大型型材模具设计与优化

来源：职称阁分类：电子论文时间：2019-03-08 11:34热度：

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大型型材模具设计与优化

　　关键词：大型型材;模具设计;模具优化;5A06合金

　　随着国防工业的飞速发展，我公司生产的重点产品日益增多。EL5711就是其中的典型产品之一，该产品订货合金状态为5A06H112。由于它的使用特殊，作为加强筋需要与其他产品焊接，对形位偏差要求特别高，因此控制好型材的成形最关键。在生产过程中，加上5A06合金本身的挤压性差，按常规设计理念设计的模具因金属流动不均，挤压出来的型材成形很差，不能满足产品要求。急需从挤压模具着手，优化设计，解决型材的平面间隙、弯曲等难题，确保生产出合格的产品。

　　1型材EL5711的特点及难点

　　EL5711型材外形大、壁厚薄，形状复杂，用户对形位偏差的要求特别高。该型材在挤压时容易出现流速不均、平面间隙超差、扩并口严重、弯曲、尺寸不合格等问题，因此模具的设计难度很大。EL5711型材结构如图1所示。根据现有设备的状况，EL5711选择在2500t挤压机ϕ260mm筒上生产。由图1可以看出型材的外形宽度是280mm，比挤压筒尺寸还大，因此必须设计宽展(导流)模才能进行生产。原模具设计方案的导流模和模具如图2、图3所示。生产出的型材成形差(如图4所示)，平面间隙(主要是280mm那个面的平面间隙)、外形开口尺寸严重超差。

　　2模具设计的优化

　　通过多次修模和生产摸索，着重从金属的流动着手，改进原始的模具设计，增加新的设计元素和设计理念，保证型材各个部位的金属流动均匀。2.1导流模设计的优化由图2可以看出：原设计的导流模中间是空的，金属流动特别快，虽然焊了两块金属板，金属流动仍然快。因此导流模必须重新设计。具体的设计思路是：将导流模的形状设计成与型材的形状相似，这样更有利于金属的供流均衡;同时将两边金属流动慢的部位型腔加大。改进后的导流模如图5所示。2.2模具设计优化新模具的设计构想是在模具上增加阻碍块，调节模具每个部位的流速。由于5A06合金是5系合金中最难挤压的合金，金属流动性差，且型材两边部的壁厚最薄，离挤压筒中心远，该处金属流动最慢。虽然中间部位的工作带已加长，但是仍不能很好地调节金属的流速。因此只有靠设计阻碍块来解决此难题，且阻碍块的高度是变化的，模具中心部位厚，边部较薄。具体模具设计图如图6和图7。

　　3模具加工工艺改进

　　新设计的导流模型腔和模具上的阻碍块采用数控加工中心精心加工，这样加工出来的模具尺寸精度高，对称性好，能够完全满足设计要求。导流模和模具成品如图8和图9所示。

　　4模具改进后效果

　　设计改进后的导流模外形更接近于型材的外形，更易于金属的填充。通过对模具以及导流模的优化设计，挤压出来的型材成形很好，如图10所示。经过矫直工序后即可满足用户对该型材超高精度的要求，即焊接面(280mm)处的平面度不大于1.2mm(每米)的要求。

　　5结论

　　(1)将导流模的形状设计成与型材的形状相似，同时将两边金属流动慢的部位型腔加大，使得金属的供流均衡。(2)在模具上增加阻碍块，调节模具每个部位的流速。(3)导流模型腔和模具上的阻碍块均采用加工尺寸精度高、对称性好的数控加工中心设备加工，使之能够完全满足模具设计要求。(4)模具设计优化后生产出来的EL5711型材确保了成形，外形尺寸以及平面度均能满足用户的需求，实现了量产，也为以后类似形状型材的模具设计提供了参考。

　　作者：刘俊义单位：西南铝业(集团)有限责任公司

文章名称：大型型材模具设计与优化

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