分流組合模是在橋式舌型模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，實(shí)質(zhì)是橋式舌型模的一個(gè)變種，即把突橋改為平面橋，所以又稱為平刀式舌型模。分流組合模是工廠用得最廣的一種，特別是生產(chǎn)建筑型材，商業(yè)柜臺(tái)型材和其它一些復(fù)雜型材時(shí)尤為突出。
工作原理：
擠壓時(shí)，錠坯在強(qiáng)大擠壓力作用下，被模子的刀（橋部分）分成幾股金屬流入模子焊合室，在高溫高壓高真空的條件下使金屬重新焊合并從?？着c針形成的間隙中流出而形成所需要形狀和尺寸的空心制品，制品的焊縫數(shù)與金屬流的股數(shù)相同。所以分流模只適應(yīng)于高溫焊合性能好的金屬，如鉛、鎂、鋅、鋁及其合金。（硬鋁不適用）
一、分流組合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類
分流組合模是擠壓機(jī)上生產(chǎn)各種管材和空心型材的主要模具形式，其特點(diǎn)是將針(模芯)放在?？字?，與?？捉M合成一個(gè)整體，針在模子中猶如舌頭一樣，如圖4—3—20所示為橋式舌型模，由支承(柱)1；模橋(分流器)2；組合針(舌頭)3；模子內(nèi)套4；模子外套5組成。為保證模子強(qiáng)度，在實(shí)際生產(chǎn)中還需配做一個(gè)模子墊，以支持模子不被退出模子套外。
按橋的結(jié)構(gòu)不同，分流組合模主要可以分為如圖4—3—21所示的各種類型。
圖4—3—20橋式舌型模結(jié)構(gòu)圖
(a)——正視圖；(b)——側(cè)視圖 1——支承柱；2——模橋(分流器)；3——組合針(舌頭)；
4——模子內(nèi)套；5——模子外套；6——焊合室
圖4—3—21分流組合模的結(jié)構(gòu)形式示意圖
(a)——橋式；(b)——叉架式；(c)——平面式
帶突出橋的模子(橋式舌型模)如圖4—3—21(a)所示，加工比較簡(jiǎn)單，所需擠壓力較小，鋁型材各部分的金屬流動(dòng)速度較均勻，可以采用較高的擠壓速度，主要用來(lái)擠壓硬鋁合金異形空心型材。用這種形式的模子可擠壓一根型材，也可以同時(shí)擠壓幾根鋁型材。帶突出橋的模子，其主要缺點(diǎn)是擠壓殘料較長(zhǎng)，模橋和支承柱的強(qiáng)度不如其他結(jié)構(gòu)的模子，需要仔細(xì)調(diào)整工具部件與擠壓筒的中心。
帶叉架式的模子(圖4—3—21(b))，可以分開加工，損壞時(shí)只需更換損壞的部分?？赏瑫r(shí)加工多根型材。但裝卸比較困難，因此限制了它的使用范圍。
平面分流組合模(圖4—3—21(C))是在橋式舌型?；A(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，實(shí)質(zhì)是橋式舌模的一個(gè)變種，即把突橋改成為平面橋，所以又稱為平刀式舌型模。平面分流組合模在近年來(lái)獲得了迅速的發(fā)展，并廣泛地用于在不帶獨(dú)立穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)上生產(chǎn)各種規(guī)格和形狀的管材和空心型材，特別是6063合金民用建筑型材及純鋁和軟鋁合金型材和管材。
平面分流組合模的主要優(yōu)點(diǎn)是：
①可以擠壓雙孔或多孔的內(nèi)腔十分復(fù)雜的空心型材或和管材，也可以同時(shí)生產(chǎn)多根空心制品，所以生產(chǎn)效率高，這一點(diǎn)是橋式舌型模很難實(shí)現(xiàn)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；
②可以擠壓懸臂梁很大，用平面模很難生產(chǎn)的半空心型材；
③可拆換，易加工，成本較低；
④易于分離殘料，操作簡(jiǎn)單，輔助時(shí)間短，可在普通的型棒擠壓機(jī)上用普通的工具完成擠壓周期，同時(shí)殘料短，成品率高；
⑤可實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓，根據(jù)需要截取任意長(zhǎng)度的制品；
⑥可以改變分流孔的數(shù)目、大小和形狀，使斷面形狀比較復(fù)雜、壁厚差較大，難以用工作帶、阻礙角等調(diào)節(jié)流速的空心型材很好成形；
⑦可以用帶錐度的分流孔，實(shí)現(xiàn)小擠壓機(jī)上擠壓外形較大的空心制品，而且能保證有足夠的變形量。
但是，平面分流組合模也有一定的缺點(diǎn)：
①焊縫較多，可能會(huì)影響制品的組織和力學(xué)性能；
②要求模子的加工精度較高，特別是對(duì)于多孔空心型材，上下模要求嚴(yán)格對(duì)中；
③與平面模和橋式舌型模相比，變形阻力較大，所以擠壓力一般比平面模高30%～40%，比橋式舌型模高15%～20%。因此，目前只限于生產(chǎn)一些純鋁、鋁錳系、鋁一鎂一硅系等軟鋁合金。為了用平面分流組合模擠壓強(qiáng)度較高的鋁合金，可在陽(yáng)模上加一個(gè)保護(hù)模，以減少模橋的承壓力；
④殘料分離不干凈，有時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且不便于修模。
總的來(lái)說(shuō)，平面分流組合模的應(yīng)用范圍，要比舌型模廣得多。舌型模主要用來(lái)生產(chǎn)內(nèi)部組織和性能要求較高的軍工產(chǎn)品和擠壓力較高的硬鋁合金產(chǎn)品。由于平面分流模和舌型模的工作原理相同，結(jié)構(gòu)基本相似，所以下面主要討論平面分流組合模的設(shè)計(jì)技術(shù)。
二、平面分流組合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
平面分流組合模一般是由陽(yáng)模(上模)、陰模(下模)、定位銷、聯(lián)結(jié)螺釘四部分組成，如圖4—3—22所示。上下模組裝后裝入模支承中。為了保證模具的強(qiáng)度，減少或消除模子變形，有時(shí)還要配備專用的模墊和環(huán)。
在上模上有分流孔、分流橋和模芯。分流孔是金屬通往型孔的通道，分流橋是支承模芯(針)的支架，而模芯(針)用來(lái)形成型材內(nèi)腔的形狀和尺寸。
在下模上有焊合室、模孔型腔、工作帶和空刀。焊合室是把分流孔流出來(lái)的金屬匯集在一起重新焊合起來(lái)形成以模芯為中心的整體坯料，由于金屬不斷聚集，靜壓力不斷增大，直至擠出?？?。?？仔颓坏墓ぷ鲙Р糠执_定型材的外部尺寸和形狀以及調(diào)節(jié)金屬的流速，而空刀部分是為了減少摩擦，使制品能順利通過(guò)，免遭劃傷，以保證產(chǎn)品表面品質(zhì)。
定位銷用來(lái)進(jìn)行上下模的裝配定位，而聯(lián)結(jié)螺釘是把上下模牢固地聯(lián)結(jié)在一起，使平面分流組合模形成一個(gè)整體，便于操作，并可增大強(qiáng)度。
此外，按分流橋的結(jié)構(gòu)不同，平面分流組合模又可分為固定式和可拆式的兩種。帶可拆式分流橋的模具又稱之為叉架式分流模，用這種形式的模子，可同時(shí)擠壓多根空心制品，如圖4—3—21b所示。
圖4—3—22平面分流模的結(jié)構(gòu)示意圖
1——上模；2——下模；3——定位銷；4——聯(lián)結(jié)螺釘
三、平面組合模的結(jié)構(gòu)要素設(shè)計(jì)
(1)分流比K的選擇。分流比K的大小直接影響到擠壓阻力的大小，制品成型和焊合品質(zhì)。K值越大，越有利于金屬流動(dòng)與焊合，也可減少擠壓力。因此，在模具強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能選取較大的K值。在一般情況下，對(duì)于生產(chǎn)空心型材時(shí)，取K=10～30，對(duì)于管材，取K=5～l5。
圖4-3-23分流孔的數(shù)目、大小、形狀與分布方案舉例
1孔、2孔……表示?？讛?shù)；1分、2分……表示分流孔數(shù)；l芯、2芯……表示模芯數(shù)
分流孔在模子平面上的合理布置，對(duì)于平衡金屬流速、減少擠壓力、促進(jìn)金屬的流動(dòng)與焊合，提高模具壽命等都有一定影響。對(duì)于對(duì)稱性較好的空心制品，各分流孔的中心圓直徑應(yīng)大于或等于0.7D筒。對(duì)非對(duì)稱空心型材或異型管材，應(yīng)盡量保證各部分的分流比基本相等，或型材斷面積稍大部分的K分值略低于其他部分的K分值。此外，分流孔的布置應(yīng)盡量與制品保持幾何相似性。為了保證模具強(qiáng)度和產(chǎn)品品質(zhì)，分流孔不能布置得過(guò)于靠近擠壓筒或模具邊緣，但為了保證金屬的合理流動(dòng)及模具壽命，分流孔也不宜布置得過(guò)于靠近擠壓筒中心。
(3)分流橋。按結(jié)構(gòu)可分為固定式分流橋和可拆式(叉架式)分流橋兩種。分流橋?qū)挾菳一般取為：
B=b+(3～20)mm (4—3—8)
式中b——模芯寬度，(3～20)mm為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，制品外形及內(nèi)腔尺寸大的取下限，反之取上限。
分流橋截面形狀主要有矩形的、矩形倒角的和水滴形的三種(見圖4—3—24)，后兩種廣為采用。分流橋斜度(焊合角)一般取45°對(duì)難擠壓的型材取θ=30°，橋底圓角尺=2～5 mm。
圖4-3-24分流橋截面形狀示意圖
(a)——矩形；(b)——矩形倒角；(c)——水滴形；(d)——焊合角θ示意圖
在焊室高度h焊（1/2～2/3）B的條件下，θ均小于45°，θ可按下式計(jì)算：
(4—3—9)
式中 h焊——焊合室高度/mm；
B——分流橋?qū)挾?mm。
為了增加模橋強(qiáng)度，通常在橋的兩端添置橋墩。蝶形橋墩不僅增加了橋的強(qiáng)度，而且改善了金屬流動(dòng)，避免死區(qū)產(chǎn)生。
(4)模芯(舌頭)。模芯相當(dāng)于穿孔針，其定徑區(qū)決定制品的內(nèi)腔形狀和尺寸，其結(jié)構(gòu)直接影響模具強(qiáng)度、金屬焊合品質(zhì)和模具加工方式。最常見的有圓柱形模芯(多用于擠壓圓管)、雙錐體模芯(多用于擠壓方管和空心型材)。模芯的定徑帶有凸臺(tái)式、錐臺(tái)式和錐式三種，見圖4—3—25。模芯宜短，對(duì)于小擠壓機(jī)可伸出模子定徑帶l～3 mm，對(duì)大擠壓機(jī)可伸出10～12 mm。
圖4—3—25模芯結(jié)構(gòu)形式圖
(a)——凸臺(tái)式；(b)——錐臺(tái)式；(e)——錐式
(5)焊合室形狀與尺寸。焊合室形狀有圓形和蝶形兩種，當(dāng)采用圓形焊合室如圖4—3—26(a)時(shí)，在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，不僅增大了擠壓阻力，且會(huì)影響焊縫品質(zhì)。蝶形焊合室如圖4—3—26(b)有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫品質(zhì)。為消除焊合室邊緣與?？灼矫骈g接合處的死區(qū)，可采用大圓弧過(guò)渡(R=5～20 mm)，或?qū)⒑负鲜胰丝谔幾龀?5。左右角度。同時(shí)，在與蝶形焊合室對(duì)應(yīng)的分流橋根部也做成相應(yīng)的凸臺(tái)，這樣就改善了金屬流動(dòng)，減少了擠壓阻力。因此，應(yīng)盡量采用蝶形截面焊合室。當(dāng)分流孔形狀、大小、數(shù)目及分布狀態(tài)確定之后，焊合室斷面形狀和大小也基本確定了。因此合理設(shè)計(jì)焊合室高度有重大意義。一般情況下，焊合室高度應(yīng)大于分流橋?qū)挾戎?。?duì)中小型擠壓機(jī)可取l0～20 mm，或等于管壁厚的6～10倍。在很多情況下，可根據(jù)擠壓筒直徑確定焊合室高度。焊合室高度與擠壓筒直徑的關(guān)系如下：
圖4—3—26平面分流組合模焊合室形狀圖
(a)——圓形焊合室；(b)——蝶形焊合室；(c)——焊合室剖面；
(1)——分流孔；(2)——焊合室；(3)——死區(qū)
擠壓筒直徑/mm 95～130 150～200 200～280 300～500 ≥300
焊合室高度/mm l0～15 20—25 30～35 40～50 40～80
(6)?？壮叽?。用平面分流組合模生產(chǎn)的產(chǎn)品，絕大多數(shù)為民用空心型材和管材，這些 材料形狀復(fù)雜，外廓尺寸大，壁很薄并要求在保證強(qiáng)度的條件下盡量減輕質(zhì)量，減少用材和 降低成本。一般情況下，?？淄庑纬叽鏏可按下式確定：
A = A0 + KA0 =(1 + K)A0 (4—3—10)
式中 A0——制品外形的公稱尺寸/mm；
K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.007～0.015。
制品壁厚的?？壮叽鏐可由下式確定
B=B0 + △ (4—3—11)
式中 B0——制品壁厚的公稱尺寸/mm；
△——壁厚?？壮叽缭隽?mm，當(dāng)B0≤3 mm時(shí)，取△=0.1 mm；當(dāng)>3 mm時(shí)，取△= 0.2 mm。
(7)?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度。確定平面分流組合模的模腔工作帶長(zhǎng)度要比平面模的復(fù)雜得多， 因?yàn)閷?duì)它不僅要考慮型材壁厚差與距擠壓筒中心的遠(yuǎn)近，而且必須考慮?？妆环至鳂蛘诒蔚?nbsp; 情況以及分流孔的大小和分布。在某些情況下，從分流孔中流入的金屬量的分布甚至對(duì)調(diào)節(jié) 金屬流動(dòng)起主導(dǎo)作用。處于分流橋底下的模孔由于金屬流出困難，工作帶必須減薄。一般用 公式(4—3—5)進(jìn)行初步計(jì)算，然后按金屬流出難易修正。平面分流模的工作帶，一般應(yīng)較平面模長(zhǎng)些，這對(duì)金屬的焊合有好處。
圖4—3—27 分流模?？坠ぷ鲙С隹谔幙盏兜慕Y(jié)構(gòu)
(a)——直線切口；(b)——圓弧切口；(c)——斜度切口；
(d)——圓弧與斜度相組合切口；(e)——工作帶有斜度的圓弧切口
四、平面分流組合模的強(qiáng)度校核
平面分流模工作時(shí)，其最不利的承載情況發(fā)生在分流孔和焊合室尚未進(jìn)入金屬，以及和金屬充滿焊合室而剛要流出?？字畷r(shí)。要針對(duì)模子的分流橋進(jìn)行強(qiáng)度校核。主要校核由于擠壓力引起的分流橋彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力。對(duì)于雙孔或四孔分流模，可將一個(gè)或兩個(gè)分流橋視為受均布載荷的簡(jiǎn)支梁，并對(duì)其進(jìn)行危險(xiǎn)斷面的抗彎和抗剪強(qiáng)度校核，見圖4—3—28。
圖4—3—28分流模強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖
1——模外套；2——分流橋；3——模芯4——焊合室；5——模子；
6——固定式分流橋；7——分流孔；8——擠壓制品
(1)抗彎強(qiáng)度校核
從抗彎強(qiáng)度校核公式可推導(dǎo)出計(jì)算模子分流橋最小高度的公式。
(4—3—12)
式中 Hmin——模子危險(xiǎn)斷面處的計(jì)算厚度，即分流橋的計(jì)算高度/mm；
L——分流橋兩橋墩之間的距離/mm；
P——擠壓筒最大比壓/MPa；
[σ彎]——模具材料在工作溫度下的許用彎曲應(yīng)力/MPa。
對(duì)3Cr2W8V鋼或4Cr5MoVlSi鋼，在450～500℃時(shí)，取[σ彎]=800～900 MPa。
實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的分流橋高度不得低于由上式計(jì)算得出的橋高值。
(2)抗剪強(qiáng)度校核
抗剪強(qiáng)度校核公式如下：
(4—3—13)
式中 r——剪應(yīng)力/MPa；
P——分流橋端面上所受的總壓力，可近似為擠壓機(jī)的公稱壓力/N；
[ r ]——模具材料在工作溫度下的許用抗剪強(qiáng)度/MPa；一般情況，可取[ r ]=(0.5～0.6)[ σb]，對(duì)3Cr2W8V鋼或4Cr5MoVlSi鋼，在450～500℃時(shí)，取[ σb]=1000～1100 MPa；
F——以分流孔間最短距離為長(zhǎng)度，以模子厚度為高度所組成的斷面積/mm2；
n——分流孔的個(gè)數(shù)。
(3)安全系數(shù)法
假定分流模的設(shè)計(jì)方案如圖4—3—28所示，可按下述安全系數(shù)法強(qiáng)度校核公式進(jìn)行校核。
(4—3—14)
舉例：按圖4—3—28給的條件，且擠壓機(jī)公稱壓力為80MN，Φ500 mm為擠壓筒直徑，橋厚選為60 mm，[σb]為1100 MPa，則計(jì)算安全系數(shù)np為
式中 np——計(jì)算安全系數(shù)；
P——擠壓筒的比壓/MPa；
[σb]——模具材料在工作中溫度下的抗拉強(qiáng)度/MPa。
因此，強(qiáng)度符合要求，是安全的。
五、常用的鋁型材平面分流組合模優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例
(1)直升機(jī)旋翼大梁型材用(6061-T6)舌型模簡(jiǎn)圖，見圖4—3—29。
圖4-3-29 直升機(jī)旋翼大梁型材用舌型模示意圖
(2)硬鋁合金(2024一T4)鉸鏈型材用舌型模簡(jiǎn)圖，見圖4—3—30
圖4—3—30硬鋁合金鉸鏈型材用舌型模示意圖
(3)9孔高筋異形空心型材(6061－T6)平面分流組合模，見圖4—3—31。
圖4—3—31 9孔高筋異形空心型材平面分流組合模示意圖
(4)單孔管材(6063－T5)平面分流組合模，見圖4—3—32。
圖4-3-32 單孔管材平面分流組合模示意圖
(5)多根管材(6063－T5)平面分流組合模，見圖4—3—33。
圖4—3—33 多根管材平面分流組合模示意圖
(6)單孔異形空心型材平面分流組合模，見圖4—3—34。
(7)單根多孔異形空心型材平面分流組合模，見圖4—3—35。
(8)多根空心型材平面分流模，見圖4—3—36。
(9)口琴管空心型材平面分流組合模，見圖4—3—37。
圖4—3—34單孔異形空心型材平面分流組合模示意圖
圖4—3—35單根多孔異形空心型材平面分流組合模示意圖
圖4—3—36多根空心型材平面分流模示意圖
圖4—3—37 口琴管空心型材平面分流組合模示意圖
(10)不對(duì)稱空心型材平面分流組合模，見圖4—3—38。
圖4—3—38不對(duì)稱空心型材平面分流組合模示意圖
