胡逢键
江门市诚昌铝业有限公司 广东江门 529095
摘要：高效散热铝型材，料在生活生产当中具有非常广泛的应用场景和空间。本文通过对高效散热铝型材料的挤压模具结构尺寸进行分析和讨论，基于目前的发展现状和设计原理就如何高效进行高效散热铝型材料挤压模具的生产和制造提出了一些改进措施和意见。
关键词：高效；散热铝型材；挤压模具；分流模
引言：铝合金具有质量轻，强度高，散热性能好等诸多优点，因此被广泛的应用于生产和生活当中。对于高效散热铝型材料而言，一般设计为高倍齿型的铝合金结构，具有非常突出的导热性能，在各行各业都有应用[1]。由于高校散热铝型材料的高位池型的特殊结构具有较高的工艺精度要求，因此对履行材料的模具设计人员提出了非常高的要求。需要对高效散热铝型材料的加工流程和工艺环节进行详细的分析，合理优化工艺措施和参数，提高加工的质量和效率，才能够得到散热效果最为理想的高效散热铝型材料。
一、铝型材挤压模具技术发展概况
铝材挤压的模具发展在我国目前处于初步发展阶段。判断铝型材料挤压模具的方案是否可行，主要可以从产品质量，生产效率和挤压工具的使用寿命和稳定性三个方面进行考虑。其中挤压模具的生产工艺起着至关重要的决定性作用。目前我国铝型材挤压模具的发展存在着挤压能力小，模具结构设计简单，产品形状单一等问题。导致生产的铝型材料具有变形合金软尺寸较小，结构简单等问题。严重制约着我国铝合金材料的发展和进步。近年来随着材料学科的不断发展，铝型材料压模具的技术也得到了一定的提升和进步。高效散热铝型材料的挤压，模具也在不断的朝着大型化、复杂化、精密、多规格、多用途等方面发展。因此这就对挤压模具的设计和生产提出了更高的要求和标准。可喜的是，近年来我国成功的研制出多种型号结构的挤压模具，例如成功的研发出了 σb 达 1500MPa 以上的高级耐热高强度工模具材料的挤压工具。这些挤压工具具有安装简单、先进可靠、结构尺寸复杂，规格大等诸多优点。对提升我铝合金材料的发展起到了非常重要的促进作用。
但是不能否认是目前我国的挤压模具，尤其是大型挤压模具，仍然和国际先进水平存在着较大的差距。生产出的挤压模具在寿命、精度和可靠性方面都存在着一定的落后，甚至代差仍然需要加大资金投入和研发力度。
二、散热器结构分析
目前最为常用的高效散热铝型材料指高倍齿形铝合金结构材料如图1所示。这种高效散热铝型材主要特点详细如下所示：
（1）散热器的结构一般为空心铝合金材料，同时具有高倍密度的齿形结构；
（2）在高效散热铝型材的空心部分，需要通过高精度的螺丝进行固定装配及安装精度一般要求在±0.1毫米；
（3）再安装高效散热铝型材，要时需要保证结构不发生变形；这种高效散热铝型材料的外部齿轮和中心部位的厚度不一样，且外形长度超过了200毫米，因此具有非常高的难度系数在进行，变形容许误差为±0.2毫米；
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三、散热器挤压模具设计
根据图一所示，这种散热型材料具有23个高密度齿轮，两个齿轮之间的间距为5.5mm。根据散热器型材悬臂处舌比公式为：（23.8/4.83=5.1>3），计算可以发现在散热器的齿轮和底盘接触截面为最薄弱，截面同时也是最危险的截面。因此，在生产过程中需要对该危险截面进行加厚处理，提高安全系数。由于散热器的各个部位的截面面积不同，因此会形成不同的流量和流速，在挤压生产过程当中相同的外力压力作用下，会使得散热器铝料会向截面大的地方流转。这样就会导致在截面小的地方铝材不足，甚至出现缺料空洞等现象。另外在在模具挤压时，空心部分的流速比实心部分要慢，齿轮部分的流速比齿轮部分的要慢。因此在进行挤压模具设计是需要考虑到流转速度和流量之间的不等关系。
3.1 模具结构的布局
基于上述分析，我们这边可以对模具结构的布局进行设计。首先由于高效散热铝型材空心结构，因此我们需要对模具设计为分流模型结构，即分为上模和下模组合结构。根据散热模型的内外结构尺寸，我们最终选择2000吨的 Φ205mm挤压筒进行内镜的挤压生产，用 Φ190mm的挤压筒作为进料孔挤压。与此考虑到高效散热铝型材的结构强度，我们需要对上下膜的具体厚度进行按比例分配，根据计算分配系数为 0.6:0.4，能够取得最佳的散热效果和精度保障。在进行挤压时，考虑到散热器的缩水会比正常的履行材料要大，因此在设计时应当按照1:1.0127缩放系数进行空心部分和齿轮部分的按比例放大。高效散热铝型材，料的空心部分的摩擦力会较实性部分大，因此在进行孔的设计是需要加大两侧的流量来保证中心执行部位不会因为摩擦力的较小而出现出料的问题。通过采用两个孔来进行分流，以此减少流量提高时间部位的进孔流量，使得整个金属流量与流速处于平衡状态，保证散热型铝材的密度均匀。
3.2 挤压模具型孔尺寸
通过对挤压模型的结构布局确定之后，此为基础进行挤压模型孔尺寸的确定。
3.2.1 模芯尺寸
由于在整个高效散热铝型材料的中心部位，其具有较高的精度要求，因此在进行挤压模型孔尺寸确定时，我们需要将精度误差控制在±0.2毫米，要求CNC粗加工预留0.05毫米的尺寸，便于进行精加工处理。
3.2.2 下模型孔尺寸
架模型是在整个模型结构当中较重要的一个部位，其中有几处厚处加栏基。因此，需要用慢走丝的方式进行加工。
3.2.3 模具工作带设计
模具工作带的布局会对整个铝料的流量平衡性具有非常重要的调节作用，因此在进行模具工作带设计时需要对高效散热铝型材料的壁厚不均匀等情况进行充分考虑。根据空心部分和尺部摩擦力大小不均匀而采用短工作带的设计尺寸，此来便于配合进哭辽的流量来使得整个工作带长度处于平衡流速状态，使得挤压时出料和进料能达到一致性。
四、挤压模具加工工艺
4.1 上模与下模的加工工艺
由于上模和下模的厚度和尺寸不同，因此再进行上模，项目加工时需要通过3D模型来进行CNC5轴高精度加工，以保证模芯的精度，满足工业要求。因为上模和下模的加工精度要求，上下模的铜芯加工精度都应当控制在0.05毫米范围之内，以慢走丝的基准面为中心来进行分加工。通过CNC数控机床的设备进行粗精加工来，避免因为手工加工而出现的人为误差导致的高低偏差等缺点。在进行慢走丝加工切割时呢，需要保证加工的精度和垂直度，以此来尽量减少加工过程的抛光工作量，提高挤压模具的生产效率。在上下模具加工完成之后，经检验合格方可出货。
4.2 工艺安排
加工工艺安排需要保证CNC精加工台车能够重新加工，同时需要保证基准面的垂直度和光洁度，以此来提高分馏孔的对称性。上下模具的螺丝孔和捎钉必须要保持同一位置，均由CNC加工台车完成，铣削基准面平面度需要控制在 0.05mm范围之内。
在对上下模进行电火花加工时，应当严格按照设计图纸要求进行加工。电火花的电流应当控制在3A的合适范围之内，工作电极的加工由CNC 完成。保证加工完成的上下模倒角之处，不存在尖角。
4 结束语
本文根据笔者的实际工作经验，采用先进的数控机床 CNC精加工工艺来进行高效散热铝型材的挤压模具设计。该挤压模具，能够有效的提高精加工的误差减少材料浪费，缩短交货时间，具有非常好的参考价值。
参考文献：
[1]余海波,邢阳,满士国,谢兰文. 高效散热铝型材的挤压模具设计与制造[A]. 中国有色金属加工工业协会.2018年中国铝加工产业年度大会论文集[C].中国有色金属加工工业协会:中国有色金属加工工业协会,2018:5.
[2]郧鹏,邓汝荣.典型电动机外壳铝型材挤压模的设计与制造[J].轻合金加工技术,2016,44(01):37-40.
[3]王刚, 大型复杂截面铝合金型材挤压模具先进设计制造技术开发与应用. 山东省,龙口市丛林铝材有限公司,2014-12-05.