一、擠壓模結(jié)構(gòu)要素的設(shè)計(jì)
    (1)模角α 
    模角α是擠壓模設(shè)計(jì)中的一個(gè)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(guò)程中起著十分重要的作用，其大小對(duì)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(diǎn)是在擠壓時(shí)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(shí)，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(lái)看，應(yīng)使用錐形模。根據(jù)模角α與擠壓力的關(guān)系，當(dāng)α=45°～60°時(shí)，擠壓力出現(xiàn)最小值，但當(dāng)α=45°～50°時(shí)，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(diǎn)，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(shí)，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(jiǎn)單，錐模主要用來(lái)擠壓鋁合金管材。 

圖為：鋁材擠壓模具分流橋設(shè)計(jì)示意圖
   (2)定徑帶長(zhǎng)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(jì)中的一個(gè)重要基本參數(shù)。設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)一般應(yīng)根據(jù)具體情況著重考慮其中的一個(gè)或幾個(gè)影響因素。D_定的計(jì)算方法將在下文中分別敘述。
    定徑帶長(zhǎng)度矗宦也是模具設(shè)計(jì)中的重要基本參數(shù)之一。定徑帶長(zhǎng)度h定過(guò)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(shí)，模子易磨損，會(huì)大大降低模具的使用壽命。定徑帶長(zhǎng)度矗常過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)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(zhǎng)度危害應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)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(lái)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(guò)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(guò)小，則易劃傷制品表面，甚至?xí)鸲履＃隹谥睆絛_出過(guò)大，則會(huì)大大削弱定徑帶的強(qiáng)度，引起定徑帶過(guò)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(duì)于薄壁管或變外徑管材的模子此值可適當(dāng)增大。為了增大模子的強(qiáng)度和延長(zhǎng)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(kāi)定徑帶開(kāi)始時(shí))可取l°30′～l0°出(此值受錐形端銑刀角度的限制)。特別是對(duì)于壁厚小于2 mm而外形十分復(fù)雜的型材模子，為了保證模具的強(qiáng)度，必須做成喇叭出口。有時(shí)為了便于加工，也可設(shè)計(jì)成階梯形的多級(jí)喇叭錐。
    為了增大定徑帶的抗剪強(qiáng)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(jìn)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(shí)產(chǎn)生表面裂紋和減少金屬在流入定徑帶時(shí)的非接觸變形，同時(shí)也減少在高溫下擠壓時(shí)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(qiáng)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(shí)，端面入口角應(yīng)取銳角，但近來(lái)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(gè)最基本的結(jié)構(gòu)要素以外，鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)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(guò)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(guò)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(xì)論述。

二、模具的外形尺寸及其標(biāo)準(zhǔn)化

    此處主要論述常用棒材模、管材模以及實(shí)心斷面型材模的外形結(jié)構(gòu)、尺寸及其標(biāo)準(zhǔn)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(mén)討論。
    1)外形結(jié)構(gòu)
    根據(jù)擠壓機(jī)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(jī)上采用來(lái)擠壓各種斷面形狀的型材，其優(yōu)點(diǎn)是具有足夠的強(qiáng)度，可節(jié)省模具材料。

    (2)帶凸臺(tái)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(fù)雜的型材。雖然在制造時(shí)消耗的鋼材略有增加，但使用壽命可大大延長(zhǎng)。

    (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(lái)擠壓橫斷面上帶有突出部分的形狀復(fù)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(diǎn)是模具在壓型嘴內(nèi)裝配時(shí)，需要帶有自鎖錐體(約4°的錐度)，這會(huì)使得模孔的修理和擠壓后由壓型嘴內(nèi)取出模子的操作變得復(fù)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(dāng)大的簡(jiǎn)單型材。因?yàn)椴粠|，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(dǎo)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(gè)整體(圖4—3—2(e))。這種結(jié)構(gòu)的模具主要用來(lái)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(zhǎng)，型材斷面的外接圓應(yīng)超過(guò)擠壓筒直徑的0.6倍，在7.5～20MN噸臥式擠壓機(jī)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(qiáng)式整體模具(圖4—3—2(f))。這種結(jié)構(gòu)的模具主要用來(lái)擠壓帶有長(zhǎng)懸臂部分的與異形壓型嘴或?qū)Ｓ脡|、環(huán)配合使用。因?yàn)榧庸?fù)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(qiáng)度確定，同時(shí)，還應(yīng)考慮系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，以便管理和使用。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)擠壓機(jī)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、模孔外接圓的直徑、型材斷面上是否有影響模具和整套工具強(qiáng)度的因素等來(lái)選擇模具外形尺寸。
    為了保證模具所必需的強(qiáng)度，推薦用以下的公式來(lái)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(qiáng)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(duì)中、小型擠壓機(jī)H_模取25～80 mm，對(duì)于80MN以上的大型擠壓機(jī)，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(shí)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(guò)大，則模架靠緊擠壓筒時(shí)，模子容易從模支承中掉出來(lái)，因此一般取為l°30′～4°。帶倒錐體裁模子在操作時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)化和系列化

    實(shí)際生產(chǎn)中，在每臺(tái)鋁材擠壓機(jī)上歸整為幾種規(guī)格的模具，即擠壓模具實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。
標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的必要性：
(1)減少模具設(shè)計(jì)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(qiáng)，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(biāo)準(zhǔn)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(jī)上允許生產(chǎn)的所有規(guī)格產(chǎn)品品種模具的強(qiáng)度要求；
(3)能滿足制造工藝的要求。
一般情況下，每臺(tái)擠壓機(jī)均采用2～4種規(guī)格的外圓直徑D_模和厚度H_模的標(biāo)準(zhǔn)模子，(見(jiàn)表4—3—1所示)。 

表4-3—1模具外形標(biāo)準(zhǔn)尺寸表(參考用)