薄壁年夜 斷面集裝箱側(cè)板鋁材擠壓模具設(shè)計實戰(zhàn)

1 引言

近幾年來，跟著 我國鋁加工手藝 的不竭成長 ，鋁合金型材愈來愈 普遍 地應(yīng)用 于軌道、橋梁、車輛、航空、集裝箱等主要 范疇 ，從而致使 年夜 量年夜 型工業(yè)鋁型材的開辟 和應(yīng)用 。工業(yè)鋁型材具有厚度薄、尺寸年夜 、斷面構(gòu)造 復(fù)雜等特點(diǎn)，公道 設(shè)計這類薄壁年夜 斷面鋁型材擠壓模具是年夜 型工業(yè)鋁型材出產(chǎn)的關(guān)頭，也是提高擠壓出產(chǎn)效力 的異常 主要 的包管 。本論文針對具有厚度薄、截面寬、擠壓系數(shù)年夜 、需求量異常 年夜 、交貨周期異常 短等特點(diǎn)的集裝箱側(cè)板鋁型材，本文提出了四種模具設(shè)計方案，經(jīng)由過程 嘗試和比較 剖析 ，從中肯定 了該鋁型材公道 的模具設(shè)計方案和模具工作帶長度，最后，經(jīng)由過程 出產(chǎn)嘗試肯定 了公道 的擠壓出產(chǎn)工藝節(jié)制 方式 和節(jié)制 參數(shù)。鋁合金集裝箱優(yōu)點(diǎn)是重量輕，外表美不雅 ，防侵蝕 ，彈性好，加工便利和 加工費(fèi)、補(bǔ)綴 費(fèi)低，利用 年限長。

2 鋁型材構(gòu)造 與工藝剖析

集裝箱是帆海 運(yùn)輸業(yè)的主要 設(shè)備 ，集裝箱體上需要年夜 量的分歧 規(guī)格和外形 的鋁型材，此中包孕 箱內(nèi)地板、毗鄰 件、門坎 、導(dǎo)軌、支持 梁、箱門框架、側(cè)板，等等。圖1 所示為某集裝箱側(cè)板鋁型材產(chǎn)物 的斷面圖，該型材產(chǎn)物 具有以下 特點(diǎn)：材料為6061（LD30）鋁合金。該產(chǎn)物 在65MN擠壓機(jī)上擠壓出產(chǎn)，擠壓筒內(nèi)徑為φ395mm。

（1）斷面長度為450mm，壁厚最薄處只有2.8mm，型材寬度和型材厚度相差很年夜 ；

（2）型材構(gòu)造 不是完全擺布對稱；

（3）擠壓系數(shù)年夜 ，λ＝92 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越 正常的擠壓系數(shù)，由此引發(fā) 的擠壓力異常 年夜 、擠壓速度慢等擠壓工藝前提 經(jīng)常 又會致使 型材出口溫度沒法 連結(jié) 在500℃以上；

（4）為了包管 型材的硬度，減小擠壓力，需要加年夜 分流孔面積和減小工作帶長度，即增年夜 分流比（分流孔總面積與型材斷面總面積之比，k=S 分/S）。

圖1 薄壁年夜 斷面集裝箱鋁側(cè)板斷面圖

3 模具設(shè)計方案剖析

產(chǎn)物 壁厚薄，擠壓系數(shù)年夜 （λ=92），擠壓力年夜 ，擠壓速度慢而包管 不了型材出口溫度在500℃以上，使型材硬度不足。斟酌 到型材以上特點(diǎn)，采取 了四個設(shè)計方案，如圖2、3、4和5所示。圖2的分流比為15， k值越小，即分流孔越小，金屬第一次變形阻力年夜 ，變形水平 增年夜 ，從而擠壓力增年夜 ，金屬活動 的不平均 性和紊流加重 ，致使 成品 成形難度年夜 輕易 塞模而且 常泛起 悶車現(xiàn)象；同時擠壓力增年夜 ，模具承受壓力也將增添 ，從而下降 模具壽命。

集裝箱鋁材模具設(shè)計方案圖2

圖3 的分流比24.5，k值越年夜 分流孔就越年夜 ，一方面有益 于金屬的活動 ，下降 擠壓力，另外一 方面提高了擠壓速度，包管 了出口溫度在500℃以上，從而下降 了因硬度不足而發(fā)生 的報廢，單機(jī)的產(chǎn)量獲得 必然 的提高。

集裝箱鋁材模具設(shè)計方案圖3

方案3 和方案4 是在一出一模具設(shè)計方案的根本上，為了進(jìn)一步提高單機(jī)產(chǎn)能，加速 定單 的配套、縮短交貨期、提高經(jīng)濟(jì)效益等目標(biāo) ，而開辟 的一出二模具。

圖4的分流比14，圖4所示的是各自自力 的分流孔對應(yīng)供應(yīng) 型材的響應(yīng) 的位置，是常見的設(shè)計構(gòu)造 。這類 構(gòu)造 由橫的年夜 簡支梁作主要的支承，中央 的四條橋輔助支承，模型 受壓時中央 剛性部門和雙方 下沉的水平 分歧 ，中央 下沉多雙方 下沉少，致使 模具不變性差，常塞模，統(tǒng)一 跟鋁棒的棒頭跟棒尾的型材壁厚轉(zhuǎn)變 相差有0.5mm，把導(dǎo)流的厚度相對加厚，從而提高導(dǎo)流的剛度但另外一 方面擠壓力也跟著 增年夜 ，金屬變形阻力加年夜 。

集裝箱鋁材模具設(shè)計方案圖4

圖5的分流比20，圖5所示的這類 新構(gòu)造 的模型 一方面分流比比圖4的要年夜 ，另外一 方面四橋成為一剛性整體，模型 在受壓時，中央 剛性部門只會因其它四橋組成 的柔性支座的變形而整休下沉，而其自己 不會發(fā)生 撓曲，而且 有用 地護(hù)衛(wèi)了中央 部門的懸臂。同時因分流橋處于模圓周不異位置，變形平均 ，所以模具的彈性變形不影響型材的壁厚精度，模型 兩側(cè)的分流孔使金屬盡量流向模具兩頭 如許 不會引發(fā) 流速不均，從而包管 了型材的優(yōu)秀成形。由于這類 構(gòu)造 的四條橋?qū)挾缺葓D4的要短，從而可以把導(dǎo)流減薄，下降 擠壓阻力，提高擠壓速度來增添 單機(jī)產(chǎn)量。

集裝箱鋁材模具設(shè)計方案圖5

4 工作帶長度的設(shè)計

為了肯定 工作帶長度，起首 斟酌 金屬活動 速度，由于 工作帶的長度金屬的活動 異常 敏感；其次斟酌 的是耐磨性。工作帶過薄，不耐磨損，對型材的概況質(zhì)量有優(yōu)點(diǎn) 但輕易 過早的致使 模具報廢；工作帶太長 ，增添 摩擦 阻力，致使 擠壓力升高，影響產(chǎn)物 的概況質(zhì)量，出格是這類 型材更要穩(wěn)重 斟酌 ，盡量 削減 工作帶長度。此型材我司設(shè)計的最長工作帶長度為5.5mm，最短的工作帶長度為1.5mm，具體設(shè)計參數(shù)如圖6所示。

5 擠壓工藝參數(shù)

在擠壓工藝方面也作了調(diào)劑 ，公道 制定 了擠壓工藝，擠壓工藝參數(shù)見表1。

表1集裝箱鋁材擠壓工藝參數(shù)

鑄棒溫度℃

模具溫度℃

擠壓筒溫度℃

擠出溫度℃

擠壓速度m/min

水淬后溫度℃

480~500

440

410

500~530

7~11

≤50

（1）6061合金變形抗力年夜 ，所以鑄棒溫度應(yīng)偏上限480~500℃。

（2）模具溫度偏高。

（3）要使合金主要強(qiáng)化相完全固溶，須包管 淬火溫度在500℃以上，是以 型材擠壓出口溫度應(yīng)節(jié)制 在500~530℃。

（4）6061合金淬火敏感性高。要求淬火冷卻強(qiáng)度年夜 ，冷卻速度快，必需 經(jīng)由過程 水淬使其溫度敏捷 降到50℃以下。

6 結(jié)論

本文具體 介紹了工業(yè)鋁型材薄壁年夜 斷面擠壓模具的設(shè)計難點(diǎn)和 優(yōu)化設(shè)計方案，指出擠壓系數(shù)較年夜 的型材模具若何 設(shè)計才可以或許 下降 擠壓力，增添 模具壽命，提高出產(chǎn)效力 。綜上所述，模具構(gòu)造 對擠壓力的影響是對照 敏感的，為了下降 擠壓力，同時又要確保產(chǎn)物 的質(zhì)量，一是要盡量 減小導(dǎo)流模的厚度；二是公道 設(shè)計分流孔的外形 ，盡量 增年夜 分流比讓模面上的金屬可以或許 暢流；三是嚴(yán)酷節(jié)制 工作帶的長短，盡量 包管 成形的同時削減 工作帶長度。經(jīng)由過程 采取 以上幾方面的辦法 ，對擠壓薄壁年夜 斷面型材下降 擠壓力有較好的結(jié)果 。