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铝型材挤压模具预变形设计：突破传统，提升质量
在铝型材生产领域，挤压模具设计的现状在很大程度上制约了企业的生产效率和产品质量。当前，铝型材挤压模具设计大多依赖传统的工程类比和设计经验积累，这种方式设计制作出的模具往往需要反复试模和调整才能投入使用。这不仅使得企业不时面临停工待模的困境，干扰正常生产流程，而且导致挤压产品质量堪忧，常见如型材出现缺陷，像铝型材支脚翘曲等问题。
图1 铝型材支脚翘曲
随着铝型材产品朝着大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、复杂化以及多用途、多功能、多品种、长寿命方向发展，改进传统模具设计方法已迫在眉睫，成为铝型材工业发展的关键需求。在此背景下，笔者依据数年工作实践经验，介绍一种铝型材挤压模具预变形设计方法。
一、XC321 - 17 铝型材模具设计案例
图2 “几”型型材断面图
（一）问题分析
XC321 - 17 铝型材断面呈 “几” 型，选用 LY12 合金，在 1250t 油压机 Φ130mm 筒上生产，模具外形为 Φ150mm×50mm。原设计方案在试模中出现问题，即便修模时综合采取减薄顶部工作带加快金属流速、在靠近两个支脚的侧翼部分锉阻碍角减缓流速等措施，成型效果仍不理想。模具上机挤压后，头尾端开口尺寸比名义尺寸大 4mm - 8mm。若只单纯增大两个支脚及侧翼靠近支脚部分的工作带厚度，虽可能抑制开口尺寸变大，但会增大挤压阻力，对制品表面质量和模具寿命产生不利影响。
图3 模孔尺寸
图4 工作带设置
（二）解决方案
图5 模孔“并口”设计方案
经过对首次试模料头形状的研究判断，采取从模孔进行预变形的 “并口” 设计方案。从源头抑制制品变形，对两个支脚及侧翼靠近支脚的部分加厚工作带（对于这类小壁厚 1mm - 3mm 的硬合金型材，工作带通常采用 2.5mm - 8mm），同时在模具背后配置专用挤压垫环以减少模具的弹性变形。这样，金属被挤出相对于常规设计 “并口” 的模具模孔后产生一定 “扩口” 变形，恰好满足图纸要求，试模成功。
图6 修改后的工作带
图7 专用挤压垫环
二、EL4090 铝型材模具设计案例
图8 “几”型材断面图
（一）问题分析
图9 模孔尺寸图
EL4090 型材为 2A12 合金，在西南铝 2500t 油压机 Φ260mm 筒生产。该型材呈典型的 “高帽子” 形状，外形尺寸大，挤压制品变形空间大。在金属流出模孔瞬间，开口扩张趋势明显，虽在牵引机牵引下制品形状逐渐稳定，但常规设计难以满足要求。
（二）解决方案
图10 模孔预变形尺寸
首先采用常规设计方法确定模孔尺寸，然后进行模孔变形。以图示虚拟交点为旋转中心，右侧侧翼及支脚整体顺时针旋转 4.5°，左侧侧翼及支脚参照此方法旋转，缩小开口尺寸。最后调整模孔各部分工作带，加快 “帽子” 顶端金属流速，减缓支脚及靠近支脚部分的金属流速，使顶端受底端牵制，减缓型材开口扩张趋势。利用型材开口扩张特点，使其变形基本符合图纸要求。同时在模具背后配备专用垫环，限制金属流出模具后的变形，挤压试制成功。
三、结语
通过模具的预变形设计，铝型材在成型和尺寸精度方面有了显著提升，缺陷问题得到有效解决，模具上机合格率也大大提高。在市场经济发展的今天，人们对铝型材产品质量要求日益提高，为了挤出优质型材，模具设计需要不断积累生产经验，持续创新和改进，以更好地适应生产需求，推动铝型材行业高质量发展。
