一、擠壓墊片的結(jié)構(gòu)形式
在擠壓鋁型材時，為了減少擠壓墊片與金屬之間的粘結(jié)摩擦，一般采用帶凸緣(工作帶)的墊片，圖4—2—24示出了一般鋁型材擠壓機上常用的實心墊片和空心墊片結(jié)構(gòu)圖。圖4—2—25則示出了某些特殊擠壓方法用的擠壓墊片結(jié)構(gòu)圖。近年來，為了簡化工藝，提高生產(chǎn)效率和減少殘料，提高成品率，研制成功了一種先進(jìn)的固定墊生產(chǎn)方法，如圖4—2—26所示。目前，90%以上的單動擠壓機均采用固定墊片擠壓。
圖4—2—24擠壓墊片結(jié)構(gòu)圖
(a)——實心墊片；(b)——空心墊片
圖4—2—25特殊擠壓方法用擠壓墊片圖
(a)——反向擠壓用；(b)——穿孔擠壓用；(c)——無殘料連續(xù)擠壓實心產(chǎn)品用；
(d)——無殘料連續(xù)擠壓空心產(chǎn)品用；(e)——扁擠壓用；(f)——立式擠壓管材用
二、擠壓墊片的尺寸確定
(1)空心擠壓墊片外圓直徑D外
D外主要取決于擠壓筒直徑，擠壓筒與擠壓墊外徑之差△D值與擠壓機的技術(shù)特性、能力和筒徑均有關(guān)系。在臥式擠壓機上，△D值一般取0.15～1.15 mm，在立式擠壓機上，△D值一般取0.15～0.4 mm。大直徑擠壓筒的取上限，小直徑擠壓筒的取下限。
圖4—2—26固定式擠壓墊片結(jié)構(gòu)示意圖
(a)——彈簧式；(b)——錐塞式
△D必須選取合適才能使擠壓生產(chǎn)順利進(jìn)行?！鱀過大會引起金屬倒流，有時把墊片和擠壓軸包住，造成分離殘料(壓余)困難，擠壓軸粘有金屬還影響制品的表面質(zhì)量。用粘鋁較多的擠壓軸進(jìn)行生產(chǎn)，鋁型材成層和起皮等廢品會明顯增加。
△D過小時，往擠壓筒送墊片困難，擠壓筒的磨損增加，操作者稍有失誤就可能啃傷擠壓筒內(nèi)壁，或卡在擠壓筒中很難弄出來。因此，確定合適的△D值，對于提高生產(chǎn)效率、減少停機時間、減輕勞動強度、保護擠壓筒和擠壓軸前端、提高工具使用壽命都十分重要。
在確定△D值之前，必須對擠壓筒的內(nèi)孔尺寸進(jìn)行仔細(xì)的測量和分析，應(yīng)根據(jù)擠壓筒的內(nèi)孔尺寸的最小值來配置擠壓墊。當(dāng)擠壓筒磨損嚴(yán)重時，必須進(jìn)行修復(fù)后重新配墊片。
扁擠壓墊片的尺寸，除了要考慮擠壓筒的內(nèi)孔尺寸外，尚需考慮擠壓筒的斷面位置。由于扁擠壓筒在熱裝配后和加熱使用過程中，內(nèi)孔形狀尺寸會發(fā)生變化。當(dāng)長軸和短軸方向存在很大溫差時，使變形更加嚴(yán)重，所以，在設(shè)計扁擠壓墊片時，其△D值應(yīng)從兩側(cè)半徑部分的0.5～0.6 mm，逐漸過渡到墊片中間部分的1.0～1.5 mm。圖4—2—27示出了125MN和50MN擠壓機上口850×250 mm和口570×170 mm扁擠壓筒用墊片的設(shè)計尺寸。
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扁墊設(shè)計尺寸/mm 扁筒規(guī)格/mm |
B |
H |
X1 |
X2 |
X4 |
δ1 |
δ2 |
δ3 |
δ4 |
|
口850×250 口570×170 |
848.5 569.2 |
249.2 169.4 |
100 70 |
200 140 |
300 210 |
1.8 1.2 |
1.2 0.9 |
0.8 0.6 |
0.4 0.2 |
圖4—2-27扁擠壓簡用墊片尺寸的設(shè)計圖
有時為了提高鋁型材擠壓機效率，節(jié)省墊片的傳遞時間，在擠壓時，要用兩個以上擠壓墊倒換使用，這里必須保證同時使用的幾個墊片的外徑大體一致，對使用的兩個以上墊片的直徑差做了明確的規(guī)定：
擠壓機/MN 5.88 7.35 11.78 19.6 34.1 49
墊片徑差/mm 0.05 0.08 0.1 0.1 0.1 0.15
脫皮擠壓時，△D值取2～3 mm，其值大一些可以保證脫皮充分。有時鑄錠表面品質(zhì)不好，有夾雜物、偏析等缺陷，脫皮擠壓可將△D值取大一些。
(2)空心擠壓墊內(nèi)腔直徑D內(nèi)
D內(nèi)主要取決于針后端直徑D后針，若D后墊－D后針△D，則△D的數(shù)值與擠壓機能力、有關(guān)。對臥式擠壓機，△D一般取0.3～1.2 mm，對立式擠壓機一般取0.15～0.5 mm。
△D過大，不僅起不到調(diào)節(jié)擠壓針中心的作用，同時可能會引起金屬回流，嚴(yán)重時會把針包住，使擠壓不能順利進(jìn)行。
△D過小，針后端進(jìn)出困難，操作不便，有時可能卡傷擠壓針，所以必須慎重選取△D值。
(3)擠壓墊厚度H墊
H墊主要根據(jù)擠壓筒直徑和比壓來確定，一般情況下，H墊≈(0.2～0.4)D外墊。
H墊過厚，較笨重，浪費鋼材。H墊過小容易變形和損壞。
(4)擠壓墊片工作帶厚度h墊的確定
一般情況下，取h墊≈(1/3～1/4) H墊。
h墊過小，容易磨損壓塌；過大時，摩擦阻力增大，容易粘金屬。
表4—2—13圓形實心擠壓墊片的外形尺寸表
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擠壓機能力 /MN |
擠壓筒直徑 D筒/mm |
墊片尺寸/mm |
||||
|
Dl |
D3 |
D2 |
h |
H |
||
|
6.3 |
85 95 |
84.7 94.7 |
D針后端+0.2 mm D針后端+0.2 mm |
82 92 |
20 20 |
50 50 |
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7.5 |
90 100 |
89.7 99.7 |
|
85 95 |
20 20 |
50 50 |
|
12.5 |
130 |
129.6 |
|
125 |
30 |
70 |
|
20 |
170 200 |
169.6 199.5 |
|
165 195 |
30 30 |
70 70 |
|
30 |
280 |
279.50 |
130.50 |
275 |
30 |
90 |
|
35 |
320 |
310.50 |
130.50 |
315 |
40 |
100 |
|
50 |
300 360 |
299.5 359.6 |
|
290 350 |
40 40 |
120 120 |
|
125 |
420 500 650 800 |
419.4 499.2 649 798.8 |
211,151 301,251,21I 361.2,301,251 511.2,431.2 |
412 490 640 790 |
50 50 50 50 |
150 150 150 150 |
表4—2—14圓形空心擠壓墊片的外形尺寸表
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擠壓機 /MN |
擠壓筒直徑 /mm |
d1 /mm |
d2 /mm |
d3 /mm |
H /mm |
H /turn |
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6.17 24.5 34.3 122.5 |
85 280 320 800 |
84.4 279.5 319.5 798.8 |
8l 275 315 790 |
30.4 130.5 130.5 511.2 |
20 30 40 50 |
50 90 100 150 |
三、擠壓墊片的強度校核
擠壓墊片的變形與損壞的程度與擠壓力的大小、擠壓溫度和連續(xù)擠壓時間等有關(guān)。當(dāng)擠壓墊片承受的壓力超過材料允許應(yīng)力時，其工作面就會產(chǎn)生壓潰變形。因此，必須進(jìn)行壓縮強度校核。
(4—2—31)
式中 Pmax——最大擠壓力；
F墊——墊片工作部分的斷面積；
[σ壓]——材料的許用抗壓強度，[σ壓]≈(0.9～0.95) σs；
σs——材料的屈服強度。
對于內(nèi)孔直徑大的空心墊片，還應(yīng)按薄板計算公式校核彎曲應(yīng)力。
五、其他鋁型材擠壓工具的設(shè)計
大型擠壓工具還包括模支承、模座、壓型嘴、活動模架、剪刀、沖頭、分離器、切割模、夾料裝置、堵頭以及導(dǎo)路等，其設(shè)計應(yīng)根據(jù)擠壓機的結(jié)構(gòu)、裝配特點、用途、產(chǎn)品類別和規(guī)格的不同、擠壓條件的差異等予以綜合權(quán)衡考慮。
