【正文】 表面粗糙度，配合的表面應(yīng)該達(dá)到Ra=～，工作帶的表面應(yīng)該達(dá)到Ra=～，表面應(yīng)該進(jìn)行了氮化處理、磷化處理或者其它的表面強(qiáng)化處理，例如多元素的共滲處理和化學(xué)熱處理等。[3]模具結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算完畢后，應(yīng)該要對模子加工的質(zhì)量、使用的條件提出一些基本的要求，這些要求主要有:（1）具有適中并且均勻的硬度，模具經(jīng)過淬火、回火處理以后，硬度值是HRC40～52(模具的尺寸越大，所要求硬度也就越低)?，F(xiàn)在用來得到擠壓力公式有很多，例如經(jīng)驗(yàn)公式和初等的解析公式等雖然精度不高，但是簡單，且具有一定工程價值。 (5)保證模具具有足夠的強(qiáng)度因?yàn)閿D壓時的模具工作條件非常惡劣的，所以模具的強(qiáng)度也就是模具的設(shè)計(jì)中一個很重要的問題。而對那些壁厚非常大的部分或者距擠壓筒非常近的地方，應(yīng)該用阻礙角來進(jìn)行補(bǔ)充的阻礙，減緩這部分的金屬流棟。在模子的平面合理的分布?？资强梢钥刂平饘倭魉俜矫娴暮侠硇?，盡可能的采用多孔的對稱排列，并根據(jù)型材形狀，各個部分的壁厚差異，不同的比周長和距擠壓筒的中心距離，設(shè)計(jì)出不相同長度的定徑帶。（3）?？壮叽绲暮侠碛?jì)算計(jì)算?？椎某叽鐣r，主要應(yīng)該考慮到被擠壓合金化學(xué)成分，產(chǎn)品形狀，公稱尺寸以及允許的公差，擠壓的溫度和在這個溫度下模子的材料和合金熱膨脹的系數(shù)，產(chǎn)品的斷面上幾何形狀特點(diǎn)以及擠壓及拉伸矯直時的尺寸變化，擠壓力大小和模具彈性變形的情況等。（2）模孔在模具平面上合理的布置所謂合理的布置就是指將單個或者多個?？祝谀＞咂矫嫔虾侠淼胤植?，并在保證模具強(qiáng)度前提下獲得最佳的金屬流動的均勻。 模具設(shè)計(jì)的原則與步驟[3]在充分分析了影響模具的設(shè)計(jì)各種因素后，還應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品類型、工藝的方法、設(shè)備及模具的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)模腔的形狀及尺寸，但是，在任何的情況下，模腔設(shè)計(jì)都應(yīng)該遵循如下的原則及步驟:（l)確定設(shè)計(jì)的模腔參數(shù)設(shè)計(jì)正確擠壓型材的截面圖，確定擠壓工藝的合理性，選擇適當(dāng)擠壓筒的尺寸、擠壓比及擠壓力，決定?？椎臄?shù)目。（3）從擠壓的生產(chǎn)者的角度看，模具裝配和支承的情況，鑄錠、模子及擠壓筒加熱的溫度，擠壓的速度，工藝潤滑的情況，產(chǎn)品品種和批量，合金和鑄錠的質(zhì)量，牽引的情況，拉矯力和拉伸量，被擠壓的合金及其鑄錠的規(guī)格，產(chǎn)品的出模口冷卻的情況，工模具對中性，擠壓機(jī)控制，輸出的工作臺和矯直機(jī)長度，擠壓機(jī)噸位及擠壓筒比壓，擠壓殘料的長度等等。（1）從模子的設(shè)計(jì)者的角度看，擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)及其外形尺寸，模子材料，?？讛?shù)以及擠壓比，制品形狀和尺寸，?？仔螤睢⑽恢眉捌涑叽?，?？资湛s量、變形的撓度、定徑帶的確定，及擠壓時應(yīng)力應(yīng)變的狀態(tài)等是模具設(shè)計(jì)者確定的。擠壓模具設(shè)計(jì)涉及的范圍很廣，需多方面考慮[10]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋁合金擠壓工模具產(chǎn)業(yè)和技術(shù)有了很大的發(fā)展，達(dá)到了相當(dāng)高的水平。擠壓工模具對實(shí)現(xiàn)整個擠壓過程有著十分重要的意義。同時為了便于互換、保管和維修，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)也是十分重要的[9]。此外，還應(yīng)考慮工模具的剛性。正確設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)該保證在正常的使用條件下，沒有產(chǎn)生應(yīng)力集中和沖擊破裂的可能。只有工模具的設(shè)計(jì)合理，才可以充分地發(fā)揮材料應(yīng)該具有的效能。既影響產(chǎn)品質(zhì)量，也影響模具壽命[8]。鋁合金門窗系列型材，因?yàn)樗膶挾缺容^的寬而壁厚比較薄，寬厚比大，尺寸精度及形位尺寸精度的要求嚴(yán)格，截面形狀越復(fù)雜，其擠壓過程中變形的不均勻性就越顯著，加之截面上各部分的金屬在擠出模孔時流速不同等特點(diǎn)，使得擠壓成型有著極大的困難。 建筑鋁合金型材模具設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)擠壓模具設(shè)計(jì)不同于一般的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，而是介于機(jī)械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計(jì)。究其原因，即一組建筑型材配合面多，裝配尺寸多，裝飾面多，進(jìn)而可以組裝成不同的門窗系列或其他的建筑結(jié)構(gòu)。建筑鋁型材中大多數(shù)為空心制件，空心型材與實(shí)心型材的比例大約為1:1，其中以異形孔為多，甚至為多孔異形簿壁空心制品?！　′X合金民用建筑型材品種多，應(yīng)用范圍廣，現(xiàn)在世界上的民用建筑型材可以適用不同的用途、不同的規(guī)格的門窗系列和其他建筑，其橫截面面積、外接圓直徑等均尺度范圍廣。 建筑型材的模具設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平日益提高，民用建筑鋁合金型材也不斷發(fā)展，其品種和數(shù)量快速增長。而國內(nèi)已開發(fā)出平面模和平面分流模的二維實(shí)用軟件及導(dǎo)流模應(yīng)用軟件，正向三維推進(jìn)。國內(nèi)基本采用傳統(tǒng)的方法，開始研究與開發(fā)新方法、新理論，同時開始重視軟件開發(fā)與新結(jié)構(gòu)模具的研發(fā)，并且有限元也開始應(yīng)用于模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，正在準(zhǔn)備建立專家?guī)炫c數(shù)據(jù)庫，開發(fā)蓄力設(shè)計(jì)軟件[6]。同時也應(yīng)該進(jìn)一步的研究基礎(chǔ)性軟件及應(yīng)用軟件，并通過虛擬設(shè)計(jì)、模擬擠壓各種復(fù)雜的組合模在擠壓過程中的溫度場和金屬流變場，應(yīng)力一應(yīng)變場真實(shí)的情況，來提高模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量及使用壽命，逐漸的實(shí)現(xiàn)零試模[4]。CAM應(yīng)用在二維模具上的加工，已經(jīng)具備了相對完善的編程系統(tǒng)，但是對于三維上的自由曲面編程還不完善，在許多的場合下，工件模型的制備是CAM編程所需要的。三維的模具CAD系統(tǒng)，因?yàn)檐浖O(shè)計(jì)的難度大，三維的單元圖形軟件也就比較的復(fù)雜，目前還是不能夠滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)技術(shù)上的要求。CAD／CAM／CAE技術(shù)的發(fā)展使得軟件技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)與制造中的地位也越來越高。各類模具新結(jié)構(gòu)，如鑲嵌模、新型的組合模、預(yù)應(yīng)力模、多型多孔模、復(fù)合模等都將會出現(xiàn)新突破[4]。同樣為了適應(yīng)這種形式發(fā)展，許多的專家、學(xué)者和工程技術(shù)人員也進(jìn)行了大量的開發(fā)及研究工作。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水準(zhǔn)的提高，對各類產(chǎn)品需求量也就越來越大了。雖然鋁合金擠壓加工的發(fā)展在很多方面都有待于基礎(chǔ)理論的研究進(jìn)展，但是最重要的是要把這種基礎(chǔ)理論的研究與實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合起來，來達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、提高生產(chǎn)效率、環(huán)保、降低成本、改善品質(zhì)、擴(kuò)大品種的共同目標(biāo)。鋁合金的管材及棒材最大外徑可達(dá)800mm，長度可達(dá)1000m，反擠壓管材外徑可達(dá)1500mm。目前，擠壓型材最大的寬度可達(dá)到2500mm，最大的斷面積可達(dá)到1500cm2，最大的長度可達(dá)到25～30m，最大重量可達(dá)到2t。因?yàn)殇X合金擠壓材正向著大型化、整體化及扁寬化的方向發(fā)展，大型材比重也就日益的上升，現(xiàn)已達(dá)到總體型材產(chǎn)量10％。20世紀(jì)的90年代，美國的鋁合金擠壓材中的軟合金與硬合金的比為10：1，日本的為20：l。(4)鋁合金擠壓材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有很大改進(jìn)據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界的鋁合金擠壓材年產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到2000萬噸以上，2008年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)1380萬噸。(3)擠壓工藝不斷改進(jìn)和完善近些年來，除完善和改進(jìn)了正向及反向擠壓方法和其工藝外，也出現(xiàn)了許多增強(qiáng)擠壓過程的新方法和新工藝，同時也獲得了實(shí)際應(yīng)用。電火花線切割加工(快走絲和慢走絲)和電火花加工技術(shù)用于制模，這樣不僅提高?？椎挠捕?、精度，降低工作帶的表面粗糙度，而且也大大的提高了制模的生產(chǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)制模的自動化創(chuàng)造了良好的條件。大型的擠壓工具裝卸快速化、自動化方面也取得了很大進(jìn)展，為全機(jī)的自動化創(chuàng)造出了條件。為了生產(chǎn)薄壁、扁寬、大斷面的鋁合金型材，就需要優(yōu)質(zhì)的扁擠壓筒和高比壓的圓擠壓筒，而其使用的壽命短，造成大型高比壓扁擠壓筒的設(shè)計(jì)與制造成為了世界性的技術(shù)難題。(2)特種模具技術(shù)和大型優(yōu)質(zhì)扁、圓擠壓筒突破性的進(jìn)展從設(shè)計(jì)計(jì)算、裝卸方法、結(jié)構(gòu)選擇、提高模具壽命、制模技術(shù)到新材料的研制等方面來看，擠壓模具技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展。而擠壓機(jī)所需機(jī)前的設(shè)備(例如錠坯的運(yùn)送裝置、坯料的熱切裝置以及長坯料的自動控制加熱爐等等)及機(jī)后的設(shè)備(例如精密的水霧氣在線淬火的裝置、牽引機(jī)、拉伸的矯直機(jī)、人工時效爐、前梁鋸、活動工作臺、冷床及橫向的運(yùn)輸裝置、成品鋸等)已實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化和自動化的生產(chǎn)。而傳動形式的方面也發(fā)展自給油機(jī)的傳動系統(tǒng)，甚至在100～150MN的擠壓機(jī)上也同樣采用油泵的直接傳動裝置，易知液壓系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了一個高的水平里。據(jù)報(bào)道，國外的幾個工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在研究制造形式更為新穎、壓力更大的擠壓機(jī)，例如270MN的臥式擠壓機(jī)和400~500MN級的擠壓大直徑管材的立式模鍛—擠壓聯(lián)合水壓機(jī)等等，現(xiàn)在我國正在建造150MN以及擬建225MN的擠壓機(jī)各一臺。最大的擠壓機(jī)是位于前蘇聯(lián)的古比雪夫鋁合金加工廠里200MN的擠壓機(jī)，美國在2004年時把一個125MN的水壓擠壓機(jī)重裝改造成為了世界上最大150MN的雙動油壓擠壓機(jī)，日本在1967年已經(jīng)把一臺95MN的自給式油壓機(jī)制造成功，德國的VAW波恩工廠于1999年投入生產(chǎn)了一臺噸位為100MN雙動油壓式擠壓機(jī)，意大利在2004年間投入生產(chǎn)了一臺噸位為130MN的銅、鋁油壓式擠壓機(jī)。隨著大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、艦艇、航母、導(dǎo)彈等軍事工業(yè)以及地下鐵道、高速列車等等現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，是需大量整體壁板等的結(jié)構(gòu)部件，所以擠壓機(jī)開始向著大型化方向發(fā)展。經(jīng)過生產(chǎn)的考核，證明了所開發(fā)出導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)辦法是正確可靠的，對于增大模具設(shè)計(jì)的一次性成功率，在提高型材的質(zhì)量以及模具的使用壽命是具有積極的作用，同時也有了明顯經(jīng)濟(jì)上的效益。同時也能完成組合模和平面模的全過程設(shè)計(jì)，顯著的提高了復(fù)雜模具設(shè)計(jì)的效率及質(zhì)量，操作簡單，運(yùn)行可靠，已經(jīng)達(dá)到了國外的同類系統(tǒng)先進(jìn)的水平。在我國對于鋁合金的擠壓工模具CAD技術(shù)方面的應(yīng)用軟件采用的是模塊化的結(jié)構(gòu)，圖形的輸入和二維變換來對工模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，擠壓工模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)用的階段，促使擠壓工模具的設(shè)計(jì)來到了一個嶄新時代。例如工程計(jì)算法、光彈光塑法、金屬流動的坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)法、滑移線法、上限理論和密柵紋云法等都被廣泛的用來確定工模具的工藝要素、結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度的校核。在擠壓技術(shù)的發(fā)展初期，一般是根據(jù)機(jī)械的設(shè)計(jì)原理，采用古典的強(qiáng)度理論與設(shè)計(jì)者實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合來設(shè)計(jì)管材、棒材以及普通的實(shí)心型材的模子。不僅需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則，而且需要擠壓條件下的各種工藝性因素。 國內(nèi)外鋁合金擠壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 工模具的設(shè)計(jì)一般是包括設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理論的選擇，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算以及尺寸確定，模具材料的選擇，強(qiáng)度的校核和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)指標(biāo)評價等等。如果將其使用的壽命提高5~10倍，則產(chǎn)品成本可以大幅度的下降。其中的技術(shù)含量是在整個的擠壓技術(shù)中占據(jù)有很大比例的。新型的工模具結(jié)構(gòu)，對開發(fā)新工藝、新產(chǎn)品，研制新設(shè)備和新材料，不斷的提高擠壓技術(shù)中起著很大作用。 模具在鋁合金擠壓生產(chǎn)中的重要作用與特殊地位在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，工具和模具是對實(shí)現(xiàn)整個擠壓的過程有十分重要意義的，工具和模具結(jié)構(gòu)的合理性是實(shí)現(xiàn)任何擠壓的工藝過程的基礎(chǔ)，因?yàn)楣つ＞呓Y(jié)構(gòu)是傳遞擠壓力以及使金屬產(chǎn)生擠壓變形的關(guān)鍵部件；模具是使產(chǎn)品成形，并保證正確的形狀、尺寸以及精度的基本部分；同時模具是保證擠壓產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量中最重要因素之一。目前，我國型材的擠壓模具設(shè)計(jì)還基本上停留在依靠傳統(tǒng)的工程類比及設(shè)