【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(duì)于每一特定的產(chǎn)品必須設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)產(chǎn)品的形狀來(lái)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(fù)雜的型材取扇形或異形孔；管材和斷面形狀簡(jiǎn)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，模孔的排列位置等來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)分流孔的數(shù)量越多，金屬的流速越均勻，但同時(shí)也會(huì)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(kuò)大分流比又受到模子強(qiáng)度的限制時(shí)，分流孔可做成斜形，一般說(shuō)來(lái)，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(duì)于平衡金屬流速，減少擠壓力，促進(jìn)金屬的流焊合，提高模具壽命等都有一定的影響。對(duì)于對(duì)稱性較好的空心制品來(lái)說(shuō)，此時(shí)金屬流動(dòng)較為均勻，而且擠壓力最小，模具強(qiáng)度較高，對(duì)于非對(duì)稱空心型材或異形管材來(lái)說(shuō)，應(yīng)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(dòng)，此外，分流孔的布置應(yīng)盡量與制品保持幾何相似性[11]。為了保證金屬的合理流動(dòng)及模具強(qiáng)度和產(chǎn)品質(zhì)量，分流孔不能布置的過(guò)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(dòng)及模具的壽命，分流孔也不宜布置的過(guò)于靠近擠壓筒附近。 太陽(yáng)花散熱片型材橫截面比較簡(jiǎn)單，為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)圓形，但其壁厚差相差懸殊，為利于擠壓金屬均勻流動(dòng)，提高模具強(qiáng)度和管材焊合性能，分流孔選用4個(gè)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(shè)計(jì)能使齒根部位的工作帶遮敝在導(dǎo)流模的模橋之下，減小擠壓時(shí)金屬對(duì)齒根部位的正壓力。圖 3—2 太陽(yáng)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(dòng)阻力的大小、制品的成型和焊合質(zhì)量。K 值越小，擠壓時(shí)變形阻力越大，對(duì)模具的使用和擠壓生產(chǎn)是不利的，一般認(rèn)為，在保證模具足夠強(qiáng)度的前提下，K 值盡量取大值，有利于金屬的流動(dòng)和焊合[12]。在一般情況下，對(duì)于生產(chǎn)空心型材，取K=10～30；對(duì)于管材，取K=5～15.散熱器橫斷面積：F型=單個(gè)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(jié)構(gòu)和尺寸對(duì)金屬的流動(dòng)速度、焊合質(zhì)量、擠壓力大小和模子強(qiáng)度等都有明顯的影響。分流橋?qū)挾忍螅瑢p小分流比，增加受壓面積，使擠壓力增加，因此，會(huì)降低模具強(qiáng)度和焊縫的質(zhì)量，但可改善金屬流動(dòng)的均勻性[13]。分流橋的高度太大(即上模厚度)則金屬通過(guò)分流道時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(dòng)”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(lái)考慮，B應(yīng)小些；但從改善金屬流動(dòng)的均勻性來(lái)考慮，B應(yīng)大些；模孔要能被分流橋遮蔽。根據(jù)大量散熱片模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這里將分流橋?qū)挾菳設(shè)計(jì)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(shí)，金屬在橋下形成一個(gè)死區(qū)，不利于金屬流動(dòng)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(dòng)與焊合，而且便于模具加工，因此，在強(qiáng)度允許的條件下，應(yīng)盡量采用這兩種截面的分流橋。太陽(yáng)花散熱片分流橋的截面形狀設(shè)計(jì)如圖 3—3 所示。圖 3—3 太陽(yáng)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(qiáng)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(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算確定：應(yīng)該按照兩端固定的均布載荷梁校核其彎曲強(qiáng)度。 （）式中 Hmin—分流橋的最小高度，mm；l—分流橋兩個(gè)危險(xiǎn)斷面之間的長(zhǎng)度，mm；P擠壓機(jī)最大比壓，即單位壓力，MPa；[σb]—模具材料的許用應(yīng)力，MPa；H13模具鋼在450～500℃時(shí)，許用應(yīng)力[σb]取解900MPa。（6）模芯這款太陽(yáng)花散熱片是實(shí)心型材，所以分流橋下的模芯不起成型作用。因?yàn)樘?yáng)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(guò)增加工作帶的長(zhǎng)度不足以阻礙金屬的流速，所以在這里設(shè)計(jì)一個(gè)假模芯用來(lái)調(diào)節(jié)金屬的流速。設(shè)計(jì)此模芯時(shí)，為利于金屬的焊合，可將模芯設(shè)計(jì)成10176。左右的角度。模芯的芯頭加工一個(gè)小凸臺(tái)，對(duì)金屬起阻礙作用，模芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yáng)花散熱器模具模芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)于金屬流動(dòng)，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(dāng)焊合室橫斷面面積與制品斷面積之比較大時(shí)，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(dòng)更加均勻。常用的焊合室截面形狀有圓形和蝶形兩種，當(dāng)采用圓形焊合室時(shí)，在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，這不但會(huì)增大擠壓阻力，而且會(huì)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(shí)，在與蝶形焊合室對(duì)應(yīng)的分流橋根部也做成相應(yīng)的凸臺(tái)，這樣就可以改善金屬的流動(dòng)，減少擠壓阻力。因此，應(yīng)盡量采用這種蝶形截面的焊合室。焊合室一般設(shè)計(jì)在下模(陰模)上，也可以設(shè)計(jì)在上模(陽(yáng)模)上，有時(shí)也有在上、下模設(shè)計(jì)各半的情況。為了獲得高強(qiáng)度的焊縫，在焊合室中必須建立一個(gè)超過(guò)擠壓金屬屈服強(qiáng)度 10～20 倍高的靜水壓力[15][14]。當(dāng)分流孔形狀、個(gè)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(yáng)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(shí)，必須考慮擠壓機(jī)噸位、型材擠壓比(即型材特點(diǎn))、模芯強(qiáng)度以及橋的結(jié)構(gòu)(焊合點(diǎn)應(yīng)在焊合室平面之上)等因素。焊合室太淺，焊合力不足易導(dǎo)致焊合不良，同時(shí)也會(huì)限制擠壓速度的提高；太深又會(huì)影響模芯穩(wěn)定性，易出現(xiàn)壁厚不均現(xiàn)象[16]。在實(shí)踐中可按擠壓筒尺寸選取焊合室高度，經(jīng)驗(yàn)值如表3—1所示。擠壓比小，則焊合室高度應(yīng)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(yàn)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(zhǔn)確地確定?？讕缀纬叽?，這對(duì)獲得尺寸精確的制品起著決定性的作用。設(shè)計(jì)?？壮叽鐣r(shí)，影響?？壮叽绲囊蛩赜泻芏啵饕袛D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?？讜r(shí)不能急轉(zhuǎn)彎而引起的非接觸變形，制品拉矯直時(shí)的斷面尺寸收縮等因素。工作帶尺寸的設(shè)計(jì)要保證產(chǎn)品尺寸在冷狀態(tài)下不超過(guò)所規(guī)定的偏差范圍，同時(shí)要最大限度地延長(zhǎng)模具的使用壽命，通常用綜合裕量系數(shù)考慮各種因素對(duì)制品尺寸的影響，模子外形的模孔尺寸一般以下式確定[1]：A=A0(1＋K) （）式中 A—型材外形的模孔尺寸mm；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(jìn)行計(jì)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(duì)于鋁合金，當(dāng)B03mm時(shí)，△=：當(dāng)B03mm時(shí)，△=。散熱器?？壮叽缈筛鶕?jù)上述原則設(shè)計(jì)，但在設(shè)計(jì)時(shí)有兩點(diǎn)需要考慮：①太陽(yáng)花散熱片的齒部較長(zhǎng)，所以在齒長(zhǎng)度方向上的放量應(yīng)比異型材放量大。②散熱片在擠壓拉伸過(guò)程中受齒部弧度因素的影響會(huì)發(fā)生沿齒圓弧內(nèi)側(cè)彎曲現(xiàn)象，導(dǎo)致外徑縮小，所以在放量時(shí)要加大其外徑尺寸。圖3—6為散熱片模孔設(shè)計(jì)尺寸，括號(hào)內(nèi)部的尺寸為?？壮叽?。圖3—6太陽(yáng)花散熱器模具?？自O(shè)計(jì)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(lái)穩(wěn)定擠壓制品的形狀和尺寸。工作帶長(zhǎng)度是設(shè)計(jì)型材?？鬃钪匾膸缀螀?shù)之一，它直接影響著制品的質(zhì)量。由于工作帶對(duì)金屬流動(dòng)起阻礙作用，增加工作帶長(zhǎng)度可以增大摩擦阻力，使向該處流動(dòng)的供應(yīng)體積中的流動(dòng)靜壓力增大，迫使金屬向阻力小的部位流動(dòng)，從而使型材整個(gè)斷面上金屬流量趨于均勻。定徑帶過(guò)短,模子易磨損,同時(shí)會(huì)壓傷制品,出現(xiàn)壓痕、橢圓等；定徑帶過(guò)長(zhǎng),易在定徑帶上粘結(jié)金屬, 使制品表面上出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面等缺陷, 同時(shí)擠壓力也將增高。更重要的是在型材擠壓時(shí), 定徑帶的長(zhǎng)短是調(diào)整金屬流動(dòng)速度的關(guān)鍵因素, 工作帶長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不當(dāng),型材各部分流出?？椎乃俣染筒痪鶆? 擠壓出的制品會(huì)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(zhǎng)度,應(yīng)考慮影響工作帶長(zhǎng)度的三個(gè)主要因素：（a）?？着帕形恢脤?duì)金屬流動(dòng)的影響。擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)特性是靠近擠壓筒中心部位的金屬流動(dòng)快,遠(yuǎn)離中心逐漸減慢。為此,如使金屬流動(dòng)均勻,必須把中心部位的?？坠ぷ鲙ё龅煤裥?遠(yuǎn)離中心處逐漸減薄。（b）型材壁厚對(duì)金屬流速的影響。型材壁厚越大,即?？壮叽缭酱?則金屬流動(dòng)就越快,此處的工作帶應(yīng)做得厚些。（c）?？追至鳂蛘诒蔚那闆r及分流孔的大小和分布。由于太陽(yáng)花散熱片型材斷面的壁厚相差大,設(shè)計(jì)模具工作帶時(shí)要相應(yīng)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(dòng)的均勻性。下面分別介紹散熱片工作帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（a）齒部工作帶的設(shè)計(jì)：由于散熱片的齒比較長(zhǎng)，而且每根齒又分出兩根叉齒，所以在設(shè)計(jì)齒部工作帶時(shí)，不能設(shè)計(jì)成一個(gè)長(zhǎng)度。齒部的工作帶長(zhǎng)度可按下式計(jì)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(gè)型材最難出料的部分，是設(shè)計(jì)整個(gè)型材工作帶的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)該部分的工作帶就應(yīng)該盡可能的短一些。～。，按照式（）計(jì)算厚齒部分。,。（b）齒底工作帶的設(shè)計(jì)：因?yàn)辇X底的厚度是齒尖厚度的80倍左右，所以該部位的工作帶長(zhǎng)度不能按照式（）來(lái)計(jì)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(yīng)該加長(zhǎng)。但是工作帶太長(zhǎng)，又會(huì)增加齒根部位的受力，容易使齒壓彎、壓斷。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（c）齒根與底部工作帶的過(guò)渡設(shè)計(jì)：圖中齒部工作帶僅僅有 ，這兩個(gè)部位工作帶落差很大，如果利用電極圓弧過(guò)渡就會(huì)導(dǎo)致齒根工作帶過(guò)長(zhǎng)，齒根工作帶長(zhǎng)有兩大弊端：齒部壓力增大、銑工作帶誤差較大該誤差會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的偏齒現(xiàn)象，這兩大弊端都會(huì)導(dǎo)致模具報(bào)廢。為避免上述問(wèn)題，，這樣才能將齒根的工作帶過(guò)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(yīng)力集中，以增加工作帶的強(qiáng)度。太陽(yáng)花散熱片?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度設(shè)計(jì)如圖3—7所示。圖 3—7 太陽(yáng)花散熱器模具?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度（10）?？卓盏督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？卓盏叮茨？坠ぷ鲙С隹诙藨冶壑谓Y(jié)構(gòu)?？盏兜淖饔镁褪菫榱嗽诒M量減少對(duì)型材摩擦力的前提下，增加模具工作帶的強(qiáng)度和剛度?？盏哆^(guò)大則不能保證工作帶部分的強(qiáng)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(dǎo)致模具報(bào)廢，降低了模具的壽命；空刀過(guò)小，大大增加摩擦力，壓力過(guò)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(shè)計(jì)?？卓盏?，既可以保證模具強(qiáng)度，又不至于出現(xiàn)劃傷和堵?，F(xiàn)象。因散熱片齒部的壁厚很薄，故空刀結(jié)構(gòu)應(yīng)合理設(shè)計(jì)，以下是散熱片空刀設(shè)計(jì)的四個(gè)要點(diǎn)：（a）齒尖空刀設(shè)計(jì)：由于齒尖部位很薄，其出料流速慢，且從大量模具生產(chǎn)過(guò)程中觀察發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)在出料時(shí)都是向上翹，如果齒尖處的空刀小就會(huì)堵模，所以應(yīng)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(shè)計(jì)：齒間內(nèi)側(cè)間距太小，為了盡量保證齒間模具鋼材的強(qiáng)度和硬度，盡量減小齒間空刀，～ ，；（c）齒根空刀設(shè)計(jì)：齒底部工作帶長(zhǎng)度大，能夠承受較大的力，空刀要設(shè)計(jì)的稍大一些，以保證不會(huì)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(dǎo)致空刀設(shè)計(jì)尺寸比實(shí)際模具的空刀尺寸要小，這個(gè)因素在設(shè)計(jì)空刀時(shí)也是要考慮的重要方面。（11） 擠壓比制訂擠壓工藝時(shí)，首先考慮在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應(yīng)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(shè)備負(fù)荷量。然后根據(jù)設(shè)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?？讛?shù)來(lái)確定擠壓比。擠壓比值一般取6～100范圍生產(chǎn)這款太陽(yáng)花散熱片擠壓機(jī)是1250T的臥式擠壓機(jī)，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(jì)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(shí)考慮到標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)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