双层多腔圆管铝型材挤压模具设计

吕其晔 曲兆金 袁童安 王先鹏 王浩

摘 要：随着社会发展需求的不断提高，铝合金的应用领域逐渐广泛，铝合金型材也逐渐向着大方向、大规模化发展，对挤压模具的设计、加工和制作提出了更高的要求。本文针对传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具在设计和制作中存在的问题，提出了一种新型的镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计方案，能够有效解决传统双层多腔圆管铝型材挤压模具设计和制作中存在的周期长、质量不过关等问题，提高了双层多腔圆管铝型材挤压模具的质量，更能满足市场需求。

引言

铝合金型材被广泛应用于各大领域，是我国重要的生产部件。采用铝合金制作的具有重量轻、强度大、不易变形以及可回收利用等优点[1]，但随着科学技术的不断发展，挤压模具的形状和制作工艺逐渐复杂，传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计方案无法满足生产需求，因此本文深入研究了双层多腔圆管铝型材挤压模具设计、制作和生产流程，详细介绍了传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具的设计特点和存在的缺陷和问题，针对其不足，提出一种新型镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具的设计方案，对比传统模具总结其特点和优势，设计挤压效果实验验证其良好的挤压效果，证明其有利于加快挤压模具的生产效率，提升双层多腔圆管铝型材挤压模具的生产质量，更为铝合金的应用和推广具有一定的促进和启发作用。

1传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计

传统双层多腔圆管铝型材挤压模具的制作材料为铝合金6063-T6，采用该型号材质生产的成品的具体参数包括：材筋厚度7mm、外层壁厚度3mm、内层壁厚度6.5mm、小圆内径15mm、小圆外径75mm[2]。根据传统挤压模具的设计方案，应用传统模上模结构，将整体的空腔结构拆分为内层模芯与外层模芯两层模芯，抽取双层多腔圆管铝型材挤压模具的内层模芯作为上模组成部分，抽取型材的外层模芯作为上模的组成部分，将上模结构和下模结构整合装配，构成双上模结构。其中双层多腔圆管铝型材挤压模具的上模同样具有内外两层模芯，且采用薄筋填充内腔连接内层模芯和外层模芯[3]。

采用传统模上模结构设计双层多腔圆管铝型材挤压模具的优势在于能够简化模具的加工步骤，减少了穿孔、引流等操作的电力消耗量，节约了加工时间和设备消耗。但其设计方案存在的缺点主要包括以下几点：第一，由于两层模芯之间的连接区域过于狭小，因此增加了电火花加工的次数和操作难度，虽然简化了加工步骤，但延长了模具整体的制作周期[4]。第二，在一些细小且精密的部位，经常出现加工不到位导致的尺寸误差、表面粗糙、做工较差等现象，导致模具在工作中出现供料不足等缺陷，增加了材料流动时受到的阻力，使材料溢出模具外，给后期的产品制作和修复造成不便。第三，在对采用传统设计方案制作的双层多腔圆管铝型材挤压模具进行挤压时，圆管的外层的供料由上模外层的6个分流孔实现，而圆管的内层供料由上模中心区的6个分流孔实现，在进行供料时，可能无法满足用料需求，造成供料不足。第四，在挤压过程中，由于铝合金材料在双层多腔圆管铝型材挤压模具外层和内层中心区域的流动速度存在较大差异[5]，因此是供料挤出模具外形成不规则图形，降低生产成品的美观度，其圆度也难以满足标准要求。

2新型镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计

针对传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计和制作所面临的操作难度大、制作周期长以及生产成品尺寸不符合要求等难以解决的问题，本文提出了一种新型镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计，该模式的主要特点是将内层模芯抽取出来做成镶块，上模由外层模芯做成，将镶块插入上模特别制作的镶块台阶中，构成完整的上模结构，并采用双上模结构[6]，依照此方法设计两个上模，采用这种新型的挤压模具设计方案的优势在于能够在简化加工程序的前提下减少电火花加工的工作量，降低操作难度，同时能够协调上层结构和下层结构之间的供料问题[7]，确保各分流孔的供料速度相同，保证产品形态完整，提升生产质量。

为验证新型镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计方案设计出的模具在实际应用中具有良好的挤压效果，选取多个由该方案设计的模具作为实验对象，截取该对象48平方米的横断面积，在40MN的挤压机生产线上，控制挤压比，保持模具的温度在500℃，320mm挤压筒的温度控制在450℃，记录挤出型材样片，由实验结果可以得出结论[8]，采用进行挤压时，模具的中心局域供料速度均匀且供料量充足，挤压时料头完整，没有传统模具挤压造成的多边形不规则形状。另外，铝合金材料在模具不同区域的分流孔中的流通速度几乎相同，使得生产产品的表面光滑且圆度能够满足规定的相关标准。

综上对比传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具和新型镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具的设计方案和挤压效果，采用新型的设计方案更能满族模具生产线的生产需求。新型模具的设计方案建立在传统设计方案的基础上，但是新型模具的中央地区设计了3个分流孔[9]，减少了供料流通受到的阻力，更利于供料的通过，与传统模具相比，新型模具既操作简单能够提升生产效率，又能利于供料流动、填充，对的发展具有促进作用。

3结束语

在设计双层多腔圆管铝型材挤压模具时，为解决采用传统模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具设计和制作存在的周期长、操作困难、质量较差等问题，本文提出了一种新型的镶嵌式模上模双层多腔圆管铝型材挤压模具方案[10]，并对该新型模具进行挤压效果实验测试，证明了该模具良好的挤压效果，并且能够提升模具的生产效率和生产质量，促进了铝合金型材领域的快速发展。

参考文献

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