一、挤压模结构要素的设计
(1)模角α
模角α是挤压模设计中的一个最基本的参数，它是指模子的轴线与其工作端面之间所构成的夹角。
模角α在挤压过程中起着十分重要的作用，其大小对挤压制品的表面品质与挤压力都有很大影响。平模的模角α等于90°其特点是在挤压时形成较大的死区，可阻止铸锭表面的杂质、缺陷、氧化皮等流到制品的表面上，以获得良好制品表面。采用平模挤压时，消耗的挤压力较大，模具容易产生变形，使模孔变小或者将模具压坏。从减少挤压力、提高模具使用寿命的角度来看，应使用锥形模。根据模角α与挤压力的关系，当α=45°～60°时，挤压力出现最小值，但当α=45°～50°时，由于死区变小，铸锭表面的杂质和脏物可能被挤出模孔而恶化制品的表面品质。因此，挤压铝合金用锥形模的模角一般可取45°～65°。
为了兼顾平面模和锥形模的优点，出现了平锥模和双锥模，如图4—3—1(c)、(e)所示。双锥模的模角为：α1 60°～65°：α2 =10°～45°。在挤压铝合金管材时，为提高挤压速度，最好取α2 =10°～l3°。
挤压铝合金型材多采用平面模，因其加工比较简单，锥模主要用来挤压铝合金管材。
图为：铝材挤压模具分流桥设计示意图
(2)定径带长度h
定和直径d
定 定径带又称工作带，是模子中垂直模子工作端面并用以保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段。
定径带直径d
定是模子设计中的一个重要基本参数。设计d
定大小的基本原则是：在保证挤压出的制品冷却状态下不超出图纸规定的制品公差范围的条件下，尽量延长模具的使用寿命。影响制品尺寸的因素很多，如温度、模具材料和被挤压金属的材料，制品的形状和尺寸，拉伸矫直量以及模具变形情况等，在确定模具定径带直径时一般应根据具体情况着重考虑其中的一个或几个影响因素。D
定的计算方法将在下文中分别叙述。
定径带长度矗宦也是模具设计中的重要基本参数之一。定径带长度h定过短，制品尺寸难于稳定，易产生波纹、椭圆度、压痕、压伤等废品。同时，模子易磨损，会大大降低模具的使用寿命。定径带长度矗常过长时，会增大与金属的摩擦作用，增大挤压力，易于粘结金属，使制品的表面出现划伤、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷。
定径带长度危害应根据挤压机的结构形式(立式或卧式)，被挤压的金属材料，产品的形状和尺寸等因素来确定。不同产品模具工作带危常的确定方法，将在下文中分别叙述。
(3)出口直径d
出或出口喇叭锥
模子的出口部分是保证制品能顺利通过模子并保证高表面品质的重要参数。若模子出口直径d
出过小，则易划伤制品表面，甚至会引起堵模，但出口直径d
出过大，则会大大削弱定径带的强度，引起定径带过早地变形、压塌、明显地降低模具的使用寿命。因此，在一般情况下，出口带尺寸应比定径带尺寸大3～6 mm，对于薄壁管或变外径管材的模子此值可适当增大。为了增大模子的强度和延长模具的使用寿命，出口带可做成喇叭锥。出口喇叭锥角(从挤压型材离开定径带开始时)可取l°30′～l0°出(此值受锥形端铣刀角度的限制)。特别是对于壁厚小于2 mm而外形十分复杂的型材模子，为了保证模具的强度，必须做成喇叭出口。有时为了便于加工，也可设计成阶梯形的多级喇叭锥。
为了增大定径带的抗剪强度，定径带与出口带之间可以20°～45°的斜面或以圆角半径为1.5～3 mm的圆弧连接。
(4)人口圆角r
入 模子的入口圆角是指被挤压金属进入定径带的部分，即模子工作端面与定径带形成的端面角。制作人口圆角r
入可防止低塑性合金在挤压时产生表面裂纹和减少金属在流入定径带时的非接触变形，同时也减少在高温下挤压时模子棱角的压塌变形。但是，圆角增大了接触摩擦面积，可能引起挤压力增高。
模子入口圆角r
入值的选取与金属的强度、挤压温度和制品尺寸、模子结构等有关。挤压铝及其合金时，端面入口角应取锐角，但近来也有些厂家，在平面模人口处做成r
入 0.2～0.75 mm的入口圆角；在平面分流组合模的入口处做成r
入0.5～5 mm的入口圆角。
(5)其他结构要素
除了上述几个最基本的结构要素以外，铝合金挤压模具设计结构要素还包括有：阻碍角、止推角(或促流角)、阶段变断面型材模中的“料兜”、过渡区、组合模的凸脊结构、分流孔和焊合的形状、结构和尺寸以及穿孔针的锥度和过渡形式、模子的外廓形状和尺寸等，这些要素的确定原则将在下文中分别详细论述。
二、模具的外形尺寸及其标准化 此处主要论述常用棒材模、管材模以及实心断面型材模的外形结构、尺寸及其标准化。空心型材用模具和其他特殊结构和用途的模具将在后面的有关章节中专门讨论。
1)外形结构
根据挤压机的结构形式、吨位、模架结构、制品的种类和形状等不同，目前广泛采用的有以下几种不同外形结构的挤压模。
(1)带倒锥体的锥模。它与模垫一起安装在模支承内(图4—3—2(a))。这种外形结构的模具获得了广泛的应用，在7.5～20MN卧式挤压机上采用来挤压各种断面形状的型材，其优点是具有足够的强度，可节省模具材料。
(2)带凸台圆柱形模具。它直接安装在压型嘴内而不需使用模垫(图4—3—2(b))。这种结构的模具主要用于挤压横断面形状不太复杂的型材。虽然在制造时消耗的钢材略有增加，但使用寿命可大大延长。
(3)带正锥体的锥模。它直接安装在压型嘴内而不需使用模垫(图4—3—2(c))。这种结构的模具用来挤压横断面上带有突出部分的形状复杂的型材。为了增大支承面，需要制造专用的异形压型嘴。其主要缺点是模具在压型嘴内装配时，需要带有自锁锥体(约4°的锥度)，这会使得模孔的修理和挤压后由压型嘴内取出模子的操作变得复杂化。
(4)带倒锥体的锥形中间锥体压环模(图4—3—2(d))。变种结构的模具主要用于抗震横断面积相当大的简单型材。因为不带模垫，模具直接安装在普通的非异形压型嘴内，增大了模子的弯曲和压缩应力，可能导致模子的损坏。这种结构的模具应用范围较窄。
(5)带倒锥的圆柱一锥形模具。模子与模垫做成一个整体(图4—3—2(e))。这种结构的模具主要用来挤压断面带有悬臂部分(悬臂的高宽比由3：1到6：1)的型材。由于悬臂较长，型材断面的外接圆应超过挤压筒直径的0.6倍，在7.5～20MN吨卧式挤压机上，这种结构的模子与专用的异形压型嘴配套使用。
(6)按模支承的外形尺寸制造的加强式整体模具(图4—3—2(f))。这种结构的模具主要用来挤压带有长悬臂部分的与异形压型嘴或专用垫、环配合使用。因为加工复杂，成本较高，所以这种结构的模具只有在特殊需要的情况下才使用。
2)外形尺寸的确定原则
模具的外形尺寸是指模子的外圆直径D
模和H
模以及外形锥角。模具外形尺寸主要由模具的强度确定，同时，还应考虑系列化和标准化，以便管理和使用。具体来说，应根据挤压机的结构形式和吨位、挤压筒的直径、型材在模子工作平面上的布置、模孔外接圆的直径、型材断面上是否有影响模具和整套工具强度的因素等来选择模具外形尺寸。
为了保证模具所必需的强度，推荐用以下的公式来确定模具的外圆直径：
D模≈(0.8～1.5)D筒
铝材模具的H模取决于制品的形状、尺寸和挤压吨位、挤压筒的直径以及模具和模架的结构等。在保证模具组件(模子+模垫+垫环)有足够的强度的条件下，模具的厚度H模尽量薄，规格应尽量少，以便于管理和使用。一般情况下，对中、小型挤压机H模取25～80 mm，对于80MN以上的大型挤压机，H模可取80～150 mm。
模子的外形锥度有正锥的和倒锥的两种，带正锥的模子在装模时顺着挤压方向放人模支承里，为便于装卸，锥度不能太小，但锥度过大，则模架靠紧挤压筒时，模子容易从模支承中掉出来，因此一般取为l°30′～4°。带倒锥体裁模子在操作时，逆着挤压方向装到模支承中，其外圆锥度为3°～l5°，一般情况下可取6°～l0°，为了便于加工，在锥体的尾部一般加工出10 mm左右的止口部分。
3)外形尺寸的标准化和系列化
实际生产中，在每台铝材挤压机上归整为几种规格的模具，即挤压模具实现了标准化和系列化。
标准化、系列化的必要性：
(1)减少模具设计与制造的工作量，降低产品成本，缩短生产周期，提高生产效率；
(2)通用性大，互换性强，只需配备几种规格的模支承或模架，可节省模具钢，容易备料，便于维修和管理；
(3)标准化有利于提高产品的尺寸精度。
确定模具系列的基本原则：
(1)便于装卸、大批量生产，能满足大生产的要求；
(2)能满足该挤压机上允许生产的所有规格产品品种模具的强度要求；
(3)能满足制造工艺的要求。
一般情况下，每台挤压机均采用2～4种规格的外圆直径D模和厚度H模的标准模子，(见表4—3—1所示)。
表4-3—1模具外形标准尺寸表(参考用)
| 挤压机能力 /MN | 挤压筒直径 /mm | 外径D /mm | 厚度H /mm | 外锥度α /(°) |
| 7.5 12～15 20～25 30～36 50～60 120～125 200 80/95 | φ105，φll5,φ130 φ115,φ130,φ150 φ170,φ200,φ230 φ270,φ320,φ370 φ300,φ360,φ420,φ500 φ500,φ600,φ800 φ650,φ800,φ1100 φ420，φ500，φ580 | φ135,φ150,φ180 φ150,φ180,φ210,φ250 φ210,φ250,φ360,φ420 φ250,φ360,φ420,φ560 φ360,φ420,φ560,φ670 φ570，φ670，φ900,φ1300 φ570,φ670,φ900,φ1300,φ1500 φ500,φ600,φ700,φ900，φllOO | 20,35,50 35,50,70 50.70.90 50,70,90 60,80,90 80,120,150,180 120,150,200,260 70,120,150 | 3 3 3 3 6 10 10，15 lO |
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