【正文】 （2）有足夠高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差應(yīng)符合圖紙的要求(一般負(fù)公差制造)，配合尺寸具有良好的互換性。（4）有良好的對中性、平行度、直線度和垂直度，配合面的接觸率應(yīng)大于80%。（6）工作帶變化處及模腔分流孔過渡區(qū)、焊合腔中的拐接處應(yīng)圓滑均勻過渡不得出現(xiàn)棱角。模角α在擠壓過程中起著十分重要的作用，其大小對擠壓制品的表面質(zhì)量與擠壓力都有很大的影響。其特點(diǎn)是在擠壓時(shí)形成較大的死區(qū)，可阻止鑄錠表面的雜質(zhì)、缺陷、氧化皮等流到制品的表面上，可獲得良好制品表面，但在擠壓某些易于在死區(qū)產(chǎn)生斷裂的金屬與合金時(shí)，會(huì)引起制品表面上出現(xiàn)分層、起皮和小裂紋。從減少擠壓力，提高模具使用壽命的角度來看，應(yīng)使用錐形模?！?0176。但當(dāng)α=45176。時(shí)，由于死區(qū)變小，鑄錠表面的雜質(zhì)和臟物可能被擠出?？锥鴲夯破返谋砻尜|(zhì)量。一般可取55176。應(yīng)該指出，隨著擠壓條件的改變，合理模角也會(huì)發(fā)生變化。雙錐模的模角為：α1=60176。α2=10176。但在擠壓鋁合金時(shí)，為了提高擠壓速度，最好取α2=10176。此外，還采用流線模、平流線模和碗形模等，這些模子的模角是連續(xù)變化的。定徑帶直徑d定與實(shí)際所擠壓的制品直徑并不相等，設(shè)計(jì)d定大小時(shí)，其基本原則是：在保證擠壓出的制品在冷卻狀態(tài)下不超出圖紙規(guī)定的制品公差范圍的條件下，盡量最大限度地延長模具的使用期限。定徑帶長度h定也是模具設(shè)計(jì)中的重要基本參數(shù)之一。定徑帶長度h定過長時(shí)，會(huì)增大金屬的摩擦阻力，從而增大擠壓力，且易于粘結(jié)金屬，使制品的表面出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面、波浪等缺陷。若模子出口直徑d出過小，則易劃傷制品表面，甚至?xí)鸲履?，但出口直徑d出過大，則會(huì)大大削弱定徑帶的強(qiáng)度，引起定徑帶過早地變形、壓塌，明顯地降低模具的使用壽命。為了增大模子的強(qiáng)度和延長模具的使用壽命，出口帶可做成喇叭錐。30′～10176。特別是對于壁厚小于2mm而外形十分復(fù)雜的型材模子，為了保證模具的強(qiáng)度，必須做成喇叭出口。為了增大定徑帶的抗剪強(qiáng)度，定徑帶與出口帶之間可以20176?！?mm的圓弧過渡。制作入口圓角r入可防止低塑性合金在擠壓時(shí)產(chǎn)生表面裂紋和減少金屬在流入定徑帶時(shí)的非接觸變形，同時(shí)也減少在高溫下擠壓時(shí)模子棱角的壓塌變形[1]。模子入口圓角r入值的選取與金屬的強(qiáng)度、擠壓溫度和制品尺寸、模子結(jié)構(gòu)等有關(guān)。鋁型材擠壓分流模和平模是按照被擠壓產(chǎn)品的品種來區(qū)分的。此外，還有一種辦分流模，此種摸擠壓的型材斷面形狀近似閉合，但留有一個(gè)小斷口。確定平模還是分流模需要計(jì)算舌型比。長型比的大小直接影響模具的壽命，所以在懸臂處如果A/L12（即L2/L1）的值超過表21數(shù)值時(shí)，為了保證模具的強(qiáng)度將這半空型材做成分流模：表21 半空型材做成分流模時(shí)A/L12的值L1/mmA/L12～≥2～≥3～≥4～≥5≥6平面分流組合模的工作原理與橋式舌型模一樣，也是采用實(shí)心鑄錠，在擠壓機(jī)擠壓力的作用下，金屬在經(jīng)過分流孔時(shí)被劈成幾股金屬流，匯集于焊合室(模腔)，在高溫、高壓、高真空的模腔內(nèi)又重新被焊合，然后通過模芯與模子所形成的間隙流出，形成符合一定尺寸要求的管材或空心型材。這種形式的模子在近年來獲得了迅速的發(fā)展，并廣泛地用于在不帶獨(dú)穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)上生產(chǎn)各種規(guī)格和形狀的管材和空心型材，特別是民用建筑型。（2）可以擠壓懸臂梁很大，用平面模很難生產(chǎn)的半空心型材。（4）易于分離殘料，操作簡單，輔助時(shí)間短，可在普通的型棒擠壓機(jī)上用普通的工具完成。（5）可實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓，根據(jù)需要截取任意長度的制品。（7）可以用帶錐度的分流孔，實(shí)現(xiàn)在小擠壓機(jī)上擠壓外形較大的空心制品，而且能保證有足夠的變形量。（2）要求模子的加工精度較高，特別是對于多孔空心型材，上下模要求嚴(yán)格對中。因此目前只限于生產(chǎn)一些純鋁，鋁錳系、鋁鎂硅系等軟鋁合金。（4）殘料分離不干凈，有時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且不便于修模。上下模組裝后裝入模支承中，為了保證模具的強(qiáng)度，減少或消除模子變形，有時(shí)還要配備專用的模墊和環(huán)。分流孔是金屬通往型孔的通道。分流橋是支承模芯的。在陰模上有焊合室，?？仔颓?，工作帶和空刀。模孔型腔的工作帶部分確定型材的外部尺寸和形狀以及調(diào)節(jié)金屬的流速，而空刀部分是為了減少摩擦，使制品能順利通過，免遭劃傷，以保證表面質(zhì)量。定位銷是用來進(jìn)行上下模的裝配定位，而聯(lián)結(jié)螺釘是把上下模牢固地聯(lián)結(jié)在一起，使平面分流模形成一個(gè)整體，便于操作，并可增大強(qiáng)度。帶可拆式分流橋的模具又稱之為叉架式分流模，用這種形式的模子，可同時(shí)擠壓多根空心制品。模具外形尺寸主要由模具的強(qiáng)度確定，同時(shí)，還應(yīng)該考慮系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，以便于管理和使用。為了保證模具所必須的強(qiáng)度，推薦用以下的公式來確定模具的外接圓直徑：D?！郑ā〥筒 () 式中 D模—模具的外接圓直徑； D筒—擠壓筒的內(nèi)徑。在保證模具組件（模子+模墊+墊環(huán)）有足夠的強(qiáng)度的條件下，模具厚度應(yīng)盡量薄，規(guī)格盡量少，以便于管理和使用。模子的外形錐度有正錐的和倒錐的兩種，帶正錐的模子在裝模時(shí)順著擠壓方向放入模支承里。30′～4176?！?5176。～10176。第三章 典型散熱器擠壓模具設(shè)計(jì)擠壓模具是金屬從?？字袛D出并獲得模孔斷面形狀和尺寸的擠壓工具。鋁合金在擠壓過程中的變形是在模具內(nèi)進(jìn)行的，材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高材料的塑性變形能力。同時(shí)，擠壓還可以消除鋁合金鑄錠中的氣孔、疏松和縮孔等缺陷，提高材料的可成形性，改善產(chǎn)品的性能。而在鋁合金型材擠壓加工工藝中，首先是擠壓模具的設(shè)計(jì)。從圖中可看出，此型材截面的外形尺寸為φ90 的圓形，在它的周圍均布有52根圓弧型齒，每根齒前端又分出2根叉齒，,而實(shí)心部位的厚度達(dá)到了42mm。因此，散熱片模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)變得尤為重要。這里擬選用的的擠壓機(jī)噸位為：1250T。 圖3—1太陽花散熱器產(chǎn)品截面圖對于太陽花散熱片這種復(fù)雜截面的型材，如果采用平面模直接擠壓，很難生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而且極易使模具報(bào)廢。而太陽花散熱片中間的厚度比齒部的厚度大很多，因此中間金屬的流速比齒部的流速大很多。其次，由于齒部工作帶的懸臂又長又薄，采用直接擠壓將在工作帶上產(chǎn)生很大的擠壓力，使工作帶的懸臂壓塌。分流組合模具有普通平面分流模的功能及優(yōu)點(diǎn)，其主要特點(diǎn)是：（1）按斷面形狀進(jìn)行一次金屬流量預(yù)分配。分流孔邊部沿模子直徑方向呈一定角度擴(kuò)展，以加快齒尖的流速，便于在分流空間上為二次填充擠壓創(chuàng)造條件[8]。（1）分流孔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(shè)計(jì)特定的分流孔。在設(shè)計(jì)時(shí)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。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。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，一般說來，其內(nèi)斜度為1～3度，外錐度取3～6度[10]。對于對稱性較好的空心制品來說，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，對于非對稱空心型材或異形管材來說，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]。 太陽花散熱片型材橫截面比較簡單，為中心對稱結(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。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)金屬對齒根部位的正壓力。K 值越小，擠壓時(shí)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(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]。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(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]。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。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。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。太陽花散熱片分流橋的截面形狀設(shè)計(jì)如圖 3—3 所示。 （）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。因?yàn)樘柣ㄉ崞虚g厚度比齒部大很多，且位于擠壓筒中心部位。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。模芯的芯頭加工一個(gè)小凸臺(tái)，對金屬起阻礙作用，模芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 3—4 所示。圖 3—4 太陽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。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。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。左右的角度，同時(shí)，在與蝶形焊合室對應(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。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(陽模)上，有時(shí)也有在上、下模設(shè)計(jì)各半的情況。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。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。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。為增加焊合程度，提焊縫質(zhì)量，取h焊=25mm。設(shè)計(jì)?？壮叽鐣r(shí)，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?？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。型材的壁厚?？壮叽缈砂匆韵鹿竭M(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；△—型材壁厚模孔尺寸增量，對于鋁合金，當(dāng)B03mm時(shí)，△=：當(dāng)B03mm時(shí)，△=。②散熱片在擠壓拉伸過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太陽花散熱器模具?？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，主要是用來穩(wěn)定擠壓制品的形狀和尺寸。由于工作帶對金屬流動(dòng)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(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。更重要的是在型材擠壓時(shí), 定徑帶的長短是調(diào)整金屬流動(dòng)速度的關(guān)鍵因素, 工作帶長度設(shè)計(jì)不當(dāng),型材各部分流出模孔的速度就不均勻, 擠壓出的制品會(huì)產(chǎn)生扭擰、彎曲、平面間隙大等缺陷[17]。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。（b）型材壁厚對金屬流速的影響。（c）?？追至鳂蛘诒蔚那闆r及分流孔的大小和分布。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，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)?！?。,。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。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為避免上述問題，這樣才能將齒根的工作帶過渡好[18]。太陽花散熱片?？坠ぷ鲙чL度設(shè)計(jì)如圖3—7所示。空刀的作用就是為了在盡量減少對型材摩擦力的前提下，增加模具工作帶的強(qiáng)度和剛度。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。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。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)來確定擠壓比。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)。（13）模具強(qiáng)度的校核分流組合模在擠壓時(shí)承受載荷最不利的情況發(fā)生在分流孔和焊合室尚未進(jìn)入金屬，以及金屬充滿分流孔和焊合室開始流出?？變蓚€(gè)時(shí)候，其主要破壞形式是：分流橋因受彎曲應(yīng)力而被破壞和分流孔處在危險(xiǎn)斷面被剪斷。（a）分流橋彎曲應(yīng)力的校核（按兩端固定，均勻載荷的簡支梁計(jì)算，校對模子厚度 H）： ()式中 Hmin—分流橋的最小高度；l—分流橋的寬度（兩危險(xiǎn)斷面之間的距離）；P—擠壓機(jī)最大的比壓，即單位壓力，MPa；[σb]—模具材料在工作溫度下的許用應(yīng)力，在450～500℃下，對3Cr2W8V取[σb]=1000MPa；對 4Cr5MoSiV1取[σb]=900MPa。（2）分流孔道抗剪應(yīng)力的校核：τ=Q橋/F橋≤[τ] ()式中 Q橋—分流橋端面上所承受的總壓力，MN；F橋—分流橋受剪切的總面積，mm2；[τ]—模具材料在工作溫度下的許用剪切應(yīng)力，[τ]=（～）[σb],對3Cr2W8V鋼在450～500℃時(shí)取[σb]=1000