导读：介绍了采用一模多孔模生产自行车轮圈料铝型材的重要性，提出了一种生产自行车车圈铝型材的一模六孔分流挤压模具的结构，对自行车车圈铝型材的产品断面及其成形特性进行了分析，详细叙述了模具结构参数的选择，包括挤压机能力的选择、模具结构的确定、模孔的布置、上模分流孔的设计与布置、下模焊合室结构和工作带的选择、镶嵌式模芯结构以及专用支承垫的结构等，对传统的单孔模和一模六孔模进行了挤压对比，结果表明，一模六孔模具有结构简单和便于加工的特点，能够大大提高生产效率、降低成本，是一种值得推广的模具。铝合金具有质轻、比强度大、耐腐蚀和容易成形加工等特点，越来越多的被用来替代钢制结构件，铝型材普遍应用于自行车制造就是典型例子，自行车车圈材料已完全由铝合金型材取代了以前用的钢材。传统的自行车车圈铝型材生产方式是采用小型挤压机单孔模具进行挤压生产的，这是基于自行车车圈型材断面小的原因。这种生产方式的班产量相当低、单位能耗高、生产成本高、模具寿命短。为了改变这一状况，工程技术人员对自行车车圈铝型材多孔模挤压技术进行了深入的研究，在模具设计中取得了成功的经验，但是多孔模具的制造也是一个关键环节。本文作者介绍一种一模六孔自行车圈铝型材分流模具的制造工艺，供同行参考。
01 自行车车圈铝型材产品特点分析与一模六孔模具结构图1所示是一款典型的自行车车圈型材断面。其主要功能尺寸为两个Φ3.86 mm的小孔和开口尺寸。由于小孔孔径小，所以模具中的模芯小，在挤压过程中的刚性和稳定性较差，容易发生偏移导致型材小孔周围壁厚不均匀甚至出现折断现象。另外，模具是在高温、高压和高摩擦力条件下工作的，模芯容易发生磨损而致使型材内孔尺寸变小超差。而开口尺寸是衔接自行车轮胎用的，起固定轮胎的作用，开口尺寸在挤压生产中相当稳定，容易保证。由此可见，模具的主要失效形式是模芯的磨损、偏移和折断，因此模芯的精度或寿命决定了模具的寿命。在一模六孔模具结构中，共有12个模芯。由于挤压的复杂性，容易导致个别模芯异常折断而失效，或者因制造的偏差使个别模芯与模孔配合时中心偏移而导致壁厚严重不均匀，这些都将使整个模具失效。因此，解决模芯的结构是提高模具寿命的关键。一模六孔分流模采用了镶嵌式模芯结构和三件式分流模结构，如图2所示。这种结构，一方面可降低挤压力；另一方面可以使模芯折断或磨损后得到更换而不使整套模具失效报废，同时模芯的更换快捷简便，模具的加工更为便捷。更重要的是采用前导分流板，可使模芯在挤压终了时不因剪切挤压压余而发生偏移，或被拉出而移动导致折断。但关键是要在模具制造加工过程中保证模芯与模孔配合的同心度，以避免挤压型材内孔周边壁厚不均匀。![]()
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图3 传统的单孔模具结构示意图
这种结构其模芯是整体式的。为了保证型材内孔周边壁厚的均匀性，通常采用电极套打的加工工艺，即以下模的模孔作为基准，利用铜电极通过电火花加工出模芯，这种方式可以保证上模模芯与下模模孔配合的同心度，从而保证挤压的型材壁厚的均匀性。模具毛坯下料→毛坯锻造→退火→粗车外圆、止口及模芯凸台→与下模粗配合确定螺孔、销孔位置→加工螺孔、销孔→划线→预钻孔→铣削模芯、分流孔及分流桥→热处理→以下模止口为基准，精车止口到位，保证上、下模配合间隙→与下模组装→以下模底面为基准，平面磨磨削上模入料口端面，模具总厚达要求→上下模拆分，去污物、水分→上、下模重新组装→校正电极的垂直，电火花套打加工出模芯尺寸，分粗、精二次电极套打→上、下模拆分→研磨模芯、抛光分流孔与分流桥→上、下模总装→试模。模具毛坯下料→毛坯锻造→退火→粗车外圆、止口及焊合室加工工艺圆孔→划线→加工沉孔、销孔、线切割工艺孔→与上模粗配合，确定上模螺孔、销孔位置→铣削焊合室→热处理→精车止口端面、内径与止口底平面→以止口端面为基准，平面磨磨削下模底面→抛光焊合室→复划线→线切割模孔→与上模组装，平面磨磨削上模入料口端面，模具总厚达要求→拆分上、下模，去污物、水分→上、下模重新组装→校正电极的垂直，电火花套打加工出模芯尺寸，分粗、精二次电极套打→上、下模拆分→电火花加工工作带→研磨工作带→上、下模总装→试模。传统的工艺方法制造出来的模具，当模芯折断或磨损后，上模就失效报废。由于上模模芯是以下模为基准加工出来的，这个基准是下模工作带未加工之前才具备的，因此，当下模工作带加工完成后，下模的这个基准就失去了，所以下模也得不到重复的利用，随着上模的报废而失效，这样整套模具都报废了，因而模具的成本高。
一模六孔模具由于采用了镶嵌式的模芯结构，所以模具加工工艺的关键是保证上模模芯与下模模孔在组装后的同心度，从而保证型材内孔周边壁厚的均匀性。最好的方法是上、下模在内孔配合部位能同时加工出来一个基准。基于此，在工艺设计中，采用上、下组装后通过电火花快速打孔机打出线切割的工艺孔，然后采用CNC慢走丝线切割加工出上模模芯镶嵌的内孔，同时又是下模线切割的工艺孔，再利用CNC慢走丝线切割自动找正中心的功能，线切割加工出模孔，这样就能保证模芯与模孔在配合部位的同心度，从而保证挤压型材壁厚的均匀性，同时也保证了每次更换的模芯与下模的同心度。上、下模的加工工艺关键要素如图4所示。![]()
图4 上下模加工工艺关键要素示意图
上模分流孔结构如图5所示。加工工艺如下：模具坯料下料→坯料锻造→退火→CNC车外圆、两端止口→分流孔、螺孔、销孔与分流桥→真空热处理→CNC精车两端止口→与下模、前导分流板组装，平面磨磨削前导分流板入料口端面→拆分模具，去污物、水分→上、下模组装→划线→电火花快速打孔加工线切割工艺孔→CNC慢走丝线切割加工12个模芯镶嵌孔→拆分上、下模→电火花加工模芯镶嵌沉孔→抛光分流孔、分流桥→装入模芯上→模、下模、前导分流板总装→试模。
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下模焊合室与工作带如图6所示。加工工艺如下：模具坯料下料→坯料锻造→退火→CNC车外圆、止口→CNC加工中心加工焊合室、沉孔及销孔→真空热处理→CNC精车止口→以止口端面为基准，磨削下模底面→抛光焊合室→与上模、前导分流板组装→平面磨磨削前导分流板入料口端面→模具拆分，去污物、水分→上、下模组装→划线→电火花快速打孔加工线切割工艺孔→CNC慢走丝线切割加工12个模芯镶嵌孔→拆分上、下模→CNC慢走丝自动找正工艺孔中心，线切割加工出12个模孔→电火花加工工作带，加工二级空刀→研磨工作带→模具总装→试模。![]()
图6 下模焊合室结构与工作带示意图
在自行车车圈铝型材一模六孔挤压模具制造加工中，不采用传统的加工工艺方法，利用现代先进加工设备的性能与特点，一方面可以保证模具的精度，同时简化了工艺路线、节省了电极材料和缩短了加工周期；在实现镶嵌模芯可以快速简便更换的同时，保证模芯在与下模配合时的同心度。实践表明，效果是良好的，可以提高模具的使用寿命。铝加工编辑部：XLing 声明：本文内容来源于模授世界，作者：徐晨 、陈文琳，引用目的在于传递更多信息，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题，请来电或致函告之，我们将及时给予处理！
