【文章內(nèi)容簡介】 分流模的分流孔其形狀、斷面尺寸、數(shù)目及不同的排列方式都直接影響到擠壓制品的質(zhì)量、擠壓力和模具的使用壽命，對于每一特定的產(chǎn)品必須設計特定的分流孔。分流孔的形狀有很多種，主要有圓形、腰子形、扇形及異形等。在設計時需根據(jù)產(chǎn)品的形狀來選擇，盡量保持分流孔和產(chǎn)品截面形狀的幾何相似性。通常情況下，方管、矩形或斷面復雜的型材取扇形或異形孔；管材和斷面形狀簡單的型材取圓形或腰子形；而扁、寬型材或空心壁板多取矩形或弧形分流孔。分流孔的數(shù)目主要根據(jù)制品的外形尺寸，斷面形狀，?？椎呐帕形恢玫葋泶_定。一般來說分流孔的數(shù)量越多，金屬的流速越均勻，但同時也會增大擠壓力，增加焊合線的數(shù)量[9]。為了減少擠壓力，提高焊縫質(zhì)量或制品的外形尺寸較大，想擴大分流比又受到模子強度的限制時，分流孔可做成斜形，一般說來，其內(nèi)斜度為1～3度，外錐度取3～6度[10]。分流孔在模子平面上的合理布置，對于平衡金屬流速，減少擠壓力，促進金屬的流焊合，提高模具壽命等都有一定的影響。對于對稱性較好的空心制品來說，此時金屬流動較為均勻，而且擠壓力最小，模具強度較高，對于非對稱空心型材或異形管材來說，應盡量保證各部分的分流比基本相等，或者型材斷面積稍大部分的K分值略低于其它部分的K分值，以利于金屬均衡流動，此外，分流孔的布置應盡量與制品保持幾何相似性[11]。為了保證金屬的合理流動及模具強度和產(chǎn)品質(zhì)量，分流孔不能布置的過于靠近擠壓筒或模具的邊緣，但是為了保證金屬的合理流動及模具的壽命，分流孔也不宜布置的過于靠近擠壓筒附近。 太陽花散熱片型材橫截面比較簡單，為中心對稱結構圓形，但其壁厚差相差懸殊，為利于擠壓金屬均勻流動，提高模具強度和管材焊合性能，分流孔選用4個分流孔，形狀為扇形，呈90176。角均勻分布，如圖3—2所示。分流孔外切圓直徑取φ150mm,內(nèi)切圓直徑的選取46mm,比散熱片齒根外徑大 4mm,這樣設計能使齒根部位的工作帶遮敝在導流模的模橋之下，減小擠壓時金屬對齒根部位的正壓力。圖 3—2 太陽花散熱器模具分流孔尺寸及布置圖（2）分流比分流比是指各分流孔的斷面積（ΣF分）與擠出制品斷面積（ΣF型）之比，一般用 K 表示:K=ΣF分/ΣF型 （）分流比的大小直接影響金屬流動阻力的大小、制品的成型和焊合質(zhì)量。K 值越小，擠壓時變形阻力越大，對模具的使用和擠壓生產(chǎn)是不利的，一般認為，在保證模具足夠強度的前提下，K 值盡量取大值，有利于金屬的流動和焊合[12]。在一般情況下，對于生產(chǎn)空心型材，取K=10～30；對于管材，取K=5～15.散熱器橫斷面積：F型=單個分流孔面積：F分=分流孔總面積：ΣF分=4=擠壓模分流比：K=ΣF分/F型=（3）分流橋分流橋的結構和尺寸對金屬的流動速度、焊合質(zhì)量、擠壓力大小和模子強度等都有明顯的影響。分流橋?qū)挾忍?，將減小分流比，增加受壓面積，使擠壓力增加，因此，會降低模具強度和焊縫的質(zhì)量，但可改善金屬流動的均勻性[13]。分流橋的高度太大(即上模厚度)則金屬通過分流道時間過長，磨擦阻力增加，擠壓力明顯增大。雖然模具承受剪切的面積增大，但由于擠壓力增加，易出現(xiàn)“擠不動”的現(xiàn)象，降低模具壽命。分流橋?qū)挾菳的確定，從加大分流比，降低擠壓力方面來考慮，B應小些；但從改善金屬流動的均勻性來考慮，B應大些；?？滓鼙环至鳂蛘诒?。根據(jù)大量散熱片模具設計經(jīng)驗，這里將分流橋?qū)挾菳設計為 24mm。（4）分流橋的形狀分流橋的截面形狀主要有矩形，矩形倒角的和水滴形的三種。采用矩形截面分流橋時，金屬在橋下形成一個死區(qū)，不利于金屬流動與焊合。矩形倒角截面和水滴形（或近似水滴形）截面的分流橋有利于金屬的流動與焊合，而且便于模具加工，因此，在強度允許的條件下，應盡量采用這兩種截面的分流橋。太陽花散熱片分流橋的截面形狀設計如圖 3—3 所示。圖 3—3 太陽花散熱器模具分流橋的尺寸及截面形狀圖（5）分流橋高度的確定保證模具強度條件下越小越好，以降低擠壓力和節(jié)約模具鋼材，一般在設計時根據(jù)強度計算確定：應該按照兩端固定的均布載荷梁校核其彎曲強度。 （）式中 Hmin—分流橋的最小高度，mm；l—分流橋兩個危險斷面之間的長度，mm；P擠壓機最大比壓，即單位壓力，MPa；[σb]—模具材料的許用應力，MPa；H13模具鋼在450～500℃時，許用應力[σb]取解900MPa。（6）模芯這款太陽花散熱片是實心型材，所以分流橋下的模芯不起成型作用。因為太陽花散熱片中間厚度比齒部大很多，且位于擠壓筒中心部位。只通過增加工作帶的長度不足以阻礙金屬的流速，所以在這里設計一個假模芯用來調(diào)節(jié)金屬的流速。設計此模芯時，為利于金屬的焊合，可將模芯設計成10176。左右的角度。模芯的芯頭加工一個小凸臺，對金屬起阻礙作用，模芯的結構設計如圖 3—4 所示。為使金屬能在此處很好的焊合，模芯與下模模面之間相距 15mm。圖 3—4 太陽花散熱器模具模芯結構設計圖（7）焊合室焊合室是金屬流匯合焊接之處，其形狀，入口方式和尺寸大小，對于金屬流動，焊接質(zhì)量，擠壓力的大小及尺寸精度都都有很大的影響。只有當焊合室橫斷面面積與制品斷面積之比較大時，才能保證建立起足夠大的靜壓力使焊縫牢固[14]。焊合室形狀與型材外型大體相似，這樣可以使金屬流動更加均勻。常用的焊合室截面形狀有圓形和蝶形兩種，當采用圓形焊合室時，在兩分流孔之間會產(chǎn)生一個十分明顯的死區(qū)，這不但會增大擠壓阻力，而且會影響焊縫質(zhì)量。而采用碟形焊合室則有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫質(zhì)量。為了消除焊合室邊緣與?？灼矫嬷g的接合處的死區(qū)，可采用大圓角(R=5～20mm)，或?qū)⒑负鲜业娜肟谔幾龀?～15176。左右的角度，同時，在與蝶形焊合室對應的分流橋根部也做成相應的凸臺，這樣就可以改善金屬的流動，減少擠壓阻力。因此，應盡量采用這種蝶形截面的焊合室。焊合室一般設計在下模(陰模)上，也可以設計在上模(陽模)上，有時也有在上、下模設計各半的情況。為了獲得高強度的焊縫，在焊合室中必須建立一個超過擠壓金屬屈服強度 10～20 倍高的靜水壓力[15][14]。當分流孔形狀、個數(shù)及排列方式確定后，焊合室的斷面形狀和大小也基本上確定，如圖 3—5 所示。 圖 3—5太陽花散熱器模具焊合室形狀及尺寸通常焊合室斷面積如果太小，則擠壓力增加，擠壓成形穩(wěn)定性也差。確定焊合室的高度時，必須考慮擠壓機噸位、型材擠壓比(即型材特點)、模芯強度以及橋的結構(焊合點應在焊合室平面之上)等因素。焊合室太淺，焊合力不足易導致焊合不良，同時也會限制擠壓速度的提高；太深又會影響模芯穩(wěn)定性，易出現(xiàn)壁厚不均現(xiàn)象[16]。在實踐中可按擠壓筒尺寸選取焊合室高度，經(jīng)驗值如表3—1所示。擠壓比小，則焊合室高度應取上限或稍大些；模芯小和擠壓比大，則可下限或稍小一些。，為增加焊合程度，提焊縫質(zhì)量，取h焊=25mm。表3—1焊合室高度的經(jīng)驗值擠壓筒的直徑/mm焊合室的高度/mm115～13015～18150～18520～25200～23025～30280以上40（8）模孔尺寸準確地確定?？讕缀纬叽?，這對獲得尺寸精確的制品起著決定性的作用。設計?？壮叽鐣r，影響?？壮叽绲囊蛩赜泻芏?，主要有擠壓制品的材料、形狀、尺寸及其橫斷面的尺寸公差，制品和模具的熱膨脹系數(shù)，工作帶在載荷作用下產(chǎn)生的畸變，由于不均勻變形引起的拉縮變形，因金屬在流入模孔時不能急轉(zhuǎn)彎而引起的非接觸變形，制品拉矯直時的斷面尺寸收縮等因素。工作帶尺寸的設計要保證產(chǎn)品尺寸在冷狀態(tài)下不超過所規(guī)定的偏差范圍，同時要最大限度地延長模具的使用壽命，通常用綜合裕量系數(shù)考慮各種因素對制品尺寸的影響，模子外形的?？壮叽缫话阋韵率酱_定[1]：A=A0(1＋K) （）式中 A—型材外形的?？壮叽鏼m；A0—型材外形的名義尺寸mm；K—?？椎脑Ａ肯禂?shù)，～ 。型材的壁厚模孔尺寸可按以下公式進行計算: B=B0+△ () 式中 B—型材壁厚的?？壮叽鏼m；B0—型材壁厚的名義尺寸mm；△—型材壁厚?？壮叽缭隽?，對于鋁合金，當B03mm時，△=：當B03mm時，△=。散熱器模孔尺寸可根據(jù)上述原則設計，但在設計時有兩點需要考慮：①太陽花散熱片的齒部較長，所以在齒長度方向上的放量應比異型材放量大。②散熱片在擠壓拉伸過程中受齒部弧度因素的影響會發(fā)生沿齒圓弧內(nèi)側彎曲現(xiàn)象，導致外徑縮小，所以在放量時要加大其外徑尺寸。圖3—6為散熱片?？自O計尺寸，括號內(nèi)部的尺寸為?？壮叽纭D3—6太陽花散熱器模具?？自O計尺寸（9）模孔工作帶工作帶是模具的有效工作部分，主要是用來穩(wěn)定擠壓制品的形狀和尺寸。工作帶長度是設計型材模孔最重要的幾何參數(shù)之一，它直接影響著制品的質(zhì)量。由于工作帶對金屬流動起阻礙作用，增加工作帶長度可以增大摩擦阻力，使向該處流動的供應體積中的流動靜壓力增大，迫使金屬向阻力小的部位流動，從而使型材整個斷面上金屬流量趨于均勻。定徑帶過短,模子易磨損,同時會壓傷制品,出現(xiàn)壓痕、橢圓等；定徑帶過長,易在定徑帶上粘結金屬, 使制品表面上出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面等缺陷, 同時擠壓力也將增高。更重要的是在型材擠壓時, 定徑帶的長短是調(diào)整金屬流動速度的關鍵因素, 工作帶長度設計不當,型材各部分流出?？椎乃俣染筒痪鶆? 擠壓出的制品會產(chǎn)生扭擰、彎曲、平面間隙大等缺陷[17]。為了合理給定工作帶長度,應考慮影響工作帶長度的三個主要因素：（a）模孔排列位置對金屬流動的影響。擠壓時金屬的流動特性是靠近擠壓筒中心部位的金屬流動快,遠離中心逐漸減慢。為此,如使金屬流動均勻,必須把中心部位的?？坠ぷ鲙ё龅煤裥?遠離中心處逐漸減薄。（b）型材壁厚對金屬流速的影響。型材壁厚越大,即?？壮叽缭酱?則金屬流動就越快,此處的工作帶應做得厚些。（c）模孔分流橋遮蔽的情況及分流孔的大小和分布。由于太陽花散熱片型材斷面的壁厚相差大,設計模具工作帶時要相應保持它們的差別,即壁厚大的地方工作帶要特別加大,而齒尖的部位要突破常規(guī),把工作帶減到最小,目的是要保證金屬在各處流動的均勻性。下面分別介紹散熱片工作帶的設計要點：（a）齒部工作帶的設計：由于散熱片的齒比較長，而且每根齒又分出兩根叉齒，所以在設計齒部工作帶時，不能設計成一個長度。齒部的工作帶長度可按下式計算： （）式中 HFHF2分別為 FF2各區(qū)段上型材的厚度。齒尖部分壁厚薄，是整個型材最難出料的部分，是設計整個型材工作帶的基礎。設計該部分的工作帶就應該盡可能的短一些?！?。，按照式（）計算厚齒部分。,。（b）齒底工作帶的設計：因為齒底的厚度是齒尖厚度的80倍左右，所以該部位的工作帶長度不能按照式（）來計算。齒底壁厚大，且位于擠壓筒中心位置，為阻礙該部位的金屬流速工作帶應該加長。但是工作帶太長，又會增加齒根部位的受力，容易使齒壓彎、壓斷。根據(jù)實踐經(jīng)驗。（c）齒根與底部工作帶的過渡設計：圖中齒部工作帶僅僅有 ，這兩個部位工作帶落差很大，如果利用電極圓弧過渡就會導致齒根工作帶過長，齒根工作帶長有兩大弊端：齒部壓力增大、銑工作帶誤差較大該誤差會導致嚴重的偏齒現(xiàn)象，這兩大弊端都會導致模具報廢。為避免上述問題，，這樣才能將齒根的工作帶過渡好[18]。（d）電極倒圓角：電極銑完后，要用銼刀將電極四周倒圓角，避免工作帶與空刀銜接處出現(xiàn)直角產(chǎn)生應力集中，以增加工作帶的強度。太陽花散熱片?？坠ぷ鲙чL度設計如圖3—7所示。圖 3—7 太陽花散熱器模具?？坠ぷ鲙чL度（10）模孔空刀結構設計?？卓盏叮茨？坠ぷ鲙С隹诙藨冶壑谓Y構?？盏兜淖饔镁褪菫榱嗽诒M量減少對型材摩擦力的前提下，增加模具工作帶的強度和剛度?？盏哆^大則不能保證工作帶部分的強度和剛度，容易出現(xiàn)發(fā)生部分工作帶裂角、崩斷等現(xiàn)象，從而可能導致模具報廢，降低了模具的壽命；空刀過小，大大增加摩擦力，壓力過高容易使模具出現(xiàn)壓塌、斷齒等現(xiàn)象，也容易降低模具壽命。合理地設計?？卓盏?，既可以保證模具強度，又不至于出現(xiàn)劃傷和堵模現(xiàn)象。因散熱片齒部的壁厚很薄，故空刀結構應合理設計，以下是散熱片空刀設計的四個要點：（a）齒尖空刀設計：由于齒尖部位很薄，其出料流速慢，且從大量模具生產(chǎn)過程中觀察發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)在出料時都是向上翹，如果齒尖處的空刀小就會堵模，所以應盡量加大齒尖部位的空刀，使齒尖部位不受到空刀位的阻力， 左右；（b）齒間空刀設計：齒間內(nèi)側間距太小，為了盡量保證齒間模具鋼材的強度和硬度，盡量減小齒間空刀，～ ，；（c）齒根空刀設計：齒底部工作帶長度大，能夠承受較大的力，空刀要設計的稍大一些，以保證不會刮傷型材表面，影響型材外觀質(zhì)量，～,。由于電火花加工放電腐蝕產(chǎn)生0～ 的間隙，導致空刀設計尺寸比實際模具的空刀尺寸要小，這個因素在設計空刀時也是要考慮的重要方面。（11） 擠壓比制訂擠壓工藝時，首先考慮在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應做到成品率高，生產(chǎn)效率高，材料和能源消耗低，并合理分配設備負荷量。然后根據(jù)設備能力、擠壓方法、合金種類、制品質(zhì)量要求、組織性能要求及模孔數(shù)來確定擠壓比。擠壓比值一般取6～100范圍生產(chǎn)這款太陽花散熱片擠壓機是1250T的臥式擠壓機，擠壓筒直徑是180mm，鑄錠的直徑是175mm。擠壓比的公式如下：λ= S筒/S型 ()式中 λ—擠壓比；S筒—擠壓筒的橫截面積(mm2)；S型—型材橫斷面面積(mm2)。型材橫斷面面積:S型=擠壓筒(直徑180mm)面積計算:S筒=πr2=(180/2)2π=型材總體擠壓比為: λ=（12）模具外形尺寸根據(jù)擠壓筒直徑為180mm，同時考慮到標準化問題，取模具的外徑D為230mm，上模厚度取H上為90mm，下模厚度H下為60