刍议挤压模具设计要点

【摘 要】随着我国工业的大力的发展,对各种工业材料的质量要求也越来越高,要想获得优秀的工业型材,就必须对模具进行创新改造,提高模具的强度.另外模具在使用的时候会被反复的磨损,工作条件相当恶劣,因此设计出来的模具不但要具有一定的强度和刚度,并且还要能适应高温和低温的工作环境.笔者根据实际情况,针对挤压模具的设计要点进行了探讨,希望能为广大的相关工作者提供一些参考依据.

【关 键 词】模具挤压设计要点

铝型材是工业需要的一种重要材料,但挤压模具的设计又和它的生产质量、生产效率是紧密相关的.在目前看来,我国的模具设计仍然存在一些不足之处,这直接的影响了铝型材的使用.因此,需要对模具进行改造,以提高它的强度.

一、模具的设计现状

模具目前有很多的种类,比如塑料模具、压铸模具、冲压模具等等,这三种模具也是目前使用频率最高的.从模具的生产规模来看,目前我国已经能够达到一定的水准,而且技术含量也有所提高,但仍然落后于其他工业较发达的国家,比如美国、意大利、英国等等.在我国,精密、复杂的大型模具仅仅只占25%左右,但发达国家却占到了60%左右.另外,我国模具的出口量也远远的低于发达国家,甚至还需要进口国外的模具,据调查,我国已经成为了世界上进口模具最多的国家.

笔者根据实际情况,分析了我国模具设计落后于他国的因素,其中主要有材料、软件、设备这三个方面的原因.在材料方面,我国设计的模具一般都是采用的2Cr13,或者3Cr13,这两种材料的性能远远不够.而国外为了提高模具的强度和刚度,采用的材料则为DINI或者2316,这两种材料制造出来的模具,其耐磨、耐低温、耐高温、耐腐蚀的性能都非常的高,但是却需要很高的成本.然后是软件方面,就目前看来,我国的CAD软件、CAE软件开发程度很低,而且也赶不上国外的水平.不仅如此,我国的三维设计水平也仅仅处于起步阶段,生产者没有将数控技术很好的利用到模具设计、生产当中.最后是设备方面,我国的高精度设备技术很低,利用率也很低,因为资金不够,引进设备不配套,甚至设备与附件之间也不配套.

二、模具设计的几个要点

(一)选用模具材料

首先要选用模芯,选用模芯的时候必须要注意模具的使用寿命,成本的高低,以及耐腐蚀、耐热的性能,并且还要选择容易加工、削切的材料,选择得不好,就会影响模具的使用性能.一般的模芯材料有合金结构钢、合金工具钢、炭素结构钢等几种.如果是挤管式模芯,因为长嘴定径区有圆管,不能进行加热,可以使用耐磨性能比较好的合金结构钢.

(二)挤压件的尺寸

积压件的尺寸非常的重要,同时,它也关系到了模具的使用性能,因此在进行设计的时候,必须要注意积压件的尺寸.如果挤压件的尺寸产生了偏差,那么一定和挤压设备、生产工艺有关,其中受到模具尺寸变化的影响也非常的大.一般情况下,影响模具尺寸的因素有模具的温度,模具的原材料,模具的制造精度以及模具的磨损程度等.

(三)外形尺寸的计算

模具的外形尺寸指的是模具外形的直径、厚度等,它关系到模具挤压力的大小以及模具的弹性,因此,要合理的计算外形的大小.外形尺寸中比较重要的是模孔尺寸,在计算的时候要分析产品的形状、铝合金型材的化学成分、线膨胀系数抗压温度等等.不仅如此,还要考虑断面上的几何形状、挤压力大小.最后还要合理的设计模孔空刀,模孔空刀指的是模孔的工作带出口端悬臂支承的结构,结构设计得不合理,那么其强度也会达不到要求.如果铝制型材的壁的厚度大于或者等于两毫米,就可以选择容易操作的直空刀的结构,反之,如果铝制型材的壁的厚度小于两毫米,就可以使用斜空刀.

(四)流出模孔

在流出模孔的时候,要进行合理的调整,使得断面上的质点能够以合理、均匀的速度流出模孔.可以采用多孔对称排列的方法,这种方法比较容易操作,它是根据铝制型材的外形、壁厚、比周长、挤压筒的远近,设计出长度不一样的定径带.铝制型材的形状越复杂,挤压筒的中心就离之越远,壁厚越薄,比周长就越大,那么就可以使用促流角或者导料锥来加快流动量.但是,如果壁厚很厚,那么就可以使用阻碍角,使得阻碍被补充,直接的调整了流动速度.一般情况下,很多工厂是采用的改变分流孔数量、大小的方法来调整速度的.

(五)保证其强度

对于模具来说,强度是非常重要的,如果强度达不到要求,那么就不能够适应恶劣的工作环境.所以,设计和生产的过程中,必须要保证其强度.上面已经说了如何选择合适的模具材料,如何设计模具外形和结构,如何控制模孔流速,但要保证其强度,还要计算挤压力,并且校核断面的强度.不同的生产工艺,计算挤压力的方法也有所不同,但适用比较广,比较简单的计算方法有经验系数法.另外,在校核断面的强度时,还要根据生产模具的实际情况,模具的外形结构来操作.如果是结构比较特殊的模具,比如舌型模具、平面分流模具,除了要校核其强度以外,它的舌尖部分还要另外检测,近几年来,大部分技术人员都采用的有限元法来对模具的受力情况进行测试,这种方法目前已经得到了广泛的使用.

三、总结与体会

铝合金型材的使用非常广泛,除了医学、建筑、工业方面,甚至也被运用到了交通运输、电子、航空航天等领域.但铝合金型材的生产必须要依靠挤压模具,如果挤压模具设计得不合理,不标准,便会影响到铝合金的质量、性能.因此,需要改进模具设计中的不足之处,大力的进行研究和优化,以提高技术水平.