绿色建筑铝合金模板型材模具设计与制造研究

　　(3)模子设计方案要点及创新点分析

　　根据WYY1125型材的大舌比特点，对这种挤压难度较大的半空心型材，对3个模具设计方案进行分析对比：

　　第一方案是常规的平面模，这种模具易于制作，但由于模子的悬臂部位直接承受变形金属的作用力而使悬臂下弯，不能保证挤压材尺寸精度和形位公差值，同时模具使用寿命很短。

　　第二方案是在型材的开口处加一连接条，使半空心型材变成封闭的空心型材(见图5)，这样就可以按普通分流模设计制作，这种结构的模具虽然能够保证产品尺寸精度和形位公差值，但是挤压型材的连接条需要在经淬火、时效后撕掉，当撕掉连接条后型材的连接处粗糙度很高，需要人工长时间打磨，挤压材成品率很低而且成本高。

　　第三方案是遮蔽式模具结构，遮蔽式模具设计原理是用相当于分流模的模芯部分遮蔽下模模孔的悬臂部位，从而，模具的悬臂部位不直接承受变形金属的作用力(见图6)。悬臂部位的顶部与上模模芯顶部留有间隙””(0.8-1.0mm)，用来消除因中心弹性弯曲变形或压塌后对悬臂的压力(见图6)。这种模子可有效改善由悬臂顶端部位模孔挤出型材的壁厚偏差，较好地保证型材质量。虽然模具制作精度要求高，但模具制造厂具备足够的加工能力。

　　本公司首先实施第二方案，设计制造了WYY1125-1#(平面分流组合模)模。这套模具经试模合格后的挤压材尺寸精度和形位精度都合格，但是给生产增添了不小的工作量，生产效率低，成品率也降低，不适合大批量生产。最后，经过研究决定采用第三方案—遮蔽式结构的模具(WYY1125—2#模见图4)，模子尺寸设计及技术要求，见表8。

　　表8WYY1125—2#模尺寸设计及技术要求

　　模具制造厂拥有国内外最先进的模具加工设备，数控车床、数控铣床、加工中心、数控电火花机床、数控雕铣机、慢走丝线切割机等现代化机床，在模具制作的全过程中已实现CAD/CAM/CAE全自动加工,可确保模具加工质量。

　　WYY1125型材模选用国内名牌厂家生产的4Cr5MoSiV1优质热作模具钢，电渣重熔钢坯经再锻造、退火后使用，模子经1035C高温淬火+2次充分回火热处理，模体硬度值确保48-49HRC。表面强化处理采用二阶段气体氮化工艺，确保模子表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度 100-160m，以提高模具使用寿命。

　　(5)成品模检测验收记录见表9。

　　表9WYY1125-2#模检测记录表

　　表10WYY1125-2#模两次(第一次，第二次)试模的挤压材检测记录

　　4.1WYY1237型材一共投做4套模，有3套模投入生产，有一套在待生产。现已经交出产品800多吨。其中，WYY1237-1#模因最初未设置吊桥，在挤压过程中，模具弹性变形较大，型材的壁板中心部位尺寸偏小，且平面间隙超差。经研究决定在宽展模的孔腔内安装上了两个吊桥，这样既提高了模具的抗弯强度，也均衡了金属的流动。经修改、维修后的WYY1237-1#模上机挤压出的型材尺寸合格。这套模在挤压出200多吨型材后因出现疲劳裂纹报废。模具使用寿命较原来25吨/每模提高了4倍以上。

　　在生产线上的-2#模、-3#模、-4#模都按-1#修改模的结构设计制造的。现在-2#模、-3#模正在生产线服役，试模合格的-4#模在生产线待用。

　　由于模板型材模选用了优质模具钢，并实施了合理的热处理制度，模具设计制造的全过程都采用CAD/CAM/CAE全自动生产，每套模具都具有很高的制造质量;挤压厂同时严格模子使用制度，因此，每套模仅试模1-2次挤压材就合格，修模量也比较小，使用寿命也比较高，达到了项目提高2-3倍的目标。

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