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大懸臂半空心鋁型材模具的設(shè)計(jì)
1. 大懸臂半空心鋁型材模具的特點(diǎn)
大懸臂半空心鋁型材模具懸空部分(懸臂)的面積與根部寬度的平方之比稱為舌比,即:q=A/a2;
式中q—半空心鋁型材舌比;
A—鋁型材模具懸臂部分的面積;
A—懸臂部分根部的寬度;
當(dāng)a為1.58~3.15mm時(shí),q應(yīng)小于2才能保證模具的強(qiáng)度;而實(shí)際上,特別是對(duì)于某些散熱器、電子通訊、軌道車(chē)輛等部門(mén)用的大型鋁型材來(lái)說(shuō),q遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2,有時(shí)甚至超過(guò)10;由于擠壓壓力經(jīng)過(guò)坯料直接作用在鋁型材模具懸臂的表面上,使其產(chǎn)生沿?cái)D壓方向的撓曲變形,使懸臂根部靠近模面的部位承受拉應(yīng)力,而靠近空刀的部位承受壓應(yīng)力;當(dāng)懸臂呈彈性變形時(shí),懸臂頂端部位的??讓挾葘p小,其減小量隨擠壓力的變化而變化,致使鋁型材的壁厚難以控制;當(dāng)擠壓力較大時(shí),懸臂會(huì)出現(xiàn)塑性變形,擠壓結(jié)束后,懸臂的彎曲變形不能恢復(fù);在擠壓過(guò)程中,模具的溫度逐漸上升,模具的強(qiáng)度明顯降低,這對(duì)模具的作用極為不利;另外,如坯料溫度偏低而使金屬流動(dòng)應(yīng)力上升,將導(dǎo)致作用在懸臂表面的正壓力急劇上升,易在懸臂的根部發(fā)生斷裂,造成模具報(bào)廢;
綜上所述,采用傳統(tǒng)的平面模具生產(chǎn)懸臂鋁型材存在許多缺點(diǎn),如質(zhì)量難以保證,模具通過(guò)量低等,必須研究這類(lèi)鋁型材模具設(shè)計(jì)的最佳方案;
2. 大懸臂半空心鋁型材模的新結(jié)構(gòu)
以上分析可以看出,用傳統(tǒng)的平面模具擠壓大懸臂半空心鋁型材的缺點(diǎn)在于懸臂表面直接與坯料接觸,壓力直接作用在模具表面上,使其產(chǎn)生彎曲變形;如果支撐邊的相鄰兩邊的??讓挾炔痪饘偻ㄟ^(guò)??椎乃俣却嬖诓町?,則懸臂還要發(fā)生徑向彎曲,鋁型材的壁厚尺寸更難保證;實(shí)際上,距模具中心的距離不同,金屬的流速始終存在差異,總會(huì)影響懸臂的穩(wěn)定性;因此,在改進(jìn)模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下兩點(diǎn):其一是減小作用在懸臂表面的正壓力;其二是提高懸臂承壓的強(qiáng)度;只有這樣,才能達(dá)到提高模具使用壽命,提高鋁型材質(zhì)量的目的;實(shí)踐中證明,采用平面分流模或保護(hù)模的形式來(lái)設(shè)計(jì)懸臂鋁型材模具,收到了滿意的效果;
A遮蔽式設(shè)計(jì)法
遮蔽式設(shè)計(jì)方法是用相當(dāng)于分流模的模芯部分遮蔽下模模孔的懸臂部分,使懸臂部分不直接承受變形金屬的作用力;下模的懸臂部分設(shè)計(jì)成凸臺(tái)狀,其凸起部分與懸臂內(nèi)邊的空刀量為c,懸臂凸起部分的頂面與上模模面留有間隙δ1,用來(lái)消除因上模中心彈性彎曲變形或壓陷后對(duì)懸臂的壓力;這種方法可有效改善由懸臂頂端部位??讛D出鋁型材的壁厚偏差,較好地保證鋁型材的質(zhì)量;
但是,由于懸臂凸起部分相應(yīng)地增加了金屬的摩擦面積,懸臂承受的摩擦力增加,使其仍有一定量的撓曲變形;
B鑲嵌式設(shè)計(jì)法
鑲嵌式設(shè)計(jì)方法是遮蔽式結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型式,將上模模芯的中部挖空,而下模懸臂相對(duì)的位置向上凸起,鑲嵌于模芯的中空部分,懸臂凸起部分的頂面與上模模芯中空部分頂面的孔隙為δ2,其值與模芯的端面和下模模面的間隙值相等;采用這種形式同樣是為了消除因上模彈性彎曲變形而造成對(duì)下模懸臂的壓迫;懸臂凸起部分的側(cè)表面與模芯空腔的側(cè)表面之間有間隙δ3,兩表面處于動(dòng)配合;模芯低端與懸臂內(nèi)邊的空刀量為C;
這種方法具有遮蔽式分流模的優(yōu)點(diǎn),又克服了因金屬對(duì)裸露的懸臂凸起部分的摩擦所帶來(lái)的懸臂撓曲的缺點(diǎn),金屬對(duì)模芯表面的摩擦力轉(zhuǎn)化為上模與下模接觸面上的正壓力;因此,懸臂的受力狀況進(jìn)一步得到了改善,只要合理地選取空刀量c值和δ2、δ3值,便能達(dá)到生產(chǎn)合格鋁型材的目的;
C替代式設(shè)計(jì)法
替代式設(shè)計(jì)法用上模的模芯取代下模的懸臂,并在原懸臂的根部處,使模芯與下模模面互相搭接,以保證懸臂的完整性;這種模具在形式上完全同分流模一樣,具有較以上兩種模具更為簡(jiǎn)便,使用壽命更長(zhǎng)的特點(diǎn),更適合那些“舌比”值很大,用上述兩種方法都難以設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的鋁型材;
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