和成品率不斷提高。在此，我以某輕體列車TFX-3鋁型材模具的設(shè)計、加工為例

1TFX-3鋁型材

1.1TFX-3鋁型材的特點

輕體列車車廂用空心型材TFX-3截面圖，其特點：外接圓尺寸較大，達(dá)到482mm；壁厚差大，最小壁厚t=3mm，最大壁厚為t=10mm；截面積F=73.1cm2；中空有8條加強筋，其中最長的一條斜筋長度達(dá)145.2mm。

鋁型材的合金牌號和供應(yīng)狀態(tài)為6005A-T6。

為了降低擠壓力，提高模具強度，模具采用了導(dǎo)流孔與分流孔整體設(shè)計的方案，增加了上模的厚度，用導(dǎo)流孔林代導(dǎo)流板。這種結(jié)構(gòu)能夠提高模具的整體強度，減小模具在擠壓過程中的彈性變形量，提高了模具使用的穩(wěn)定性。

1.2TFX-3鋁型材模具設(shè)計、制造難點：

1)TFX-3型材外接圓尺寸為Ø480mm,75MN擠壓機(jī)的擠壓筒直徑=Ø460mm，因此，模具的供料孔（分流孔）需要大角度寬展，寬展角＝39.8度。

2)TFX-3型材的8條加強筋將模芯分割成9個芯頭，最長的斜筋長145mm，擠壓時金屬流很難充滿芯頭之間的間隙。

3）上模模芯有九個芯頭，在巨大的擠壓力作用下，模具會產(chǎn)生彈性變形，擠出的型材容易造成偏壁現(xiàn)象，因此，在設(shè)計時要求模子具備足夠的強度。

4）由于型材形狀復(fù)雜，空腔多，給模具的制造加工帶來了極大困難，因此，在設(shè)計模具時應(yīng)充分考慮模具的加工工藝性。

2模具設(shè)計

2.1擠壓參數(shù)

擠壓筒直徑F=Ø460mm擠壓系數(shù)λ=22.8分流比K=ΣF分/F型=13.2。

2.2模具材料選擇

模具材料選用4Cr5MoSiV1電渣鋼，該模具鋼材料具有良好的紅硬性，耐磨性、韌性以及良好的氮化性能。由于模具的外徑尺廓較大，要求模具坯料無內(nèi)部組織缺陷，無中心裂紋，模具毛坯件要求采取橫向鍛造，并且在粗加工前需進(jìn)行超聲波探傷檢測。

2.3模具規(guī)格

根據(jù)型材的外接圓尺寸、分流孔布置及模具的強度要求，經(jīng)計算確定：

模具直徑＝φ780mm；

模具總厚度H=425mm，上模厚度為190mm，下模厚度為115mm，模具墊厚度為120mm。

2.4模具分流孔的布置和分流比K比

模具分流孔的布置、大小、形狀直接關(guān)系到金屬供流的均衡性和制品的成形。由于該型材形狀具有較好的對稱性，因此，將分流孔布置成仁下排列的十孔結(jié)構(gòu)；

中間的分流孔因靠近擠壓筒中心，兩端的分流孔遠(yuǎn)離擠壓中心并且受到擠壓筒壁摩擦力的影響，因此，需調(diào)整各個分流孔進(jìn)料面積的大小，通過計算并結(jié)合生產(chǎn)實際經(jīng)驗，我們將中間和兩側(cè)的分流孔進(jìn)料面積設(shè)計成1:1.3，。由于該型材的加強筋較長，供料困難，必須在模具中間部位再另開進(jìn)料孔，中間進(jìn)料孔設(shè)計成階梯形，使金屬直接流人斜筋，。根據(jù)該型材鋁合金的可擠壓性指數(shù)，模具需要選擇適當(dāng)?shù)姆至鞅菿比，分流比的大小直接影響到擠壓力的大小，并且對制品的成形和焊合質(zhì)量也有直接的影響，在保證模具強度的前提下，按照經(jīng)驗公式以及生產(chǎn)實踐，我們將分流K比確定為13.2。

為了提高上模芯的剛度，模具中間的進(jìn)料孔設(shè)計成斜稍式。上模模芯增設(shè)引流槽。中間的階梯分流孔由CNC數(shù)控加工中心加工成型；橫向的導(dǎo)流孔和引流槽采用線切割機(jī)床和電火花機(jī)床聯(lián)合加工成型，上模模芯在電火花機(jī)床上用銅電極整體套打。

2.5TFX-3型材?？准昂负鲜业某叽缭O(shè)計

①在擠壓過程中，模具在擠壓力的作用下會產(chǎn)生彈性變形，模具的彈性變形將導(dǎo)致擠出的型材產(chǎn)生“偏壁現(xiàn)象”，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定。因此，在計算?？壮叽鐣r應(yīng)加人“預(yù)變形量”，根據(jù)其所處的位置不同，中間部位的加強筋的壁厚尺寸減小，左右兩端的壁厚尺寸適當(dāng)加厚。

②為了便于型材擠壓成型，焊合室采用下焊合與前室相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，下焊合室深度為32mm，前室深度為8mm，焊合室和前室均采用CNC數(shù)控加工中心加工成型。為了提高?？准庸べ|(zhì)量，采用慢走絲線切割機(jī)床加工。

（根據(jù)?？姿幍奈恢煤徒饘俟┝锨闆r，計算出鋁型材開模孔各部位工作帶長度。上模工作帶比下模工作帶長出1～3mm，這樣，在出料過程中上模芯會起到一定的整形作用。避免鋁型材開模時的大面出現(xiàn)凹凸缺陷。點擊?？锤?/a>。。。

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