【正文】 代的擠壓機(jī)以及它的輔助系統(tǒng)采用了CADEX等的控制系統(tǒng)和程序邏輯控制系統(tǒng)，也就是實(shí)現(xiàn)速度上的自動(dòng)控制以及工模具自動(dòng)的快速裝卸、等溫等速的擠壓、甚至是全機(jī)的自動(dòng)控制功能。而且擠壓的設(shè)備正向標(biāo)準(zhǔn)化、組裝化和成套化的方向發(fā)展。例如研發(fā)出了平面分流組合模、舌型模、前室模、叉架模、可卸模、導(dǎo)流模、水冷模、寬展模等，與此同時(shí)也出現(xiàn)多種形式的工具自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)和活動(dòng)模架，這樣不僅大大的簡(jiǎn)化了工模具的裝卸操作，而且也節(jié)約了輔助的時(shí)間。近些年來(lái)，由于有限元計(jì)算、淘寶..店鋪搜索：“兩個(gè)半學(xué)分”計(jì)算機(jī)、工模具的材料及熱處理等技術(shù)的進(jìn)步，大型扁擠壓筒的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展，美、俄、德、日等國(guó)家已經(jīng)研制出了850mmx330mm、1100mmx300mm等，比壓達(dá)了600MPa以上大型扁擠壓筒，據(jù)悉使用的壽命大概在10000次左右，而我國(guó)已經(jīng)研制出了670mm270mmxl600mm大型優(yōu)質(zhì)扁擠壓筒。在模具的材料方面，高合金化鉻鎳模具鋼，例如德國(guó)的2779，美國(guó)的H1H13，日本的SKD61，前蘇聯(lián)的4XMBqb，我國(guó)近些年來(lái)研制開發(fā)用于高溫6000度以上，高溫的強(qiáng)度要比H13鋼還高一倍的YTRlYTR3A和SR+l等熱擠壓的工具鋼出現(xiàn)以及新型的熱處理方法，例如表面硬化處理、離子氮化處理和真空淬火等的應(yīng)用，促使工模具的材料品質(zhì)進(jìn)步了。擠壓模具的設(shè)計(jì)與制造運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)及模擬的技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)工模具的設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化，提高模具質(zhì)量及壽命開辟了新的道路。例如平面組合模擠壓、舌型模擠壓、水冷模擠壓、變斷面擠壓、寬展擠壓、扁擠壓、半固態(tài)擠壓、精密氣水(霧)在淬火擠壓、冷擠壓、高速擠壓、Conform連續(xù)擠壓、高效反向擠壓、等溫?cái)D壓、連鑄連擠、形變熱處理、特種拉伸一輥矯等新的技術(shù)新的工藝對(duì)擴(kuò)大鋁合金型材品種，提高擠壓的速度及總生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的品質(zhì)、減少擠壓力、發(fā)掘鋁合金型材潛力、節(jié)能節(jié)資、降低成本、環(huán)保衛(wèi)生等方面都具有積極意義。因?yàn)槊裼娩X合金型材應(yīng)用的大增，而軍用的擠壓材在鋁合金擠壓材總量比例已經(jīng)下降到了5％以下，這樣使得軟合金的比重大大的增加，而硬合金的比重大大的減少。其中鋁合金的型材發(fā)展的最快，產(chǎn)量約占總體擠壓材85％左右?，F(xiàn)在鋁型材的品種已經(jīng)有了50000多個(gè)品種，而其中的大型材有1000多個(gè)品種，包括了逐漸變斷面的型材以及階段變斷的型材、各類擁有復(fù)雜截面型材、異形空心型材及大型整體的帶筋壁板。而薄壁的寬型材寬厚比可達(dá)到150～300，帶孔的空心型材孔數(shù)可達(dá)到數(shù)十個(gè)，高精特薄多孔扁管壁厚可達(dá)0．17mm，精度177。因?yàn)殇X合金擠壓材品種、產(chǎn)量及規(guī)格不斷地?cái)U(kuò)大，其應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣泛，同時(shí)在人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也就越來(lái)越重要了。在發(fā)展金屬擠壓加工理論與技術(shù)的同時(shí)需重點(diǎn)考慮的幾點(diǎn)有：①節(jié)能降耗，少功耗量；②提高變形效率，減少外部摩擦；③提高精度；④利用變形熱處理、內(nèi)部應(yīng)力、各向異性等方法來(lái)提高產(chǎn)品的綜合性能；⑤開發(fā)綜合利用的技術(shù)及有效利用廢料，提高成品率和回收率；⑥利用缺陷或防止產(chǎn)生缺陷；⑦提高工模具的使用壽命及品質(zhì)；⑧減少工序；⑨增加單位時(shí)間產(chǎn)量及節(jié)省勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化、高速化；⑩降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善環(huán)境，清潔生產(chǎn)。各種各樣新產(chǎn)品也會(huì)層出不窮，因此要求最快速度的生產(chǎn)出更好的模具。2擠壓模具設(shè)計(jì)的發(fā)展與趨勢(shì)（1）新型的模具結(jié)構(gòu)開發(fā)為提高產(chǎn)品的形位精度、尺寸精度，開發(fā)出形狀非常復(fù)雜的產(chǎn)品，并進(jìn)一步的提高模具使用壽命，世界各國(guó)現(xiàn)在正在尋找新結(jié)構(gòu)模具設(shè)計(jì)。（2）熱模擬、虛擬設(shè)計(jì) 和CAD／CAM／CAE技術(shù)的開發(fā)隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)，其中就包括模具設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、使用、維修和管理等方面，根據(jù)初步的測(cè)算，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具已經(jīng)全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)的繪圖以及由CNC機(jī)床自動(dòng)的加工制造，而作為設(shè)計(jì)與制造之間聯(lián)系紐帶的圖紙已經(jīng)失去了主要的作用。二維模具的CAD系統(tǒng)已經(jīng)有了單元圖形軟件和一定模具設(shè)計(jì)的軟件，但是還有待進(jìn)一步的發(fā)展。因此，進(jìn)一步的發(fā)展軟件，增強(qiáng)設(shè)計(jì)上自動(dòng)化的程度依舊是今后主攻的方向。于是應(yīng)該繼續(xù)的研究和開發(fā)不需要制作產(chǎn)品模型、具有自由曲面的模具CAD／CAM／CAE系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)的理論及方法上，國(guó)外普遍采用了熱模擬、有限元、電子計(jì)算機(jī)分析與動(dòng)態(tài)熱分析技術(shù)，研發(fā)出多種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)模具(例如子母模、多孔空心模、蝶形模等)以及設(shè)計(jì)軟件，并建立了專家?guī)旌途扌蛿?shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)現(xiàn)在正研發(fā)零試模的技術(shù)。在CAD／CAM/CAE技術(shù)上，國(guó)外普遍應(yīng)用了CAD／CAM技術(shù)從二維向三維發(fā)展，開發(fā)了大量的平面模和組合模及其他結(jié)構(gòu)模具的應(yīng)用軟件且商品化。但適用性和實(shí)用程度不高[4]。目前，鋁合金型材發(fā)展之迅猛，而民用建筑型材是鋁合金型材加工的一大分支，世界上已建成上千條民用建筑型材生產(chǎn)線，其生產(chǎn)有著一系列的特點(diǎn)[3]：　　民用建筑鋁合金型材多采用6063鋁合金生產(chǎn)，6063鋁合金質(zhì)輕，塑性好，工藝成形性好，表面處理性能也較好。生產(chǎn)出的民用建筑鋁合金型材壁薄，斷面形狀十分復(fù)雜，變化多樣，相關(guān)尺寸精度要求高，加工難度大，多為超高精度的薄壁型材。建筑鋁合金型材通常要求可以通用、互換，并且具有一定的裝飾性，這樣有助于減少型材的品種，便于提高型材的精度要求和表面光潔度要求等。6063鋁合金民用建筑型材模具設(shè)計(jì)除了遵循普通模具的設(shè)計(jì)原則外，尚具有如下特點(diǎn)：（1） 擠壓機(jī)（擠壓筒）的最佳比壓范圍為450700MPa；（2） 擠壓系數(shù)的最佳范圍為5090；（3） 最佳比壓和系數(shù)可通過(guò)擠壓機(jī)、擠壓筒、擠壓工藝參數(shù)、鑄錠長(zhǎng)度以及?？卓讛?shù)來(lái)調(diào)節(jié)。對(duì)于模具設(shè)計(jì)者需確定的因素是擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)，模子的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，模子材料，模孔數(shù)和擠壓系數(shù)，制品的形狀、尺寸及允許的公差，?？椎男螤?、方位和尺寸，?？椎氖湛s量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統(tǒng)的確定，以及擠壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等等[7]。如果不具備扁擠壓筒，而選擇圓擠壓筒進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，每種規(guī)格的產(chǎn)品模子需寬展很大的角度，在產(chǎn)品擠壓的生產(chǎn)中，不時(shí)的會(huì)出現(xiàn)平面間隙大、中間波浪、周期性的停止痕、兩端面尺寸超負(fù)差等缺陷。為解決這些問題，在設(shè)計(jì)前，擬定合理的工藝流程和選擇最佳的工藝參數(shù)，綜合分析影響模具效果的各種因素，是合理設(shè)計(jì)擠壓模具的必要和充分條件。如果模具的設(shè)計(jì)本身不能保證具有足夠的剛度和強(qiáng)度，則必然會(huì)導(dǎo)致模具因?yàn)檫^(guò)載而早期的失效。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡量使各部分受力均勻，注意避免尖角、內(nèi)凹角、壁厚差懸殊等，以免產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中，引起熱處理變形、開裂和使用過(guò)程中脆性破裂或早期熱裂。解決中間波浪、平面間隙大、兩端面尺寸超負(fù)差、周期性的停止痕等缺陷的關(guān)鍵取決于模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、金屬供流的合理分配、模子強(qiáng)度等等一系列問題。 提高鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)與制造水平是改善產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。模具的質(zhì)量和使用壽命是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓生產(chǎn)、高產(chǎn)、低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的重要保證與關(guān)鍵技術(shù)之一，在鋁合金型材的擠壓生產(chǎn)占有十分特殊的重要地位。我國(guó)的鋁擠壓工模具技術(shù)也有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定差距。第二章 鋁型材擠壓工藝 鋁型材模具的設(shè)計(jì)原則 擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素[3]在設(shè)計(jì)擠壓模具時(shí)，除應(yīng)該參考的機(jī)械設(shè)計(jì)中需要遵守原則外，還需要考慮在熱擠壓的條件下產(chǎn)生工藝的因素，而其中包括有由設(shè)計(jì)者的本身確定因素、模子制造者的確定因素以及擠壓生產(chǎn)者的確定因素。（2）從模子的制造者的角度看，模具的尺寸及形狀精度，定徑帶以及阻礙系統(tǒng)加工精度，表面的粗糙度，熱處理的硬度，表面的滲碳、脫碳和表面硬度的變化情況，端面的平行度等等。在設(shè)計(jì)前，合理的擬訂工藝的流程以及選擇最佳工藝參數(shù)，綜合的分析各種影響模具的效果的因素，是設(shè)計(jì)擠壓模具的合理性所必要及充分條件。這一步驟是設(shè)計(jì)擠壓模具的首要條件，可以由擠壓的工藝人員及設(shè)計(jì)的人員，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的條件、工藝的規(guī)程及配備的大型基本工具情況來(lái)共同的研究決定。單孔管棒材及對(duì)稱好的型材的模具，都應(yīng)該將模孔理論的重心放在模子的中心上，各個(gè)部分的壁厚相差大及對(duì)稱性非常差的產(chǎn)品，應(yīng)該盡量的保證模子的平面在坐標(biāo)軸之間的金屬流量大致的相等，但是也應(yīng)該考慮到金屬擠壓筒的流動(dòng)特點(diǎn)，應(yīng)該使薄壁的部分或者難于成形處接近擠壓筒的中心，多孔模的分布主要是應(yīng)該考慮到?？讛?shù)目、模具強(qiáng)度，制品表面的質(zhì)量、金屬的流動(dòng)均勻性等等問題。 (4)合理的調(diào)整金屬流動(dòng)的速度所謂合理的控制金屬流動(dòng)的速度就是指在理想的狀態(tài)下，保證制品的斷面上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都應(yīng)該以同樣速度下流出?？椎?。通常，型材的某處壁厚越薄，比周長(zhǎng)就越大，形狀也就越復(fù)雜，距擠壓筒的中心也就越遠(yuǎn)，所以定徑帶應(yīng)該越短，當(dāng)運(yùn)用定徑帶還不能控制流速的時(shí)候，即對(duì)形狀特別的復(fù)雜，壁厚非常的薄，距離中心非常遠(yuǎn)的部分是可以促流角或者導(dǎo)料錐加快金屬流動(dòng)。此外，還可以工藝的平衡孔，及工藝的余量或者前室模及導(dǎo)流模，也可以改變了分流孔的數(shù)目、大小和形狀及分布調(diào)節(jié)了金屬流動(dòng)性。除合理的分布模孔位置，選擇合適模具材料，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理及外形外，準(zhǔn)確的得到擠壓力及校核各個(gè)危險(xiǎn)斷面許用的強(qiáng)度是十分重要的。而擠壓力上限解法，是用在求解復(fù)雜的斷面型材擠壓變形的問題，同樣也具有較好實(shí)用價(jià)值。（2）具有足夠制造的精度，模子形位的公差及尺寸的公差應(yīng)該符合圖紙要求(一般是為負(fù)公差)，并且配合尺寸應(yīng)該具有互換性。（4）具有一定的對(duì)中性、平行度、直線度及垂直度，配合面接觸率應(yīng)該大于80%。（6）工作帶的變化處和模腔的分流孔中過(guò)渡區(qū)、焊合腔中拐接處應(yīng)該圓滑過(guò)渡，不能出現(xiàn)棱角。使用分流模擠壓的型材斷面形狀至少含有一個(gè)比閉合的框，而平模卻沒有。半分流模的導(dǎo)流模采用分流孔，模墊則采用平模模墊。舌型比是指在懸臂梁部分的懸臂梁的長(zhǎng)度L1與懸臂梁的寬度L2之比，A是指懸臂梁的面積，在模具強(qiáng)度計(jì)算和校核中主要對(duì)這部分進(jìn)行計(jì)算。6063的特點(diǎn)是在壓力加工溫度速度條件下，塑形的性能及抗蝕性很高，而且沒應(yīng)力的腐蝕傾向。6063合金可產(chǎn)生劇烈的熱處理強(qiáng)化，而且合金中主要的強(qiáng)化相是Mg2Si及AlSiFe。合金在160到170攝氏度下經(jīng)過(guò)人工時(shí)效是可得到更加大的強(qiáng)化效果， MPa。淬火于人工時(shí)效的間隔時(shí)間是對(duì)與6063合金強(qiáng)化的程度有著顯著的影響，隨著間隔的時(shí)間由15min增加到4h， [11]。 6063室溫下的機(jī)械性能合金狀態(tài)彈性模量E/剪切模量G/抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率δ/%泊松系數(shù)u布氏硬度HB密度/6063淬火自然時(shí)效710027001241260~73 6063鋁合金隨溫度變化的力學(xué)性能合金狀態(tài)溫度T/℃抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率