铝型材加工佛山亮银|大型工业铝型材模具设计与制造（1）

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铝型材制模设备和加工技术，制作出高质量的铝型材挤压模具，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

1TFX-3铝型材

1.1TFX-3铝型材的特点

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。

铝型材的合金牌号和供应状态为6005A-T6。

为了降低挤压力，提高模具强度，模具采用了导流孔与分流孔整体设计的方案，增加了上模的厚度，用导流孔林代导流板。这种结构能够提高模具的整体强度，减小模具在挤压过程中的弹性变形量，提高了模具使用的稳定性。

1.2TFX-3铝型材模具设计、制造难点：

1)TFX-3型材外接圆尺寸为Ø480mm,75MN挤压机的挤压筒直径=Ø460mm，因此，模具的供料孔（分流孔）需要大角度宽展，宽展角＝39.8度。

2)TFX-3型材的8条加强筋将模芯分割成9个芯头，最长的斜筋长145mm，挤压时金属流很难充满芯头之间的间隙。

3）上模模芯有九个芯头，在巨大的挤压力作用下，模具会产生弹性变形，挤出的型材容易造成偏壁现象，因此，在设计时要求模子具备足够的强度。

4）由于型材形状复杂，空腔多，给模具的制造加工带来了极大困难，因此，在设计模具时应充分考虑模具的加工工艺性。

2模具设计

2.1挤压参数

挤压筒直径F=Ø460mm挤压系数λ=22.8分流比K=ΣF分/F型=13.2。

2.2模具材料选择

模具材料选用4Cr5MoSiV1电渣钢，该模具钢材料具有良好的红硬性，耐磨性、韧性以及良好的氮化性能。由于模具的外径尺廓较大，要求模具坯料无内部组织缺陷，无中心裂纹，模具毛坯件要求采取横向锻造，并且在粗加工前需进行超声波探伤检测。

2.3模具规格

根据型材的外接圆尺寸、分流孔布置及模具的强度要求，经计算确定：

模具直径＝φ780mm；

模具总厚度H=425mm，上模厚度为190mm，下模厚度为115mm，模具垫厚度为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、形状直接关系到金属供流的均衡性和制品的成形。由于该型材形状具有较好的对称性，因此，将分流孔布置成仁下排列的十孔结构；

中间的分流孔因靠近挤压筒中心，两端的分流孔远离挤压中心并且受到挤压筒壁摩擦力的影响，因此，需调整各个分流孔进料面积的大小，通过计算并结合生产实际经验，我们将中间和两侧的分流孔进料面积设计成1:1.3，。由于该型材的加强筋较长，供料困难，必须在模具中间部位再另开进料孔，中间进料孔设计成阶梯形，使金属直接流人斜筋，。根据该型材铝合金的可挤压性指数，模具需要选择适当的分流比K比，分流比的大小直接影响到挤压力的大小，并且对制品的成形和焊合质量也有直接的影响，在保证模具强度的前提下，按照经验公式以及生产实践，我们将分流K比确定为13.2。

为了提高上模芯的刚度，模具中间的进料孔设计成斜稍式。上模模芯增设引流槽。中间的阶梯分流孔由CNC数控加工中心加工成型；横向的导流孔和引流槽采用线切割机床和电火花机床联合加工成型，上模模芯在电火花机床上用铜电极整体套打。

2.5TFX-3型材模孔及焊合室的尺寸设计

①在挤压过程中，模具在挤压力的作用下会产生弹性变形，模具的弹性变形将导致挤出的型材产生“偏壁现象”，产品尺寸不稳定。因此，在计算模孔尺寸时应加人“预变形量”，根据其所处的位置不同，中间部位的加强筋的壁厚尺寸减小，左右两端的壁厚尺寸适当加厚。

②为了便于型材挤压成型，焊合室采用下焊合与前室相结合的结构，下焊合室深度为32mm，前室深度为8mm，焊合室和前室均采用CNC数控加工中心加工成型。为了提高模孔加工质量，采用慢走丝线切割机床加工。

（根据模孔所处的位置和金属供料情况，计算出铝型材开模孔各部位工作带长度。上模工作带比下模工作带长出1～3mm，这样，在出料过程中上模芯会起到一定的整形作用。避免铝型材开模时的大面出现凹凸缺陷。点击常看更多。。。

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