专注装饰铝材定制生产18
—— 铝方通吊顶/幕墙单板一站式服务商 ——
24小时咨询热线:
13794014801
新闻详情

如何用铝型材截面设计技巧解决挤压生产难题?

 二维码 4
1 前言
铝合金型材之所以在生活及生产中被广泛应用,是由于大家对其低密度、抗腐蚀性、优导电率、非铁磁性、可成形、可回收等优点的充分认可。我国铝型材工业从无到有,从小到大,直至发展成为铝型材生产大国,产量雄踞世界第一。但随着市场对铝型材产品的要求不断提高,使铝型材生产向复杂化、高精化、大型化等方向发展,随之带来了一系列生产难题。

铝型材的生产大都采用挤压方式,在生产时除了要考虑挤压机的性能、模具的设计、铝棒的成分、热处理等工艺方面因素外,还要考虑型材的截面设计。最佳的型材截面设计不仅可以从源头上降低工艺难度,还能提高产品的质量、使用效果,并降低成本,缩短交货期。本文通过生产中的实际案例,总结铝型材截面设计常用的几点技巧。


2 铝型材截面设计原则
铝型材挤压是将加热铝棒装入挤压筒中,通过挤压机施加压力,使其从给定形状和尺寸的模孔中挤出,产生塑性变形而获得所要求的产品的加工方法。由于金属在变形过程中受铝棒温度、挤压速度、变形量、模具等种种因素的影响,金属流出的均匀性较难控制,给模具设计带来了一定的难度。

为了保证模具的强度,避免出现裂纹、塌陷、崩角等情况,在型材截面设计中应尽量避免出现:大悬臂、小开口、小孔、多孔、不对称、薄壁、壁厚不均匀等截面形状。在设计时,首先要满足其使用、装饰等性能,由此设计得到的截面可用,但非最佳方案。因为当设计人员缺乏挤压工艺知识、不了解相关的工艺设备时,就会出现生产工艺要求过高、过严,造成合格率降低、成本升高,甚至连现有工艺也生产不出来。因此,铝型材断面设计的原则是:在满足其功能设计的前提下尽可能用最简单的工艺完成。



3 铝型材界面设计的几点技巧
3.1 误差补偿

收口是型材生产常见的缺陷之一,产生原因主要有以下三点:
(1)型材截面开口较深的型材,在挤压出来时往往会出现收口。
(2)型材的拉伸校直会使收口加剧。
(3)某些结构的注胶型材,在注完胶以后由于胶体的收缩也会产生收口。

如果上述收口不严重,可以通过模具设计控制流速来避免收口;但如果几种因素叠加,模具设计及相关工艺无法解决收口时,可以在截面设计时给予预先补偿,即预开口。欲开口补偿量的多少要根据其具体结构及以往收口的经验进行选择,而此时的开模图(预开口)与成品图的设计是不同的。

3.2 拆大变小

随着铝型材大型化的发展,很多型材的截面设计越来越大,这意味着需要大挤压机、大模具、大铝棒等等一系列的设备与之配套,生产成本急剧上升。对于一些可以通过拼接来达到的大尺寸截面,设计时应将其拆分为若干小型材,不仅可以降低成本,其平面度、弯曲度、精度更易保证。

3.3 保平加筋

型材截面在设计时常常会遇到对平面度的要求,小跨度的型材由于其结构强度好易于保证平面度。大跨度的型材由于刚挤完后,型材会因自身重力作用下垂,中间弯曲应力最大下凹最严重,还会因壁板部分长极易产生波浪使平面间歇恶化。因此在截面设计时应避免大尺寸平板结构,必要时可在中间部位设置加强筋以改善其平面度。

3.4 二次加工

在型材生产过程中,有的截面很难通过挤压加工完成,即使可以加工生产成本也会过高,此时可以考虑另外的加工方法。

案例一:型材截面上直径小于4mm孔,会使模具强度不足,容易损坏,并且加工困难,建议去掉小孔,改用钻孔的方案。

案例二:普通U型槽的生产难度不大,但是如果槽深和槽宽超过了100mm,或槽宽与槽深比不合理,生产时同样会遇到模具强度不足,开口不易保证等问题。在型材截面设计时可考虑将开口封闭,使原来强度不足的实心模变成稳固的分流模,且挤压时也不存在开口变形的问题,形状更易保证。另外,设计时可在开口两端的连接处做一些细节处理,


3.5 外繁内简

铝型材挤压模具根据截面是否带有腔体,可分为实心模和分流模,实心模的加工相对简单,分流模因涉及到型腔、芯头等加工相对复杂,因此在型材截面设计时也要充分给予考虑,即截面的外轮廓可以设计得复杂一些,尽量将沟槽、螺孔等放在外围,而内部尽量简单,精度要求也不能过高。这样不管是模具加工,还是维修都会简单很多,成品率也会提高。

3.6 预留余量

铝型材在挤压完成后根据客户的需求有不同的表面处理方法,其中阳极氧化、电泳方法由于膜层薄,对尺寸影响不大。若采用粉末喷涂的表面处理方法,在拐角和沟槽中容易积粉,其单层厚度可达到100滋m,如果该处为装配位置,例如滑条,那么将意味着有4层喷涂层,厚度达400滋m,将导致无法装配,影响使用。

另外,随着挤压次数增加,模具磨损,型材槽孔尺寸将会越来越小,而滑条尺寸越挤越大,更给装配带来困难。基于以上原因,设计时需根据具体情况预留的适当余量,保证装配。

3.7 公差标注

截面设计先出装配图再出型材产品图,装配图的正确并不意味型材产品图完美,有的设计者忽略了尺寸及公差标注的重要性。尺寸标注的位置一般为需要保证的尺寸,如:装配位置、开口、槽深、槽宽等,并且容易测量检验。一般尺寸公差可根据国标选择相应的精度等级,而一些重要装配尺寸则需要在图中标明具体公差数值,公差标注过大会使装配难度增加,过小又会使生产成本增加,合理的公差范围需要设计者日常的经验积累。

3.8 细节调整

细节决定成败,对于型材截面设计也是如此,小小的改变不仅可以保护模具、控制流速、还能改善表面质量、提高成品率。常用的技巧之一倒圆角,挤压型材做不到绝对的尖角,因为线切割的细铜丝也是有直径的,但是拐角处流速慢、摩擦大、应力集中,常会出现挤压痕明显、尺寸不易控制、模具易崩角等情况。因此,在不影响其使用的前提下要尽可能加大倒圆半径。

即便小挤压机生产,型材壁厚也最好不低于0.8mm,截面各部分壁厚也不能相差太大,差别不大于4倍。设计时可在壁厚突变处用斜线或圆弧过渡,以保证出料形状规整及修模方便。另外,薄壁型材的弹性较好,对于一些扣板、压条等可取1mm左右壁厚。设计中细节的调整还有很多应用,例如:调整角度、改变方向、缩短悬臂、增加间隙、对称性好、调整公差等,具体的方法就不一一列举。总之,型材截面设计需要不断的总结创新,充分考虑与模具设计制造、生产工艺之间的关系。


在线客服
 
 
 
 
 工作时间
周一至周五 :8:00-18:30
周六至周日 :8:30-18:00
 联系方式
客服热线:13794014801
邮箱:838108485@qq.com