分流组合模.ppt

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1、2、组合模设计（分流组合模）、组合模设计（分流组合模）分流组合模是在桥式舌型模的基础上发展起来的，实质是桥分流组合模是在桥式舌型模的基础上发展起来的，实质是桥式舌型模的一个变种，即把突桥改为平面桥，所以又称为平刀式舌型模的一个变种，即把突桥改为平面桥，所以又称为平刀式舌型模。分流组合模是工厂用得最广的一种，特别是生产建式舌型模。分流组合模是工厂用得最广的一种，特别是生产建筑型材，商业柜台型材和其它一些复杂型材时尤为突出。筑型材，商业柜台型材和其它一些复杂型材时尤为突出。1）工作原理：）工作原理：挤压时，锭坯在强大挤压力作用下，被模子的刀（桥部分）挤压时，锭坯在强大挤压力作用下，被模子的刀（桥部

2、分）分成几股金属流入模子焊合室，在高温高压高真空的条件下使分成几股金属流入模子焊合室，在高温高压高真空的条件下使金属重新焊合并金属重新焊合并从从模孔与针形成的间隙中流出而形成所需要形模孔与针形成的间隙中流出而形成所需要形状和尺寸的空心制品，制品的焊缝数与金属流的股数相同。所状和尺寸的空心制品，制品的焊缝数与金属流的股数相同。所以以分流分流模只适应于高温焊合性能好的金属，如铅、镁、锌、铝模只适应于高温焊合性能好的金属，如铅、镁、锌、铝及其合金。（硬铝不适用）及其合金。（硬铝不适用）优点：优点：a、分流模较舌模易于加工，特别是两腔及多腔的复杂、分流模较舌模易于加工，特别是两腔及多腔的复杂型材更型材

3、更显得显得优越。优越。b、操作方便，分离残料较舌模容易，且残料少成品相、操作方便，分离残料较舌模容易，且残料少成品相对提高。对提高。c、可实现多根铸锭的连续挤压。、可实现多根铸锭的连续挤压。缺点：缺点：a、由于分流模的结构特点，挤压力较舌模大、由于分流模的结构特点，挤压力较舌模大30%左右，左右，铸锭加热高等，铸锭加热高等，b、焊缝较多，模子的加工精度较高、焊缝较多，模子的加工精度较高。2）分流模的结构）分流模的结构分流模是由上模（阳模），下模（阴模）组合而成的，分流模是由上模（阳模），下模（阴模）组合而成的，上模有分流孔，分流桥及模芯，下模有焊合室和型孔，上模有分流孔，分流桥及模芯，下模有焊

4、合室和型孔，在模芯与型孔上均做有工作带。在模芯与型孔上均做有工作带。3）分流模设计参数的确定：）分流模设计参数的确定：a）分流比：即分流孔的面积（）分流比：即分流孔的面积（F分）与制品面积（分）与制品面积（F制）制）的比称为分流比。的比称为分流比。即：即：K的大小直接影响挤压阻力的大小，的大小直接影响挤压阻力的大小，K2P，K2P模子模子的强度越低（因分流孔大），因此在保证模子强度的前提的强度越低（因分流孔大），因此在保证模子强度的前提下，下，K值尽量大些，一般对型材取值尽量大些，一般对型材取1030，管材取，管材取815。b）分流孔的确定）分流孔的确定形状：有圆形、腰子形和异型，对管材或简单

5、断面型材取形状：有圆形、腰子形和异型，对管材或简单断面型材取园形，对复杂型材多采用异形。园形，对复杂型材多采用异形。一般情况下，分流孔数目要尽量少，以减少焊合缝，增加一般情况下，分流孔数目要尽量少，以减少焊合缝，增加分流孔的面积，降低挤压力。分流孔的面积，降低挤压力。孔数：有二孔、三孔及四孔的，视型材的形状而定孔数：有二孔、三孔及四孔的，视型材的形状而定,分流分流孔可设计成斜孔，即入口小，出口略大些，这样有利于金孔可设计成斜孔，即入口小，出口略大些，这样有利于金属焊合，一般属焊合，一般=36（倾斜度）。（倾斜度）。A、矩形截面；B、矩形倒角截面；C、水滴截面；Q、焊合角c）分流桥的确定：）分流

6、桥的确定：分流桥宽分流桥宽B的确定：从加大分流比，降低挤压力的确定：从加大分流比，降低挤压力来考虑，来考虑，B应小，但从改善金属流动均匀性考虑应小，但从改善金属流动均匀性考虑B应大些。应大些。综合考虑：综合考虑：B=b+(310)mm。b型材内型材内腔宽度腔宽度。分流桥的截面一般采用矩形倒角或近似水滴形。分流桥的截面一般采用矩形倒角或近似水滴形。一般取一般取3045。R=3。分流桥高分流桥高h：直接影响到模具强度及挤压力，在保：直接影响到模具强度及挤压力，在保证模的强度情况下，愈小愈好，若证模的强度情况下，愈小愈好，若hP所以所以h值要值要经模具强度校核后确定。经模具强度校核后确定。d)模芯的

7、形式：模芯定径带部分是决定型材内腔形状和尺模芯的形式：模芯定径带部分是决定型材内腔形状和尺寸的关键部位。其模芯的结构影响模具强度，焊合质量和寸的关键部位。其模芯的结构影响模具强度，焊合质量和加工难易程度。加工难易程度。模芯的结构形式有锥式、锥台式及凸台式三种：模芯的结构形式有锥式、锥台式及凸台式三种：A、凸台式；、凸台式；B、锥台式；、锥台式；C、锥式、锥式当当b10时多采用锥式，因为强度和刚度都较好，时多采用锥式，因为强度和刚度都较好，10b20时时凸台式凸台式模芯伸出模孔模芯伸出模孔210mm。e)焊合室焊合室焊合室高度焊合室高度h1：h过大时，虽易焊合，但影响模芯的过大时，虽易焊合，但影

8、响模芯的稳定性，制品易发生壁厚不均，且稳定性，制品易发生壁厚不均，且P,h1过小，影响焊合过小，影响焊合质量。质量。h1的理想值是：的理想值是：h1=1/2B2/3B.或据挤压筒的直或据挤压筒的直径而定：径而定：筒径：筒径：115130170200220280300以上以上h1201520253040f）模孔尺寸的确定）模孔尺寸的确定外型尺寸外型尺寸A=Am(1+K)式中：式中：Am型材外型名义尺寸型材外型名义尺寸K径验系数径验系数0.010.012壁厚尺寸：壁厚尺寸：B=Bm+式中：式中：Bm型材型材壁壁厚名义尺寸厚名义尺寸模孔尺寸增量模孔尺寸增量当当Bm3时时=0.1mmBm3时时=0.2

9、mmg)工作带的确定：工作带的确定：在确定工作带时，从金属流出模孔时阻力在确定工作带时，从金属流出模孔时阻力最大的部位开始，即处于分流桥下的模孔最大的部位开始，即处于分流桥下的模孔部分，对于一般合金此处的工作带长为该部分，对于一般合金此处的工作带长为该处壁厚的两倍。厚壁部分或处于易于流动处壁厚的两倍。厚壁部分或处于易于流动部分的工作带应适当加长。其它与普通型部分的工作带应适当加长。其它与普通型模相同。模相同。进料孔处工作带长度进料孔处工作带长度=2t+1此时金属易流动；此时金属易流动；对于复杂的型材工作带的确定除要遵循这些原则外，最重要还是要对于复杂的型材工作带的确定除要遵循这些原则外，最重要

10、还是要凭经验和经实践进行确定和调整。凭经验和经实践进行确定和调整。第五节第五节模子的强度校核模子的强度校核对单孔和多孔圆棒模子一般强度足够，无需进行校对单孔和多孔圆棒模子一般强度足够，无需进行校核，而对某些普通材模和舌模及分流组合模要进行核，而对某些普通材模和舌模及分流组合模要进行强度校核。强度校核。（1）型材模强度校核）型材模强度校核在设计模具时，强度问题应给予足够的重视，尤其在设计模具时，强度问题应给予足够的重视，尤其是带有悬臂部分的模具，常因强度或刚度不够而引是带有悬臂部分的模具，常因强度或刚度不够而引起模孔变形或损坏起模孔变形或损坏.双孔条形材模校核双孔条形材模校核这种型模易在两端切断

11、和变曲变形。这种型模易在两端切断和变曲变形。a）抗剪切强度校核）抗剪切强度校核式中：式中：P挤压筒最大单位压力挤压筒最大单位压力F受力面积受力面积F=alF剪剪受剪切力面积受剪切力面积F剪剪=Hb=0.50.6b3Cr2W8V在在400时为时为b为为100kg/mm2所以所以=5060kg/mm2b)抗弯曲强度校核：认为是两端固定的均匀载荷梁抗弯曲强度校核：认为是两端固定的均匀载荷梁最大弯最大弯矩在端部在端部：矩形断面模数：矩形断面模数：若以若以b代替代替弯代入式中则可求出模子厚度；弯代入式中则可求出模子厚度；槽形型材模子强度校核。相当于一悬臂梁槽形型材模子强度校核。相当于一悬臂梁a)抗弯强度

12、校核抗弯强度校核最大弯矩代入后可得：矩形断面模数b)挠度校核挠度校核弯曲强度够了，但变形产生挠度会影响制品尺寸，故挠度弯曲强度够了，但变形产生挠度会影响制品尺寸，故挠度1.0mm（材料力学（材料力学知识）才能保证产品尺寸。知识）才能保证产品尺寸。挠度挠度（力学规定）式中：式中：E材料弹性模量，材料弹性模量，3Cr2W8V为为2.2106kg/mm2J断面惯性矩，矩形断面惯性矩，矩形J=bh3/12舌形模强度校核舌形模强度校核在挤压过程中，主要是桥发生弯曲而破坏，校核时可按两端均布负荷计算，水滴在挤压过程中，主要是桥发生弯曲而破坏，校核时可按两端均布负荷计算，水滴形截面可按椭圆形或三角形截面校核

13、形截面可按椭圆形或三角形截面校核截面按三角形截面按三角形：截面按椭园形：截面按椭园形：分流组合模强度校核分流组合模强度校核由于在模具上有不同形状的分流孔，主要校核分流桥的弯曲强由于在模具上有不同形状的分流孔，主要校核分流桥的弯曲强度和剪切强度，对于以双孔或四孔的分流桥，可认为是一个受度和剪切强度，对于以双孔或四孔的分流桥，可认为是一个受均匀载荷的简支梁。按下式校核其危险面处模具强度均匀载荷的简支梁。按下式校核其危险面处模具强度式中：式中：H分流模（上模）的高度分流模（上模）的高度l分流桥根之间距离分流桥根之间距离P单位压力单位压力b许用应力。许用应力。抗剪强度校核抗剪强度校核式中：式中：P桥桥

14、分流桥端面所受的压力分流桥端面所受的压力KgF桥桥分流桥端面受剪总面积。分流桥端面受剪总面积。例例在在1500吨挤压机上用吨挤压机上用160mm挤压筒用分流模挤压挤压筒用分流模挤压375.5mm的管材。通过设计后得出模子尺寸见图，校核其强的管材。通过设计后得出模子尺寸见图，校核其强度。度。抗弯曲强度校核，即校核分流桥的高度（也就是上模的高度）抗弯曲强度校核，即校核分流桥的高度（也就是上模的高度）代入得代入得：l分流桥根之间的距离分流桥根之间的距离=64mm模具设计厚度为模具设计厚度为45mm是合理的是合理的抗剪强度抗剪强度P桥桥=APA端面积端面积=（/4382+18134）75=155258

15、kgF桥=18454=3240结果结果低于材料的低于材料的作业：在作业：在5000吨挤压机上吨挤压机上300mm挤压筒，用分流模挤压挤压筒，用分流模挤压LF1合金合金1565.0mm犬管材，模子尺寸如图所示，校核强度（抗弯，抗剪）。犬管材，模子尺寸如图所示，校核强度（抗弯，抗剪）。=50kg/mmb=100kg/mm2。设计实例：设计实例：1.TCL7611系列铝型材设计系列铝型材设计关键技术的研究：关键技术的研究：2.型材最大外接圆半径的确定；型材最大外接圆半径的确定；1.质心的确定；质心的确定；3.工作带的设计工作带的设计1）工作带的影响因素）工作带的影响因素A.距模具中心距离的影响；距模

16、具中心距离的影响；B.最短工作带长度的确定（长度为壁厚的最短工作带长度的确定（长度为壁厚的2倍）；倍）；C.型孔摩擦的影响；型孔摩擦的影响；2）工作带长度的计算公式及处理）工作带长度的计算公式及处理根据铝合金挤压流动理论，综合考虑上述各因素的影响，得到便于计算机处理的根据铝合金挤压流动理论，综合考虑上述各因素的影响，得到便于计算机处理的工作带长度的计算公式：工作带长度的计算公式：L=(mlnt)h.（1）式中：式中：L_工作带长度工作带长度/mm;m_工作带常数；工作带常数；l_设计部位与模中心的距离设计部位与模中心的距离/mm;n_距模具中心距离影响系数；距模具中心距离影响系数；t_平均壁厚

17、平均壁厚/mm;h_等效壁厚等效壁厚/mm;给定最短工作带长度，根据公式（给定最短工作带长度，根据公式（1），工作带常数），工作带常数mm可由下式确定：可由下式确定：m=L0/h0+l0nt式中：式中：L0最短工作带长度最短工作带长度/mmh0最短工作带处等效壁厚最短工作带处等效壁厚/mml0最短工作带距模中心距离最短工作带距模中心距离/mm为得到最短工作带的准确位置，采用如下的试为得到最短工作带的准确位置，采用如下的试算法：算法：A.先假设第一定点为最短工作带所处位置。先假设第一定点为最短工作带所处位置。B.按公式（按公式（2）计算工作带常数）计算工作带常数m。C.按公式（按公式（1）顺序计

18、算以后指定点的工作带）顺序计算以后指定点的工作带值，如果有一点的工作带值更小，则将该点设值，如果有一点的工作带值更小，则将该点设为最短工作带所处位置，回到步骤为最短工作带所处位置，回到步骤2；这样直；这样直到最后一个指定点的工作带计算完，并且不出到最后一个指定点的工作带计算完，并且不出现更小的工作带为止。这时所设定的点一定是现更小的工作带为止。这时所设定的点一定是最短工作带所在点，根据公式最短工作带所在点，根据公式2就能得到正确就能得到正确的工作带常数的工作带常数m.最后所确定的模具：最后所确定的模具：例2.车辆铝合金大型材模具的设计1.型材的特点及难度分析型材的特点及难度分析属扁宽薄壁空心型

19、材；最薄处厚度只有属扁宽薄壁空心型材；最薄处厚度只有2.80.5+0mm而且是不易充填的斜筋，斜筋长度达到而且是不易充填的斜筋，斜筋长度达到106mm。上下两。上下两个大面的壁厚为个大面的壁厚为2.80.5+0mm,型材复杂，共有型材复杂，共有7个空心孔，但形状比较对个空心孔，但形状比较对称，对金属流动有一定的好处。称，对金属流动有一定的好处。2.模具设计模具设计1）模具规格的确定）模具规格的确定GDX11型材因为宽度很大，所以必须采用型材因为宽度很大，所以必须采用900mm的模的模具挤压，模具由上下模，模垫，专用前环组成，总装配具挤压，模具由上下模，模垫，专用前环组成，总装配厚度厚度760m

20、m。模具尺寸分别为：上模。模具尺寸分别为：上模900260mm（180mm）；下模）；下模900170mm（150mm）；模）；模垫垫900180mm；前环；前环1046300mm；2）分流孔的设计）分流孔的设计分流孔数量一般根据型材特点、空腔的多少确定。分流孔应尽分流孔数量一般根据型材特点、空腔的多少确定。分流孔应尽量开在型材成形困难的部位。量开在型材成形困难的部位。3）焊合室的确定）焊合室的确定4）芯头的确定）芯头的确定5）分流桥的设计）分流桥的设计6）模孔尺寸的设计）模孔尺寸的设计外形尺寸外形尺寸A可按可按A=（1+K）A0计算，式中：计算，式中：K为经验系数，为经验系数，A0为型材名义

21、尺寸。为型材名义尺寸。7）模孔工作带长度的设计）模孔工作带长度的设计8）模具强度校核）模具强度校核最后所设计的模具最后所设计的模具：第六节第六节宽展模设计宽展模设计1、宽展模挤压过程：、宽展模挤压过程：宽展模（或称扩展前室模）。用于挤压外型尺寸比挤压筒直径宽展模（或称扩展前室模）。用于挤压外型尺寸比挤压筒直径大的型材，一般的模具能生产外接园直径比挤压筒直径小大的型材，一般的模具能生产外接园直径比挤压筒直径小2030%的型材，而宽展模可挤外接园直径比筒径大的型材，而宽展模可挤外接园直径比筒径大2530%的型材，即实现了小挤压机干大活的可能性。的型材，即实现了小挤压机干大活的可能性。宽展模挤压的成

22、型过程：宽展模挤压的成型过程：因此宽展模挤压实质上是一次挤压和二次挤压因此宽展模挤压实质上是一次挤压和二次挤压连续变形的复合变形过程。即通过宽展模的一连续变形的复合变形过程。即通过宽展模的一次变形获得金属断面近似于且断面积大于成型次变形获得金属断面近似于且断面积大于成型孔的断面，保持充足而均匀地供给成型模孔各孔的断面，保持充足而均匀地供给成型模孔各部分的金属量，也就是为二次成型变形提供相部分的金属量，也就是为二次成型变形提供相应形状的应形状的“坯料坯料”。金属流动规律金属流动规律两个特点：两个特点：1.金属产生宽展变形，使金属的流动特征金属产生宽展变形，使金属的流动特征从圆挤压筒的形式发展，即

23、增加了金属流动的从圆挤压筒的形式发展，即增加了金属流动的几何相似性，使金属流动的均匀性增大。几何相似性，使金属流动的均匀性增大。2.由于存在两个死区和在宽展孔腔周围产由于存在两个死区和在宽展孔腔周围产生相当大的摩擦阻力，又增大了金属流动的不生相当大的摩擦阻力，又增大了金属流动的不均匀性。均匀性。静水压力的建立及计算静水压力的建立及计算P全全=P1+1P2式中：式中：P全全总挤压力总挤压力P1从圆锭挤成宽展形坯料所需要的挤压力；从圆锭挤成宽展形坯料所需要的挤压力；P1=R变变+T变变+T筒筒+T定定C式中：式中：R变变=1.15DH2(i+i附附)S变变CT变变=0.45DH2iS变变CT筒筒=

24、1.6DH(L0.6DH0.3DK)KKPT定定C=f定定S变变K1(S外外+S内内)ls1通过宽展模的挤压系数；通过宽展模的挤压系数；P2=1.9F宽展宽展ln2S变变C+0.1S变变K2S固固l型型式中：式中：P2从宽展模进入型材模时的挤压力；从宽展模进入型材模时的挤压力；2=F宽展宽展/F型材型材2通过型材模的压挤系数。通过型材模的压挤系数。2、宽展模设计：、宽展模设计：宽展模的设计主要设计宽展室（或称宽展腔）。宽展模的设计主要设计宽展室（或称宽展腔）。1）室的形状）室的形状入口模孔断面小于出口模孔断面，空间要非常有利入口模孔断面小于出口模孔断面，空间要非常有利于导流被挤压金属，保证轴向

25、变形和横向变形同时于导流被挤压金属，保证轴向变形和横向变形同时进行；达到向成型模孔中合理分配金属流量和控制进行；达到向成型模孔中合理分配金属流量和控制成型模内各部分金属均匀流出的目的，一般设计为成型模内各部分金属均匀流出的目的，一般设计为哑铃形的锥体。哑铃形的锥体。2）宽展角）宽展角是关键的能参数是关键的能参数过大造成金属在宽展室充不满；过大造成金属在宽展室充不满；过小则宽展量受到过小则宽展量受到限制，被挤压型材的宽向尺寸就小。限制，被挤压型材的宽向尺寸就小。一般取一般取=2530以以30为最佳。为最佳。3）宽展模高）宽展模高HH由由与宽展量与宽展量确定。确定。宽展量宽展量=LL宽展后最大宽向

26、尺寸宽展后最大宽向尺寸入口面最大宽向尺寸入口面最大宽向尺寸实践中常用实践中常用=LDo表示。表示。Do筒径筒径则：则：即：即：因此，因此，H由由和和L决定的。决定的。当当一定，若一定，若L，必然增加了金属在室内的流程，从而增加了，必然增加了金属在室内的流程，从而增加了摩擦阻力。使摩擦阻力。使P，因此，宽展量应在大于挤压筒直径，因此，宽展量应在大于挤压筒直径2030%范围内选择为宜。范围内选择为宜。4）入口宽度）入口宽度B：通常是比型材模孔开口尺寸大通常是比型材模孔开口尺寸大510mm5）哑铃形入口直径）哑铃形入口直径d：d=22.5B成形模的设计与普通实心型材平模基本一致，但因宽向尺寸大，成形

27、模的设计与普通实心型材平模基本一致，但因宽向尺寸大，中心部工作带与边部工作带长度差异要大些。宽展模挤压只能中心部工作带与边部工作带长度差异要大些。宽展模挤压只能是单孔的。是单孔的。1.作用作用流体冷却模是借助于水，液氮或空气等流体流体冷却模是借助于水，液氮或空气等流体冷却剂。通过特殊结构的挤压模子达到冷却冷却剂。通过特殊结构的挤压模子达到冷却模子和金属的目的。模子和金属的目的。第七节第七节流体冷却模流体冷却模其作用：其作用：1）借助流体带走变形热和摩擦热，以控制模孔和金属的温度）借助流体带走变形热和摩擦热，以控制模孔和金属的温度在规定范围内，防止金属粘结在模孔工作带上，从而提高了制在规定范围内

28、，防止金属粘结在模孔工作带上，从而提高了制品表面光洁度和挤压速度，同时提高了挤压机的生产效率和延品表面光洁度和挤压速度，同时提高了挤压机的生产效率和延长模子寿命。长模子寿命。2）可作为淬火固熔处理的淬火剂（如水）。提高材料的机械）可作为淬火固熔处理的淬火剂（如水）。提高材料的机械性能，省去淬火用的淬火炉等设备，节省了投资。性能，省去淬火用的淬火炉等设备，节省了投资。3）若实行连续挤压，等温挤压，等速挤压等新工艺时采用冷）若实行连续挤压，等温挤压，等速挤压等新工艺时采用冷却模其效果更为明显。却模其效果更为明显。2冷却模的几种形式冷却模的几种形式1）水冷模：）水冷模：多用于可热处理强化铝合金的挤压，这种模子可以单独实多用于可热处理强化铝合金的挤压，这种模子可以单独实现水冷模挤压，也可与水封挤压联合使用其效果更佳。挤现水冷模挤压，也可与水封挤压联合使用其效果更佳。挤压速度可提高一倍。压速度可提高一倍。2）液氮冷却模：）液氮冷却模：主要是防止被挤压金属粘结模孔工作带，提高制品表面光主要是防止被挤压金属粘结模孔工作带，提高制品表面光洁度和挤压速度。它的结构与水冷模略有不同。洁度和挤压速度。它的结构与水冷模略有不同。谢谢各位，下次再见！