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铝合金型材挤压模具设计与维修
修模技巧10—切工作带
切工作带:局部出现供料不足时使用,常见使用在端点部位用之。
有切除
未切除
修模技巧11—返修加工1
返修加工:如需线割/电火花等精准加工,或大加工量时, 可送回模具制造厂返修。
修模技巧11—返修加工2
焊补螺孔 局部放大 放电加工后
修模技巧12—存料室打光面
解决多孔料长短(5:4以内),或开脚问题
D 修為腳向外開
對策:
修模技巧1—逃孔距离
逃孔距离:放电电极未对准时造成逃孔距离不足,将导致型材出料后摩擦到 逃孔壁,甚至造成拖料/塞模。需以滚刀加大逃孔距离。
修模技巧2—引流
引流:当局部出现供料不足时使用,常见使用在螺丝孔/双空心 中柱 等部位。注意螺丝孔的工作带需抛光洁净,不是 一味挖大引流。
制造者可控制的因素-2
2) 模具表面的平行度∕垂直度 2-1) 模具在各加工過程中產生的內應力,會經由熱處理釋放 出來,而造成表面平行度變異。 2-2) 線切割必需待熱處理後才進行加工,以避免因熱處理的 平行度變異,而造成尺寸變異。 2-3) 熱處理後應以磨床將模具上下表面加以磨平後,再進行 EDM加工,以增進培林尺寸精度。
實心模設計範例1
設計者可控制的因素-2
2) 進料孔形狀 模罩控制進料的流量分配,因此形狀的設計應配合料型作出 加大∕緊縮∕偏移等變化。
NG ─ 容易造成流量集中到 料厚的底部快速出料;細薄 的葉片供料不足無法出料, 最後因不能同時擠出而導致 塞模。嚴重時鋼料扭曲變形 或斷裂。
OK ─ 底部及中間減少供料, 兩端加大供料空間,可以調整 流量往兩邊分佈,以取得整體 均勻擠出的效果。
制造者可控制的因素-1
模具設計完成便藉由車∕鑽∕銑∕磨∕ EDM等加工步驟,制造出 實際模具。以下介紹制造加工的影響: 1) 模具加工尺寸精度 1-1) 中心線的變異 一個模具往往因變換加工方式,在各種加工機間拿上拿下 ,每換一種加工機就要重新校定中心線,而產生精度變異
1-2) 手動加工機∕生手熟練度也都影響尺寸精度的誤差。 1-3) CNC自動綜合加工機可有效實現設計者的流量控制。
取段用碳極
控制出料快慢的培林
流量控制要素-修模
修模─試模後依據料頭的快慢/偏轉程度,進行修改 模罩/培林作最佳化細部微調,影響度30%。
#5510試模料頭
各種修模用銼刀
修正方法及原理介紹
最常見的修模方法如下:
A. 促流 (relieving bearing)
B. 阻流 (chocking)
鋁流向
其它因素-P2/2
3) 鋁錠品質 鋁擠棒頇經過均質處理,使鋁棒中合金均勻分佈、結晶顆粒 細緻、消除澆鑄熱應力,有利擠出成型及產能提升。 4) 人員熟練度及經驗判斷 4-1 儘管上述已提出各種量化參數,人員的熟練度及經驗判斷, 對於鋁擠型這項生產工藝,仍是具有相當重要的影響因素。 4-2 例證1:一位經驗豐富的擠壓機維修師傅,可以從設備運轉 的聲音,判斷出某個零件出問題,或即將損壞而預先調整∕ 訂零件,將維修停機時間減至最少。 4-3 例證2:同一個擠型不會有唯一的設計方法,也不會有哪家 擠型廠永遠是最快試模成功,或100%開模成功的保證。
塑型面修短而 使流速加快
邊腳移動太快造成波浪
修正方法及原理介紹-2
如果腳(legs)上金屬流速不對,不論是進去或出來,修模者將依他所想要那個腳 (legs)所要運動的方向安排阻塞(choke)和釋放(relief)的位置.
見圖 A. B. C. D.
擠型
A
擠型
B
現象:
腳向外 腳向內
C 修為腳向內縮
設計者可控制的因素-1
模具設計雖有各種組合變化,但交互運用的基本方法仍有共通性 ,以下作逐一介紹: 1) 模孔數目 1-1) 擠壓比= 盛錠筒截面積 (理想值:20~60) 出料擠型截面積 1-2) 擠型越小∕薄會造成擠壓比越高,模具所承受的相對壓力 也就越大,容易造成金屬疲勞及擠速偏低情形。 1-3) 當擠壓比>90,可設計成多孔式出料來降低壓力,並提高 倍數的產能。
焊补档块:局部/大部位出现过度供料时使用,常见使用在解决 大面波浪部位,或整面焊贴可解决凹/击形问题。
修模技巧7—扩大供料
扩大供料:大部位出现供料不足时使用,常见用在导流模扩孔用之。
修模技巧8—点焊
点焊:局部出现过度供料时使用,常见使用在解决端部波浪 或开脚问题时用之。
修模技巧9—存料坑
存料坑:局部出现供料不足时使用,常见使用在端点部位用之。
修模技巧3—平工作带
模具抛光过程是考究钳工平准能力,避免抛成导角
修模技巧4—阻流
阻流:局部减缓出料,或配合促流用在解决平面凹/击形 及开脚问题时用之。
修成阻流后的工作带
修模技巧5—促流
促流:局部加快出料,或配合阻流用在解决平面凹/击形 及开脚问题时用之。
修成促流后的工作带
修模技巧6—焊补档块
培林
D
B
出料
逃孔
實心模圖示-有模套
與模套固定Pin
定位銷
BA
Die
PL
流量控制要素-模罩
模罩─控制進料流量第一關,模罩設計的優劣, 決定能否順利擠出的先決條件,影響度30%
控制進料流量的模罩
模罩的設計首重流量分配
流量控制要素-培林
培林─取段設計控制鋁料能均勻平穩地擠出, 也是模具設計的主要關鍵,影響度40%
取段設計要領
培林取段設計 ─ 控制尺寸及形狀。模面(Die)為實際承受擠壓力 及培林所在,在整套模中應選用最好的鋼料。 取段原則有下列主要5點: 1) 由培林最短處開始設計,一般在最薄料的端點處 最小厚度(0.5mm) ≦ 培林 ≦ 最大厚度*3 (25mm↓) 2) 由外向中心設計 最外圍因壓力最小通常進料不足,因此要先考慮外圍的取段 3) 配合模罩的流量控制 培林長短控制出料快慢,並與供料流量息息相關 4) 中間的取段最後決定 中間壓力最大容易滿足供料,因此留在最後決定 5) 每隔10mm 〜 15mm向內增加段差1mm 此為內外圈壓力差與培林的關係曲線
2) 培林Bearing ─ 控制鋁料擠出成形的關鍵 3) 修模Modify ─ 調整快慢/偏轉的最後機會Fra bibliotek平模介紹
平模(實心模)由以下三種功能結構: P 1) 模罩 (Plate) ─ 承接擠錠 配合料型作流量控制。 2) 模面 (Die) ─ 由培林控制 實際成型所在。 3) 墊模 (Backer) ─ 節省Die 鋼料用量及加強模面的 支撐強度。
模具設計/修模 教學
模具设计基础
实心模设计精要 修模12大手法 导流模设计精要 设计与修模实例分析
流量控制要素
模具設計首要重點在〝流量控制〞。如何掌握鋁錠經高溫 成固融狀態,再受高壓下的流動情形,就是設計者的功力 所在。 流量控制可藉由以下三項作調整變化:
1) 模罩Plate
─ 初步的進料導流分配
3) 模具鋼料硬度及韌性 3-1) 模具加工完成後,需經過熱處理過程,將鋼料硬度提升 由HRC 35 到 50± 2度。 3-2) 熱處理後在韌性方面也得到改善,強化了耐熱疲勞,及 高溫強度。
制造者可控制的因素-3
4) 培林的表面光潔度 4-1) 正式上線試模前,必頇將所有培林面加以砂光磨亮,以 去除因各種加工液造成的氧化銹斑。 4-2) 越光滑的培林面越能減輕擠壓磨擦力,越能快速擠出而 提升產能,同時對模具的使用壽命也越長。
設計者可控制的因素-4
4) 朝向方位 料型的朝向主要在考量擠出成形後,是否會磨損客戶需要的 重要面而作轉向調整。 4-1) 底平面通常是接觸熱源的 重要面,改為葉片朝下, 可防止底面磨損∕碰傷。
4-2) L型可順轉45° ,靠兩支點 來避免平面磨損∕碰傷。
設計者可控制的因素-5
5) 收縮裕度 尺寸精度需考量型材熱擠出到冷卻後的縮水量,通常Al-6063 取1%為基本縮水量。 6) 培林長度 6-1) 培林越長壓力越大,擠出就越慢且鋁料表面度越粗糙而 暗;優點是尺寸穩定度越佳,且模具設計不良時,可以 經由修模來達到補正效果。 6-2) 培林越短壓力越輕,擠出也越快且鋁料表面度越細緻而 有金屬光澤;缺點是尺寸穩定度變差,易受擠壓溫度及 壓力而改變,且模具設計不良時,無修正培林的裕度。 7) 鋼種選用 擠型模的鋼材要求高溫強度、耐熱疲勞、高軔性等特性。
引起裙形的外洩
引起裙形的外洩 ( Cause of flare )
與模面接觸的盛錠筒若封閉的不適當,將會使得擠錠倒擠,或者 是模子與盛錠筒之間及其周圍產生裙狀外洩(俗稱:開花)
盛錠筒 擠錠
盛錠筒 襯墊
裂縫擠型 擠型
墊模 模子 裙狀物 壓塊
擠桿
其它因素-P1/2
1) 模具的維護及保養 為達到模具最大的使用壽命,提供最高的生產效率,模具在 入庫前應先清除殘鋁,將培林面磨光滑後塗上防銹油,確保 下次生產時的使用狀況。 2) 理想的料頭外觀 2-1 下方應比上方微快出料。 2-2 料厚處應先出料以帶出料薄處。 2-3 若料薄處先出料,將會因帶不動 料厚處而導致塞模。 2-4 扁寬料型兩邊易發生進料不足現象,料頭反要中間稍慢。
培林銹斑
光滑培林
擠壓者可控制的因素-P1/3
1) 工作溫度 1-1 6000系鋁合金的熔點為660 ˚C左右 ,而在560 ˚C 時便會出現 軟化現象,此時黏性大增不利擠出成形。 1-2 模具溫度: 420 ˚C 〜500˚C 1-3 擠錠溫度: 450 ˚C 〜510˚C 1-4 盛錠筒溫度: 350 ˚C 〜400˚C 1-5 空心模 ⁄ 實心模的溫度,分別控制在前述的上 ⁄ 下限值。
影響擠型模的因素
模具設計者固然要分配好流量控制,但應進一步了解各項 影響模具性能表現的因素,以達到設計與實際擠出相符合 的理想。
影響擠型模性能表現的因素,可分以下4大項來說明: 設計者可控制的因素 ─ 模孔數目∕位置∕培林長度∕鋼種選用…… 制造者可控制的因素 ─ 加工尺寸精度∕培林面光潔度∕鋼料硬度及韌性…… 擠壓者可控制的因素 ─ 作業溫度∕ 錠長 / 擠壓速度∕拉直伸長量…… 其它因素 ─ 鋁錠品質∕人員熟練度∕模具的維護保養……