鋁型材截面設(shè)計技巧解決擠壓生產(chǎn)難題
2.1 誤差補(bǔ)償
收口是型材生產(chǎn)常見的缺陷之一,產(chǎn)生原因主要有以下三點:
(1)型材截面開口較深的型材,在擠壓出來時往往會出現(xiàn)收口。
(2)型材的拉伸校直會使收口加劇。
(3)某些結(jié)構(gòu)的注膠型材,在注完膠以后由于膠體的收縮也會產(chǎn)生收口。
如果上述收口不嚴(yán)重,可以通過模具設(shè)計控制流速來避免收口;但如果幾種因素疊加,模具設(shè)計及相關(guān)工藝無法解決收口時,可以在截面設(shè)計時給予預(yù)先補(bǔ)償,即預(yù)開口。欲開口補(bǔ)償量的多少要根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)及以往收口的經(jīng)驗進(jìn)行選擇,而此時的開模圖(預(yù)開口)與成品圖的設(shè)計是不同的。
2.2 拆大變小
隨著鋁型材大型化的發(fā)展,很多型材的截面設(shè)計越來越大,這意味著需要大擠壓機(jī)、大模具、大鋁棒等等一系列的設(shè)備與之配套,生產(chǎn)成本急劇上升。對于一些可以通過拼接來達(dá)到的大尺寸截面,設(shè)計時應(yīng)將其拆分為若干小型材,不僅可以降低成本,其平面度、彎曲度、精度更易保證(圖 2)。
2.3 保平加筋
型材截面在設(shè)計時常常會遇到對平面度的要求,小跨度的型材由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好易于保證平面度。大跨度的型材由于剛擠完后,型材會因自身重力作用下垂,中間彎曲應(yīng)力更大 下凹最嚴(yán)重,還會因壁板部分長極易產(chǎn)生波浪使平面間歇惡化。因此在截面設(shè)計時應(yīng)避免大尺寸平板結(jié)構(gòu),必要時可在中間部位設(shè)置加強(qiáng)筋以改善其平面度。(圖3)
2.4 二次加工
在型材生產(chǎn)過程中,有的截面很難通過擠壓加工完成,即使可以加工生產(chǎn)成本也會過高,此時可以考慮另外的加工方法。
案例一:型材截面上直徑小于 4mm孔,會使模具強(qiáng)度不足,容易損壞,并且加工困難,建議去掉小孔,改用鉆孔的方案。
案例二:普通 U 型槽的生產(chǎn)難度不大,但是如果槽深和槽寬超過了 100mm,或槽寬與槽深比不合理,生產(chǎn)時同樣會遇到模具強(qiáng)度不足,開口不易保證等問題。在型材截面設(shè)計時可考慮將開口封閉,使原來強(qiáng)度不足的實心模變成穩(wěn)固的分流模,且擠壓時也不存在開口變形的問題,形狀更易保證。另外,設(shè)計時可在開口兩端的連接處做一些細(xì)節(jié)處理,
如:設(shè)置 V 形標(biāo)記、小凹槽等,方便最后機(jī)加工時容易去除掉(圖 4)。
2.5 外繁內(nèi)簡
鋁型材擠壓模具根據(jù)截面是否帶有腔體,可分為實心模和分流模,實心模的加工相對簡單,分流模因涉及到型腔、芯頭等加工相對復(fù)雜,因此在型材截面設(shè)計時也要充分給予考慮,即截面的外輪廓可以設(shè)計得復(fù)雜一些,盡量將溝槽、螺孔等放在外圍,而內(nèi)部盡量簡單,精度要求也不能過高。這樣不管是模具加工,還是維修都會簡單很多,成品率也會提高。
2.6 預(yù)留余量
鋁型材在擠壓完成后根據(jù)客戶的需求有不同的表面處理方法,其中陽極氧化、電泳方法由于膜層薄,對尺寸影響不大。若采用粉末噴涂的表面處理方法,在拐角和溝槽中容易積粉,其單層厚度可達(dá)到 100滋m,如果該處為裝配位置,例如滑條,那么將意味著有 4 層噴涂層,厚度達(dá) 400滋m,將導(dǎo)致無法裝配,影響使用。
另外,隨著擠壓次數(shù)增加,模具磨損,型材槽孔尺寸將會越來越小,而滑條尺寸越擠越大,更給裝配帶來困難?;谝陨显?,設(shè)計時需根據(jù)具體情況預(yù)留的適當(dāng)余量,保證裝配。
2.7 公差標(biāo)注
截面設(shè)計先出裝配圖再出型材產(chǎn)品圖,裝配圖的正確并不意味型材產(chǎn)品圖完美,有的設(shè)計者忽略了尺寸及公差標(biāo)注的重要性。尺寸標(biāo)注的位置一般為需要保證的尺寸,如:裝配位置、開口、槽深、槽寬等,并且容易測量檢驗。一般尺寸公差可根據(jù)國標(biāo)選擇相應(yīng)的精度等級,而一些重要裝配尺寸則需要在圖中標(biāo)明具體公差數(shù)值,公差標(biāo)注過大會使裝配難.
2.8 細(xì)節(jié)調(diào)整
作為一名設(shè)計人員,為使型材生產(chǎn)獲得更佳 的經(jīng)濟(jì)效益,在設(shè)計時就要考慮產(chǎn)品整個生命周期的所有因素,包括用戶需求、設(shè)計、生產(chǎn)制造、質(zhì)量、成本等,力爭產(chǎn)品開發(fā)能夠一次獲得成功。而這些需要平時跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn),整理積累 手的資料,才能對設(shè)計的結(jié)果產(chǎn)生預(yù)判,提前糾正。(來源:全球鋁合作伙伴)
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