一、擠壓模結(jié)構(gòu)要素的設(shè)計
    (1)模角α 
    模角α是擠壓模設(shè)計中的一個最基本的參數(shù)，它是指模子的軸線與其工作端面之間所構(gòu)成的夾角。

    模角α在擠壓過程中起著十分重要的作用，其大小對擠壓制品的表面品質(zhì)與擠壓力都有很大影響。平模的模角α等于90°其特點是在擠壓時形成較大的死區(qū)，可阻止鑄錠表面的雜質(zhì)、缺陷、氧化皮等流到制品的表面上，以獲得良好制品表面。采用平模擠壓時，消耗的擠壓力較大，模具容易產(chǎn)生變形，使?？鬃冃』蛘邔⒛＞邏簤?。從減少擠壓力、提高模具使用壽命的角度來看，應(yīng)使用錐形模。根據(jù)模角α與擠壓力的關(guān)系，當α=45°～60°時，擠壓力出現(xiàn)最小值，但當α=45°～50°時，由于死區(qū)變小，鑄錠表面的雜質(zhì)和臟物可能被擠出?？锥鴲夯破返谋砻嫫焚|(zhì)。因此，擠壓鋁合金用錐形模的模角一般可取45°～65°。
    為了兼顧平面模和錐形模的優(yōu)點，出現(xiàn)了平錐模和雙錐模，如圖4—3—1(c)、(e)所示。雙錐模的模角為：α₁ 60°～65°：α₂ =10°～45°。在擠壓鋁合金管材時，為提高擠壓速度，最好取α₂ =10°～l3°。
    擠壓鋁合金型材多采用平面模，因其加工比較簡單，錐模主要用來擠壓鋁合金管材。 

圖為：鋁材擠壓模具分流橋設(shè)計示意圖
   (2)定徑帶長度h_定和直徑d_定
    定徑帶又稱工作帶，是模子中垂直模子工作端面并用以保證擠壓制品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量的區(qū)段。
    定徑帶直徑d_定是模子設(shè)計中的一個重要基本參數(shù)。設(shè)計d_定大小的基本原則是：在保證擠壓出的制品冷卻狀態(tài)下不超出圖紙規(guī)定的制品公差范圍的條件下，盡量延長模具的使用壽命。影響制品尺寸的因素很多，如溫度、模具材料和被擠壓金屬的材料，制品的形狀和尺寸，拉伸矯直量以及模具變形情況等，在確定模具定徑帶直徑時一般應(yīng)根據(jù)具體情況著重考慮其中的一個或幾個影響因素。D_定的計算方法將在下文中分別敘述。
    定徑帶長度?；乱彩悄＞咴O(shè)計中的重要基本參數(shù)之一。定徑帶長度h定過短，制品尺寸難于穩(wěn)定，易產(chǎn)生波紋、橢圓度、壓痕、壓傷等廢品。同時，模子易磨損，會大大降低模具的使用壽命。定徑帶長度矗常過長時，會增大與金屬的摩擦作用，增大擠壓力，易于粘結(jié)金屬，使制品的表面出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷。
    定徑帶長度危害應(yīng)根據(jù)擠壓機的結(jié)構(gòu)形式(立式或臥式)，被擠壓的金屬材料，產(chǎn)品的形狀和尺寸等因素來確定。不同產(chǎn)品模具工作帶危常的確定方法，將在下文中分別敘述。
    (3)出口直徑d_出或出口喇叭錐
    模子的出口部分是保證制品能順利通過模子并保證高表面品質(zhì)的重要參數(shù)。若模子出口直徑d_出過小，則易劃傷制品表面，甚至會引起堵模，但出口直徑d_出過大，則會大大削弱定徑帶的強度，引起定徑帶過早地變形、壓塌、明顯地降低模具的使用壽命。因此，在一般情況下，出口帶尺寸應(yīng)比定徑帶尺寸大3～6 mm，對于薄壁管或變外徑管材的模子此值可適當增大。為了增大模子的強度和延長模具的使用壽命，出口帶可做成喇叭錐。出口喇叭錐角(從擠壓型材離開定徑帶開始時)可取l°30′～l0°出(此值受錐形端銑刀角度的限制)。特別是對于壁厚小于2 mm而外形十分復雜的型材模子，為了保證模具的強度，必須做成喇叭出口。有時為了便于加工，也可設(shè)計成階梯形的多級喇叭錐。
    為了增大定徑帶的抗剪強度，定徑帶與出口帶之間可以20°～45°的斜面或以圓角半徑為1.5～3 mm的圓弧連接。
    (4)人口圓角r_入
    模子的入口圓角是指被擠壓金屬進入定徑帶的部分，即模子工作端面與定徑帶形成的端面角。制作人口圓角r_入可防止低塑性合金在擠壓時產(chǎn)生表面裂紋和減少金屬在流入定徑帶時的非接觸變形，同時也減少在高溫下擠壓時模子棱角的壓塌變形。但是，圓角增大了接觸摩擦面積，可能引起擠壓力增高。
    模子入口圓角r_入值的選取與金屬的強度、擠壓溫度和制品尺寸、模子結(jié)構(gòu)等有關(guān)。擠壓鋁及其合金時，端面入口角應(yīng)取銳角，但近來也有些廠家，在平面模人口處做成r_入 0.2～0.75 mm的入口圓角；在平面分流組合模的入口處做成r_入0.5～5 mm的入口圓角。 
    (5)其他結(jié)構(gòu)要素
    除了上述幾個最基本的結(jié)構(gòu)要素以外，鋁合金擠壓模具設(shè)計結(jié)構(gòu)要素還包括有：阻礙角、止推角(或促流角)、階段變斷面型材模中的“料兜”、過渡區(qū)、組合模的凸脊結(jié)構(gòu)、分流孔和焊合的形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸以及穿孔針的錐度和過渡形式、模子的外廓形狀和尺寸等，這些要素的確定原則將在下文中分別詳細論述。

二、模具的外形尺寸及其標準化

    此處主要論述常用棒材模、管材模以及實心斷面型材模的外形結(jié)構(gòu)、尺寸及其標準化?？招男筒挠媚＞吆推渌厥饨Y(jié)構(gòu)和用途的模具將在后面的有關(guān)章節(jié)中專門討論。
    1)外形結(jié)構(gòu)
    根據(jù)擠壓機的結(jié)構(gòu)形式、噸位、模架結(jié)構(gòu)、制品的種類和形狀等不同，目前廣泛采用的有以下幾種不同外形結(jié)構(gòu)的擠壓模。

    (1)帶倒錐體的錐模。它與模墊一起安裝在模支承內(nèi)(圖4—3—2(a))。這種外形結(jié)構(gòu)的模具獲得了廣泛的應(yīng)用，在7.5～20MN臥式擠壓機上采用來擠壓各種斷面形狀的型材，其優(yōu)點是具有足夠的強度，可節(jié)省模具材料。

    (2)帶凸臺圓柱形模具。它直接安裝在壓型嘴內(nèi)而不需使用模墊(圖4—3—2(b))。這種結(jié)構(gòu)的模具主要用于擠壓橫斷面形狀不太復雜的型材。雖然在制造時消耗的鋼材略有增加，但使用壽命可大大延長。

    (3)帶正錐體的錐模。它直接安裝在壓型嘴內(nèi)而不需使用模墊(圖4—3—2(c))。這種結(jié)構(gòu)的模具用來擠壓橫斷面上帶有突出部分的形狀復雜的型材。為了增大支承面，需要制造專用的異形壓型嘴。其主要缺點是模具在壓型嘴內(nèi)裝配時，需要帶有自鎖錐體(約4°的錐度)，這會使得?？椎男蘩砗蛿D壓后由壓型嘴內(nèi)取出模子的操作變得復雜化。
 
   (4)帶倒錐體的錐形中間錐體壓環(huán)模(圖4—3—2(d))。變種結(jié)構(gòu)的模具主要用于抗震橫斷面積相當大的簡單型材。因為不帶模墊，模具直接安裝在普通的非異形壓型嘴內(nèi)，增大了模子的彎曲和壓縮應(yīng)力，可能導致模子的損壞。這種結(jié)構(gòu)的模具應(yīng)用范圍較窄。

    (5)帶倒錐的圓柱一錐形模具。模子與模墊做成一個整體(圖4—3—2(e))。這種結(jié)構(gòu)的模具主要用來擠壓斷面帶有懸臂部分(懸臂的高寬比由3：1到6：1)的型材。由于懸臂較長，型材斷面的外接圓應(yīng)超過擠壓筒直徑的0.6倍，在7.5～20MN噸臥式擠壓機上，這種結(jié)構(gòu)的模子與專用的異形壓型嘴配套使用。

    (6)按模支承的外形尺寸制造的加強式整體模具(圖4—3—2(f))。這種結(jié)構(gòu)的模具主要用來擠壓帶有長懸臂部分的與異形壓型嘴或?qū)Ｓ脡|、環(huán)配合使用。因為加工復雜，成本較高，所以這種結(jié)構(gòu)的模具只有在特殊需要的情況下才使用。

2)外形尺寸的確定原則   
模具的外形尺寸是指模子的外圓直徑D_模和H_模以及外形錐角。模具外形尺寸主要由模具的強度確定，同時，還應(yīng)考慮系列化和標準化，以便管理和使用。具體來說，應(yīng)根據(jù)擠壓機的結(jié)構(gòu)形式和噸位、擠壓筒的直徑、型材在模子工作平面上的布置、?？淄饨訄A的直徑、型材斷面上是否有影響模具和整套工具強度的因素等來選擇模具外形尺寸。
    為了保證模具所必需的強度，推薦用以下的公式來確定模具的外圓直徑：

D_模≈(0.8～1.5)D_筒

     鋁材模具的H_模取決于制品的形狀、尺寸和擠壓噸位、擠壓筒的直徑以及模具和模架的結(jié)構(gòu)等。在保證模具組件(模子+模墊+墊環(huán))有足夠的強度的條件下，模具的厚度H_模盡量薄，規(guī)格應(yīng)盡量少，以便于管理和使用。一般情況下，對中、小型擠壓機H_模取25～80 mm，對于80MN以上的大型擠壓機，H_模可取80～150 mm。
    模子的外形錐度有正錐的和倒錐的兩種，帶正錐的模子在裝模時順著擠壓方向放人模支承里，為便于裝卸，錐度不能太小，但錐度過大，則模架靠緊擠壓筒時，模子容易從模支承中掉出來，因此一般取為l°30′～4°。帶倒錐體裁模子在操作時，逆著擠壓方向裝到模支承中，其外圓錐度為3°～l5°，一般情況下可取6°～l0°，為了便于加工，在錐體的尾部一般加工出10 mm左右的止口部分。

    3)外形尺寸的標準化和系列化

    實際生產(chǎn)中，在每臺鋁材擠壓機上歸整為幾種規(guī)格的模具，即擠壓模具實現(xiàn)了標準化和系列化。
標準化、系列化的必要性：
(1)減少模具設(shè)計與制造的工作量，降低產(chǎn)品成本，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；
(2)通用性大，互換性強，只需配備幾種規(guī)格的模支承或模架，可節(jié)省模具鋼，容易備料，便于維修和管理；
(3)標準化有利于提高產(chǎn)品的尺寸精度。
確定模具系列的基本原則：
(1)便于裝卸、大批量生產(chǎn)，能滿足大生產(chǎn)的要求；
(2)能滿足該擠壓機上允許生產(chǎn)的所有規(guī)格產(chǎn)品品種模具的強度要求；
(3)能滿足制造工藝的要求。
一般情況下，每臺擠壓機均采用2～4種規(guī)格的外圓直徑D_模和厚度H_模的標準模子，(見表4—3—1所示)。 

表4-3—1模具外形標準尺寸表(參考用)