鋁合金門窗模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、說(shuō)明 欲獲取全套論文請(qǐng)點(diǎn)擊以下鏈接下載：豆丁上面供預(yù)覽。刪去了論文中的圖片。完整的論文該有的圖都有。包括開(kāi)題報(bào)告；翻譯；答辯的 PPT；大部分有 PCB 或 DWG 文件=。目目 錄錄1緒論緒論.12選取鋁合金門窗的材料選取鋁合金門窗的材料.24鋁合金門窗截面分析鋁合金門窗截面分析.3擠壓件的尺寸分析 .35模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).4?？椎呐渲?4模具的工作條件及其結(jié)構(gòu)分析 .7制定擠壓件截面圖 .8確定擠壓方式 .9確定擠壓件的毛邊形式的尺寸 .9確定擠壓件所用的坯料的形狀和尺寸 .9確定擠壓時(shí)所需的擠壓力，選擇擠壓設(shè)備 .9根據(jù)熱擠壓件的尺寸，設(shè)計(jì)擠壓模具的工作部分 .10設(shè)計(jì)上模結(jié)構(gòu)

2、.10設(shè)計(jì)下模結(jié)構(gòu) .115.8.3 ?？壮叽绲脑O(shè)計(jì).13?？卓盏督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).145.8.6 焊合室設(shè)計(jì).165.9 強(qiáng)度校核.175.9.1 分流橋彎曲應(yīng)力的校核.175.9.2 分流孔道抗剪應(yīng)力的校核.17模芯的強(qiáng)度校核.18選擇模具材料 .18模具材料的熱處理 .19完成模具設(shè)計(jì)的實(shí)體圖 .21設(shè)計(jì)緊固支撐上模和下模的零部件 .21設(shè)計(jì)擠壓模具的定位機(jī)構(gòu)和配合導(dǎo)向裝置 .21選定合適的擠壓速度和擠壓溫度 .226模具的合理使用模具的合理使用.227結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ).23謝謝辭辭.23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).241 1緒論緒論發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，3日益受到人們的重視和關(guān)注。 “模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝

3、裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。一

4、般模具國(guó)內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長(zhǎng)壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來(lái)模具進(jìn)口量已超過(guò)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國(guó)產(chǎn)化的繁重任務(wù)。 擠壓成形是一種精密常用的工件成形技術(shù), 具有切削加工無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn), 如工件的力學(xué)性能好, 生產(chǎn)率高和材料利用高, 特別適合于大批量生產(chǎn)。 近幾年來(lái)，擠壓設(shè)備發(fā)展迅猛，具體地說(shuō)，擠壓機(jī)臺(tái)數(shù)急劇增加，壓力不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)型式不斷更新，自動(dòng)化程度不斷提高，液壓擠壓機(jī)得到廣泛應(yīng)用。在擠壓機(jī)本體方面，近年來(lái)國(guó)外發(fā)展了鋼板

5、組合框架和預(yù)應(yīng)力“T”型頭板柱結(jié)構(gòu)機(jī)架和預(yù)應(yīng)力混泥土機(jī)架，大量采用扁擠壓筒、活動(dòng)模架和內(nèi)置式獨(dú)立穿孔系統(tǒng)。在傳動(dòng)形式方面發(fā)展了自給油傳動(dòng)系統(tǒng)，甚至7296MN大型擠壓機(jī)上也采用了油泵直接傳動(dòng)裝置。現(xiàn)代擠壓機(jī)及其輔助系統(tǒng)的工作都采用了PLC（程序邏輯控制）系統(tǒng)；采用了記憶磁帶和帶模擬曲線的卡片控制系統(tǒng)或穿孔卡片控制系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)了速度自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了等溫-等速擠壓、工模具自動(dòng)快速裝卸、乃至全機(jī)自動(dòng)控制。擠壓機(jī)的機(jī)前設(shè)備（如長(zhǎng)坯料自控加熱爐、坯料熱切裝置和坯錠運(yùn)送裝置等）和機(jī)后設(shè)備（如牽引裝置、淬火裝置、前梁鋸、活動(dòng)工作臺(tái)、冷床和橫向運(yùn)輸裝置、拉伸矯直機(jī)、成品鋸、人工時(shí)效爐等）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和連續(xù)

6、化生產(chǎn)。 鋁型材是擠壓的主要產(chǎn)品，隨著航空工業(yè)和其它工業(yè)部門的飛速發(fā)展，特別是建筑工業(yè)及民用事業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋁合金型材的要求不僅數(shù)量增加、規(guī)格擴(kuò)大、品種增多，而且其形狀日見(jiàn)復(fù)雜，并廣泛用來(lái)制造承受重載的整體結(jié)構(gòu)件。2 2選取鋁合金門窗的材料選取鋁合金門窗的材料 目前，在擠壓鋁合金時(shí)，最常使用的熱加工工模具鋼有鉬鋼和鎢鋼兩大類，鉬鋼具有較好的導(dǎo)熱性，對(duì)熱裂紋不太敏感，韌性較好，其典型代表5CrNiMo鋼；鎢鋼具有較好的耐高溫性能，但韌性較低，其典型鋼種為3CrW8V。 3CrW8V鋼廣泛地用來(lái)制造重載荷模具，這種鋼是含碳量為03%0.4%的Cr-W系的一種亞共析奧氏體合金鋼。它的特點(diǎn)是具有很高的室

7、溫強(qiáng)度性能：當(dāng)溫度為650時(shí)，s仍可保持1100MPa，HRC可達(dá)47。但超過(guò)650時(shí)，強(qiáng)度和硬度值則急劇下降。實(shí)驗(yàn)研究表明，3CrW8V鋼的上述性能隨鋼材中的碳含量的增加而提高。由于3CrW8V鋼的化學(xué)成分和生產(chǎn)、使用條件在各國(guó)存在差異，所以，其熱處理工藝也不盡相同，因此所得到的性能也有區(qū)別。3CrW8V鋼的另一個(gè)特點(diǎn)是熱處理后具有良好的耐磨性和符合模具使用要求的熱疲勞強(qiáng)度4。鋁的最大優(yōu)勢(shì)是質(zhì)量輕，比重僅是銅的三分之一，鋁資源遠(yuǎn)較銅豐富，成本也遠(yuǎn)低于銅。鋁散熱器以其在材料輕量化上的明顯優(yōu)勢(shì)，在轎車與輕型車領(lǐng)域逐步成為首選材料1?？紤]到環(huán)保等因素，國(guó)外轎車配套的散熱片多為鋁制品。在歐洲新型的轎

8、車中，鋁散熱器占有的比例平均為 64。因此，最終選擇 6063鋁合金作為水箱散熱片的材料，所設(shè)計(jì)的模具亦是針對(duì)擠壓 6063 鋁合金型材而進(jìn)行的。6063 鋁合金擠壓型材在退火狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度為 98196Mpa；此時(shí)相對(duì)伸長(zhǎng)率下降不大（由 2325下降到 1520） 。合金在 160170下經(jīng)過(guò)人工時(shí)效可以得到更大的強(qiáng)化效果2。此時(shí)，抗拉強(qiáng)度提高到269.5235.2Mpa。鋁合金熱擠壓時(shí)最大的擠壓比為 1000。3鋁合金型材工藝流程圖圖 1鋁合金型材加工工藝流程圖4 4鋁合金門窗截面分析鋁合金門窗截面分析擠壓件的極限成形尺寸取決于被擠壓材料是否破裂和失穩(wěn)、模具的強(qiáng)度以及擠壓過(guò)程中的潤(rùn)滑和操

9、作條件。給出必要的擠壓斜度，即為熱擠壓件出模設(shè)置的模壁斜度（若采用卸料裝置，也可以不給出擠壓斜度）。由于有了擠壓斜度，使擠壓件在模腔內(nèi)的摩擦阻力大大減少，從而能較方便地將擠壓件從凹模型腔內(nèi)取出。熱擠壓件如果平面尺寸較大且不高，金屬就容易壓入或擠入熱擠壓模的型腔，也容易從模具型腔內(nèi)取出，擠壓斜度就可以小些。但當(dāng)下頂出裝置頂出行程不能將擠壓件頂出模具型腔高度的2/3時(shí)，則還應(yīng)給出1030的擠壓斜度。 在保證質(zhì)量的前提下，給出最小的機(jī)械加工余量和公差（對(duì)于要求不高的一般機(jī)械零件，可以不給出加工余量，而直接擠壓出符合要求的產(chǎn)品零件或部分加工半成品）。 熱擠壓時(shí)，要將帶通孔的空心擠壓件一次擠壓出來(lái)很困難

10、。通常先將坯料擠成杯形零件，留下一定厚度的擠壓余量，待下一道工序?qū)⑵錄_下而制成帶通孔的空心擠壓件。擠壓余量厚度過(guò)薄，會(huì)使金屬流動(dòng)困難，擠壓力提高。擠壓余量厚度過(guò)大，會(huì)使材料利用率降低，需要的沖孔力增大，且沖孔時(shí)易使擠壓件產(chǎn)生變形。 擠壓件截面過(guò)度處必須設(shè)計(jì)成圓角，并給出適當(dāng)半徑。圓角半徑越小，金屬材料在此處的流動(dòng)性就越差，也就越難充滿模具型腔，還會(huì)使熱擠壓模型腔的相應(yīng)部位嚴(yán)重磨損。熱擠壓時(shí)在圓角半徑過(guò)小處，由于應(yīng)力集中會(huì)產(chǎn)生裂縫，以致熱擠壓模型腔破裂。所以，在保證產(chǎn)品零件要求的前提下，熱擠壓件的圓角半徑應(yīng)盡量取大。 金屬坯料隨著加熱溫度的升高，其強(qiáng)度極限降低，塑性提高。所以為了降低擠壓力，擠壓

11、溫度總是越高越好。加熱到1500C2000C復(fù)合擠壓時(shí)，擠壓力可比室溫時(shí)減少10%；加熱到1000C2000C反擠壓時(shí)，擠壓力可比室溫時(shí)減少20%40%。一般情況下，低溫溫?cái)D壓可減少變形抗力15%，中溫及高溫溫?cái)D壓的變形抗力可減少到室溫時(shí)的。有色金屬溫?cái)D壓時(shí)，加熱溫度對(duì)擠壓力的影響，也是很明顯的。對(duì)純鋁，如將室溫200C時(shí)的擠壓力設(shè)為100%，那么在1500C時(shí)的擠壓力為59%，2000C時(shí)的擠壓力為41%2。4.1 擠壓件的尺寸分析 擠壓件的尺寸及偏差是由模具、擠壓設(shè)備和其他有關(guān)工藝因素決定的。其中受模具尺寸變化的影響很大，而影響模具尺寸變化的原因有模具的彈性變形、模具的溫升、模具的材料以及

12、模具的制造精度和模具磨損等。而對(duì)于如圖 2 所示的帶有大懸臂的鋁合金門窗，由于其舌比大于 3，采用普通的平模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在型材擠壓時(shí)極易造成模齒從齒根部斷裂，致使模具報(bào)廢。因此，對(duì)于大懸臂的散熱器型材，必須改變常用的設(shè)計(jì)方案，以避免上述斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。圖 3鋁合金門窗截面圖如圖即為某帶有大懸臂的鋁合金門窗型材的截面設(shè)計(jì)圖。從圖中可以看出該鋁合金門窗型材截面外形長(zhǎng)度為 mm，高度為 mm，共計(jì)有 5 個(gè)齒片呈圓弧狀分布，齒片高度相同，間距分別為 18.0mm， 。齒根部厚度為 mm，頂部厚度為 1.5mm，該懸臂較長(zhǎng)，伸出量為 25.5mm。從圖中標(biāo)注的尺寸可以計(jì)算出該鋁合金門窗模具型材懸臂處舌比

13、為：（1.5）/（18）=1，各齒間存在著危險(xiǎn)斷面。并且鋁合金門窗底部臂厚亦較小，只有 1.5mm,這也增大了危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)。5 5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.5.1 1?？椎呐渲媚？椎呐渲?根據(jù)型材的橫斷面形狀和尺寸，我們合理的選擇了模孔的配置方式，單孔模配置。根據(jù)對(duì)于坐標(biāo)軸的對(duì)稱程度可將型材分為三類：即橫斷面對(duì)稱于兩個(gè)坐標(biāo)軸的型材，此種型材對(duì)稱性最好；斷面對(duì)稱于一個(gè)坐標(biāo)軸的型材，此種型材的對(duì)稱性次之；橫斷面不對(duì)稱的型材，此種型材對(duì)稱性差。 在設(shè)計(jì)單孔模時(shí)，對(duì)于橫斷和兩個(gè)坐標(biāo)軸相對(duì)稱（或近似對(duì)稱）的型材，其合理的模孔配置是應(yīng)使型材斷面的重心和模子的中心相重合。如圖 2 所示： 在擠壓橫斷

14、面尺寸對(duì)于一個(gè)坐標(biāo)軸相對(duì)稱的型材時(shí)，如果其緣板的厚度相等或彼此相差不大時(shí)，那么模孔的配置應(yīng)使型材的對(duì)稱軸通過(guò)模子的一個(gè)坐標(biāo)軸，而使型材斷面的重心位于另一個(gè)坐標(biāo)軸上。如圖 3 所示： 對(duì)于非對(duì)稱性的型材和壁厚差別很大的型材，若采用上述原則配置?？祝瑢⑹剐筒臄嗝娴闹匦牡侥Ｗ又行牡木嚯x增大，而把?？孜恢靡频侥Ｗ拥倪吘壣?。同時(shí)，很難保證型材各個(gè)部位的流動(dòng)速度均勻，還要制造通道移位的專用工藝裝備（模墊、壓型嘴、導(dǎo)向裝置等） 。 因此對(duì)于各部分壁厚不等的型材和不對(duì)稱的型材，必須將型材的重心相對(duì)于模子的中心作一定距離的移動(dòng)，應(yīng)盡可能地使難于流動(dòng)的壁厚較薄的部位靠近模子的中心，盡量使金屬在變形時(shí)的單位靜壓力相

15、等。如圖 4 所示：對(duì)于緣板厚度比雖然不大、但截面形狀十分復(fù)雜的型材應(yīng)將型材截面外接圓的中心布置在模子中心線上（圖 5a） ，對(duì)于擠壓系數(shù)很大，擠壓有困難或流動(dòng)很不均勻的某些型材可采用平衡模孔（在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾右粋€(gè)輔助?？椎姆椒ǎ?（圖 5b）或增加工藝余料的方法（圖 5c）或采用合理調(diào)整金屬流速的其它措施來(lái)改善擠壓條件，保證薄壁緣板部分的拉力最小，改善金屬流動(dòng)的均勻性，以減少型材橫向和縱向幾何形狀產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及撕裂等現(xiàn)象。為了防止型材由于自重而產(chǎn)生扭擰和彎曲，應(yīng)將型材大面朝下，增加型材的穩(wěn)定性（圖 5d） ?？傊?，單孔型材?？椎牟贾?，應(yīng)盡量保證型材各部分金屬流動(dòng)均勻，在 x軸上下方和

16、 y 軸左右方的金屬共給量應(yīng)盡可能相近，以改善擠壓條件，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)，也應(yīng)考慮模具的強(qiáng)度和流速，有時(shí)也采用多孔模擠壓。圖 2 軸對(duì)稱型材?？椎呐渲脠D 3 對(duì)稱于一個(gè)坐標(biāo)軸而緣板厚度比不大的型材模模孔的布置圖 4 不對(duì)稱和緣板厚度比大的型材?？椎呐渲?.25.2 模具的工作條件及其結(jié)構(gòu)分析模具的工作條件及其結(jié)構(gòu)分析在擠壓過(guò)程中，模具的工件條件是十分繁重的，擠壓產(chǎn)品的規(guī)格大，形狀復(fù)雜，尺寸精度要求較高。下面簡(jiǎn)單分析一下鋁合金擠壓模具的工作條件：（1）承受長(zhǎng)時(shí)間高溫作用。金屬的熱擠壓是在高溫下進(jìn)行的。擠壓前的鑄錠加熱溫度，鋁合金為 400450，加上在擠壓過(guò)程中由于摩擦生熱與變形功熱效應(yīng)產(chǎn)生

17、的溫升，更提高了金屬的變形溫度。直接與高溫鑄錠接觸，并參與變形的模具的表面溫度有時(shí)局部會(huì)高達(dá) 550，承受高溫作用的時(shí)間一般為幾分鐘到幾十分鐘，對(duì)于擠壓速度慢的難變形鋁合金來(lái)說(shuō)，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)以上。長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用，大大地惡化了金屬與工具之間的摩擦條件，降低了工模具材料的強(qiáng)度，以至于產(chǎn)生塑性變形，加速其破損。（2）承受長(zhǎng)時(shí)間高壓作用。為了實(shí)現(xiàn)擠壓變形，金屬和工具都需要承受很高的壓力。模具在擠壓時(shí)需要承受很高的單位壓力，加上高溫和長(zhǎng)時(shí)間的作用，有時(shí)甚至?xí)^(guò)模具材料的許用應(yīng)力而損壞。（3）承受高溫高壓下的高摩擦作用。鋁合金在擠壓時(shí)的主要特點(diǎn)之一是極易與模具表面產(chǎn)生“粘結(jié)”作用，即在高溫高壓作用下

18、，合金中的 Mn、Si 等溶質(zhì)子滲透到模具表面層而產(chǎn)生焊合作用。在高溫高壓作用下，這些粘附的金屬層不斷形成，又不斷被破壞，經(jīng)多次反復(fù)磨損，而引起模具失效3。對(duì)于這種大懸臂的鋁合金門窗型材模具，若采用普通平模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其底部壁厚與齒部壁厚相差懸殊，而懸臂又比較長(zhǎng)，使葉片底部的擠壓阻力極大，致使危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)增大，使模具的擠壓壽命極大地降低。擠壓模具的設(shè)計(jì)原則：（1）擠壓模具的工作部分上、下模材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)韌性、耐磨性以及熱硬性。（2）上、下底板一般不采用鑄鐵而采用有足夠厚度和強(qiáng)度的鋼材料制成。（3）模具成形部分的兩面交接處，應(yīng)采用圓角過(guò)渡，避免應(yīng)力集中而使模具耐用度和壽命降低。（4）模

19、具下、上模與上、下底板之間一定要設(shè)計(jì)有足夠大的支撐面和一定圖 5 復(fù)雜不對(duì)稱單孔型材?？椎呐渲胊-對(duì)稱型材；b-增加工藝孔；c-增加工藝余料；d-增加型材穩(wěn)定性厚度的淬硬壓力墊板。擠壓模具在擠壓過(guò)程中，承受了很高的擠壓力。單位擠壓力可高達(dá)2000Mpa，如此大的擠壓力使模具的壽命受到嚴(yán)重的影響。為此，設(shè)計(jì)擠壓模具時(shí)應(yīng)滿足以下要求：（1）上模、下模和頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)具有相應(yīng)的強(qiáng)度性能。（2）模架應(yīng)具有一定的通用性。（3）各工作元件裝卸要穩(wěn)定、可靠和簡(jiǎn)便。（4）導(dǎo)向系統(tǒng)要精確，并具有足夠的剛度與強(qiáng)度。（5）模具結(jié)構(gòu)要便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)。（6）模具制造要方便，成本要低。因此，必須合理解決模具結(jié)構(gòu)設(shè)

20、計(jì)、材料的選擇，制造工藝及熱處理等問(wèn)題。圖 4模具裝配圖5.35.3 制定擠壓件截面圖制定擠壓件截面圖鋁合金門窗模具的截面圖如下所示：型材的總長(zhǎng)為，總高為 60mm，共有 24 個(gè)懸臂，且每個(gè)懸臂的伸出長(zhǎng)度不同，總體呈圓弧形分布。圖 5鋁合金門窗模具截面圖5.45.4確定擠壓方式確定擠壓方式擠壓成形的過(guò)程中，擠壓設(shè)備通過(guò)擠壓模具對(duì)擠壓坯料施加擠壓力使其變形，而被擠壓材料對(duì)模具施以反作用力以反抗變形。如果模具的承載能力大于擠壓力，就可以順利地?cái)D壓出工件，如果模具的承載能力小于擠壓力，將會(huì)使模具損壞。因此，為了擠壓能夠順利進(jìn)行，必須合理地選擇擠壓方法，合理地安排擠壓工藝，合理地設(shè)計(jì)擠壓模具結(jié)構(gòu)。鋁

21、合金門窗模具的外表面即為工件表面，為了達(dá)到更好效果，要求不能過(guò)于粗糙。各懸臂之間應(yīng)有均等的尺寸，以避免造成局部溫度過(guò)高，影響汽車的正常工件。有色金屬采用熱正擠壓所能夠達(dá)到的表面粗糙度為 Ra2.5，這樣的精度能夠滿足鋁合金門窗模具的使用要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明，熱擠壓是一種生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、加工質(zhì)量好、省料、省工和成本低的金屬壓力加工方法。在生產(chǎn)實(shí)踐中，采用熱擠壓模具，只需要調(diào)換上模和下模便可以生產(chǎn)同類型的不同擠壓件，節(jié)省了模具設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)整的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。鋁合金門窗模具的材料為 6063 鋁合金，采用熱正擠壓能夠滿足產(chǎn)品的尺寸精度和表面粗糙度的要求。5.55.

22、5確定擠壓件的毛邊形式的尺寸確定擠壓件的毛邊形式的尺寸鋁合金門窗模具擠壓件形狀比較復(fù)雜，須開(kāi)設(shè)適當(dāng)?shù)臋M向飛邊槽。該擠壓件的徑向公差為0.60mm，高度方向的公差為0.50mm。擠壓件橫向飛邊的寬度和厚度的取值分別為 c=12mm，t=2.5mm。擠壓比 r=A。/A=10 (A。為坯料面積；A 為擠壓件面積)。當(dāng)擠壓比 7.8r15，擠壓件容易出現(xiàn)端部飛邊。5.65.6確定擠壓件所用的坯料的形狀和尺寸確定擠壓件所用的坯料的形狀和尺寸該擠壓件的外接圓直徑為314.5mm，因此可選用230mm800mm 的 6063鋁合金鋁棒作為擠壓件的坯料。要求鋁棒的直徑不能過(guò)大，因?yàn)槿绻睆教蟛牧线^(guò)多對(duì)擠壓

23、時(shí)的流通不利，嚴(yán)重時(shí)會(huì)模具造成損壞，降低模具的壽命，直徑過(guò)小又會(huì)影響到生產(chǎn)效率。圓形的鋁棒更方便進(jìn)行裝填、擠壓。5.75.7確定擠壓時(shí)所需的擠壓力，選擇擠壓確定擠壓時(shí)所需的擠壓力，選擇擠壓設(shè)備設(shè)備 鋁合金門窗模具擠壓件的材料為 6063 鋁合金，終止擠壓溫度不低于 480，6063 鋁合金材料的屈服點(diǎn) =90Mpa。則有:(1)MnDdDP23)8 . 0/(775.112P正擠壓力，Mn；D正擠壓模上模的工作直徑，mm；d正擠壓模下模的工件直徑，mm；擠壓終了溫度時(shí)金屬材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa為了選擇合適的設(shè)備，擬訂合理的工藝，設(shè)計(jì)先進(jìn)而合理的模具和工具等，都必須精確的計(jì)算擠壓比的大小。 根據(jù)

24、下面的公式計(jì)算出擠壓比r為：(2)65.1991.4090)2230(14. 3210AAr 擠壓比r15 其中A0是鑄錠的截面積；A1是擠壓件的總面積。對(duì)于某一特定型材來(lái)說(shuō), 其截面積是一定的, 也就是說(shuō), 對(duì)某一型材, 其擠壓比是正比于擠壓筒的截面積, 實(shí)際生產(chǎn)中, 型材截面積越大, 就要選用越大擠壓筒根據(jù)擠壓力的大小和擠壓比的數(shù)值，根據(jù)所計(jì)算的數(shù)據(jù)選擇擠壓機(jī)為2600UST的液壓擠壓機(jī)（油壓）。5.85.8根據(jù)熱擠壓件的尺寸，設(shè)計(jì)擠壓模具的工作部分根據(jù)熱擠壓件的尺寸，設(shè)計(jì)擠壓模具的工作部分5.8.15.8.1設(shè)計(jì)上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上模結(jié)構(gòu)考慮到擠壓工件的直徑比較大，因此上模采用適合的導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)

25、，這樣更有利于擠壓時(shí)金屬的流入。這種導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將型孔壁厚較厚的部分設(shè)計(jì)在上模導(dǎo)流橋的遮擋之下，使其起到阻礙金屬流動(dòng)的作用，從而降低此處金屬的流動(dòng)，使型材擠出時(shí)趨于平穩(wěn)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以有效地減小大懸臂型材模具危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)，增強(qiáng)模具的強(qiáng)度。由于擠壓型材的截面積較大，在設(shè)計(jì)上模時(shí)，為了使金屬能夠充分填充到?？椎母魈帲瑢⑸夏５膶?dǎo)流口設(shè)計(jì)成帶有斜度的擴(kuò)展形式。（1）擠壓上模在最后加工后，工作部分應(yīng)加工出光滑的圓角過(guò)渡，其直徑大小變化程度要小，以防止在使用時(shí)由于壓力集中而使上模被擠裂破壞。（2）上模經(jīng)最后磨削加工后，工作部分與緊固部位應(yīng)保持同軸，工作部位的形狀也應(yīng)嚴(yán)格保持對(duì)稱，否則不僅會(huì)

26、使被擠出的制件壁厚不均，而且上模本身也易于單邊受力過(guò)大而被折斷。（3）上、下模在磨削加工前，表面粗糙度值 Ra 值應(yīng)小于 3.2um，表面不允許有下、上不平現(xiàn)象。上、下模留磨余量應(yīng) 0.1mm。磨削后應(yīng)進(jìn)行研磨拋光，研磨量應(yīng)小于 0.010.02mm，研磨后的表面粗糙度為 Ra0.2um。從增大導(dǎo)流比、降低擠壓力來(lái)考慮，導(dǎo)流橋?qū)挾菳應(yīng)選擇得小些，但從改善金屬流動(dòng)均勻性來(lái)考慮，模孔最好受到分流橋的遮蔽，則B應(yīng)選得寬些。一般?。?（3）mmmmmmmmbB50545203其中B是分流橋?qū)挾?，b是形腔寬度；分流橋的斜度，對(duì)焊縫質(zhì)量有直接的影響，一般取=45；對(duì)難擠壓的型材取=30，橋底圓角R=25m

27、m，焊合高度h焊在（1/22/3）B的范圍均小于45。根據(jù)下面的公式計(jì)算出本模具的分流橋斜度為： （4）7 .44455021arctan21arctanhB取 值為 45。設(shè)計(jì)的上模如下圖所示：圖 6上模結(jié)構(gòu)上模結(jié)構(gòu)采用了保護(hù)式帶擴(kuò)展的分流模，這樣設(shè)計(jì)的目的是：消除模具在擠壓過(guò)程中，分流橋由于發(fā)生彈性變形而彎曲，從而產(chǎn)生較大的變形應(yīng)力，為了能更好地消除這種應(yīng)力，提高各分流橋的強(qiáng)度，在保護(hù)模與上模相配合的端面上，設(shè)計(jì)成一個(gè)梯形面，從而對(duì)下模起到有效的保護(hù)作用，提高了模具的使用壽命，同時(shí)也有利于金屬的流動(dòng)與焊合。5.8.25.8.2設(shè)計(jì)下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下模結(jié)構(gòu)考慮到擠壓件的截面積較大，在下模上應(yīng)設(shè)計(jì)

28、有焊合室。焊合室的形狀，入口方式，尺寸大小，對(duì)于金屬流動(dòng)，焊接質(zhì)量，擠壓力的大小有很大的影響。常用的焊合室截面形狀有圓形和蝶形兩種，當(dāng)采用圓形焊合室時(shí)，在在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，不僅增大擠壓阻力，而且會(huì)影響焊縫質(zhì)量。蝶形焊合室有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫質(zhì)量，為了消除焊合室邊緣與?？灼矫嬷g的接合處的死區(qū)，可采用大圓角（R520mm） 。不同壁厚和斷面形狀的型材對(duì)擠壓力的影響不同，型材壁薄時(shí)，擠壓力必然升高，即達(dá)到一定擠壓力時(shí)金屬才能焊合，在這種情況下焊合室不宜過(guò)高；但當(dāng)型材壁厚較厚時(shí)，不能形成高的擠壓力，金屬就難以焊合，這時(shí)焊合室要高一些。合理的模橋結(jié)構(gòu)與焊合室高度，可以保證

29、在一定的靜壓力下，使金屬焊合時(shí)間盡量延長(zhǎng)，金屬流對(duì)工作帶的沖擊相對(duì)減少，避免金屬以很快的速度在短時(shí)間內(nèi)焊合，形成尖銳界面。除了焊合室的高度以外，焊合室的外形尺寸也是一個(gè)很重要的因素。焊合室過(guò)小，容易影響金屬流動(dòng)，導(dǎo)致金屬流動(dòng)不均勻，但外形尺寸過(guò)大，超出型孔尺寸時(shí)，既不利于邊部金屬流動(dòng)，又容易在邊部形成死區(qū)，這兩種情況都不利于金屬流動(dòng)的穩(wěn)定性。為了獲得高強(qiáng)度的焊縫，在焊合室中必須建立一個(gè)超過(guò)擠壓金屬屈服強(qiáng)度1020倍高的靜水壓力。隨著管材壁厚的增加和空心型材斷面積增大，焊接腔的高度也應(yīng)增大，一般情況下，焊合室高度應(yīng)大于分流橋?qū)挾鹊囊话搿Ｔ诤芏嗲闆r下，可根據(jù)擠壓簡(jiǎn)的直徑來(lái)確定焊合室的高度4。 由于

30、模具的齒頂部是最不易填充的部位，為了使此處填充充分，需要注意此處的流速。另外，假分流模下模焊合室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)形式的導(dǎo)流模結(jié)構(gòu)，與上模的導(dǎo)流口尺寸不是完成對(duì)應(yīng)的，在焊合室上、下寬度的取值上，依據(jù)散熱器型材寬度，按平模導(dǎo)流口的設(shè)計(jì)形式取值，這樣有利于齒頂部不易填充部分的充分填充。在下模工作帶高度的選取上，為了使刑材擠出時(shí)各部流動(dòng)的速度均勻、擠出乎穩(wěn)，將被模體遮蓋住部分原齒部工作帶設(shè)計(jì)為最小，其余?？赘鞑康墓ぷ鲙В雌渌幠？椎奈恢谩⑿螤?、壁厚等做相應(yīng)的調(diào)整和選擇，確保其擠壓速度趨于一致。工作零件上、下模工作部分形狀對(duì)擠壓影響極大，合適的工作部位及形狀，可以改善金屬的流動(dòng)，減少擠壓力，提高模

31、具的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理選用其形狀和尺寸。上、下模除保證其設(shè)計(jì)精度外，還應(yīng)注意到其工作部位盡量采用圓角過(guò)渡，以防由于直徑的劇烈變化使應(yīng)力集中，導(dǎo)致模具在工作時(shí)破損。為了減少擠壓力和摩擦力，并且便于取出制品同時(shí)不影響精度，在設(shè)計(jì)時(shí)，上、下模應(yīng)設(shè)有一定的脫模斜度。 圖 7下模結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)工作帶也是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工作帶長(zhǎng)度是設(shè)計(jì)型材?？鬃钪匾膸缀螀?shù)之一，它直接影響著制品的質(zhì)量，如暗紋、刀彎、扭擰、波浪、麻點(diǎn)等缺陷幾乎都是由工作帶的設(shè)計(jì)與制造不合理所引起的。根據(jù)過(guò)去擠壓產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn), 擠壓時(shí)金屬在擠壓筒中心流動(dòng)是非常容易的, 但是越接近擠壓筒內(nèi)壁處, 金屬的流動(dòng)性逐漸降低。工作帶

32、對(duì)金屬流動(dòng)起阻礙作用，增加工作帶長(zhǎng)度可以增大摩擦阻力，使向該處流動(dòng)的供應(yīng)體積中的流動(dòng)靜壓力增大，迫使金屬向阻力小的部位流動(dòng)，從而使型材整個(gè)斷面上金屬流童趨于均勻。對(duì)于外形尺寸較小，對(duì)稱性較好，各部分壁厚相等或近似相等的簡(jiǎn)單型材來(lái)說(shuō)，模孔各部分的工作帶可取相等或基本相等的長(zhǎng)度，依金屬種類、型材品種和形狀不同。由于散熱片的截面積較大，要求較高，為了保證擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量，下模工作帶長(zhǎng)度取110mm。下模焊合室采用了二次焊合的結(jié)構(gòu)，即在第一個(gè)焊合室的出口平面挖下去5mm的小坑，它比型孔各邊均大6mm且與型孔相似，目的是保證擠壓充填時(shí)具有良好的焊合質(zhì)量，合理控制金屬的流速，避免發(fā)生擠壓產(chǎn)品的懸臂邊緣處有暇

33、疵，而造成產(chǎn)品報(bào)廢。5.8.35.8.3 模孔尺寸的設(shè)計(jì)模孔尺寸的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)工件的形狀復(fù)雜，外部尺寸大，壁厚很薄，并要求在保證強(qiáng)度的情況下盡量減輕重量，減少用材和降低成本。因此，外形和壁厚尺寸可按下偏差考慮。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮工件冷卻后的收縮量和拉矯后的縮減量。模具外形的?？壮叽鏏可由下試計(jì)算得出： 15.66427.656012.011000AKKAAA（6） 其中A0是工件外形的工稱尺寸；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)鋁合金一般取0.0070.015，常用的6063合金，可取K=0.012；工件壁厚的模孔尺寸B可由下式計(jì)算得出： mmBB3.11.02.10（7） 其中B0是工件壁厚的公稱尺寸；

34、是壁厚?？壮叽缭隽浚?dāng)B03mm時(shí)，=,當(dāng)B03mm時(shí)，=5。5.8.4 ?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度的確定 確定平面分流組合模的模腔工作帶要比平面模要復(fù)雜的多，根據(jù)過(guò)去擠壓產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn), 擠壓時(shí)金屬在擠壓筒中心流動(dòng)是非常容易的, 但是越接近擠壓筒內(nèi)壁處, 金屬的流動(dòng)性逐漸降低。同樣地, 當(dāng)?？谂c模具中心距離相同, 金屬經(jīng)過(guò)?？诘牧鲃?dòng)性幾乎沒(méi)有例外地與?？诘南嚓P(guān)尺寸成正比。 -2倍；與基準(zhǔn)點(diǎn)相鄰區(qū)段的工作帶長(zhǎng)度可為基準(zhǔn)點(diǎn)的工作帶長(zhǎng)度加上1mm；當(dāng)型材壁厚相同時(shí)，與模子中心（與擠壓筒中心重合）距離相等處其工作帶長(zhǎng)度相同；由模子中心起，每相距10mm（同心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度的增減數(shù)值可按表1所列數(shù)值進(jìn)行確定；當(dāng)型

35、材壁厚不相同時(shí)，?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度的確定除應(yīng)遵循上述規(guī)則外，還要依據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行恰當(dāng)確定。 計(jì)算模具工作帶時(shí), 首先按上述基本原理考慮,?？诓季? 然后按照模口尺寸和模具中心的距離確定工作帶。 平面分流組合模的工作帶長(zhǎng)度應(yīng)較平面模的大些，這對(duì)金屬的焊合有好處。5.5.?？卓盏督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？卓盏督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因用平面分流組合模擠壓的制品壁厚都比較薄，故空刀結(jié)構(gòu)應(yīng)合理選擇。當(dāng)制品壁厚大于2mm 時(shí)可采用容易加工的空刀結(jié)構(gòu)（如圖a,b示：） ，當(dāng)壁厚小于2 mm 時(shí)或帶有懸臂處和危險(xiǎn)斷面處可用圖(c ,d )型空刀結(jié)構(gòu)，為降低工作阻力，增加其強(qiáng)度，工作帶出口處應(yīng)作13的斜角。 由以上所述，我們?cè)谶M(jìn)行模具設(shè)

36、計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）模橋結(jié)構(gòu)、焊合室高度，以及焊合室處形尺寸的設(shè)計(jì)要充分考慮型材壁厚和斷面形狀對(duì)金屬流動(dòng)性的影響，保證金屬焊合充分，流動(dòng)均勻。 （2）工作帶的設(shè)計(jì)要盡量短，并在保證平滑、逐漸過(guò)渡的前提下，盡量減少落差。另外，工作帶出口處形成一小半徑弧形，有助于金屬在模孔表面和工作帶之間的過(guò)渡處流動(dòng)，并可減少工作帶出口處的毛刺，從而減少產(chǎn)生型材表面暗紋缺陷的機(jī)會(huì) （3）對(duì)某些實(shí)心型材，采用假組合模設(shè)計(jì)（陽(yáng)模陰模）比平模設(shè)計(jì)效果好一些。 （4）設(shè)計(jì)模具出口帶時(shí)，可采取一定錐度，以保證不擦傷型材。5.8.65.8.6 焊合室設(shè)計(jì)焊合室設(shè)計(jì)焊合室的形狀，入口方式，尺寸大小，對(duì)于金屬流動(dòng)，焊接質(zhì)

37、量，擠壓力的大小很大的影響。圖 6 平面分流模空刀結(jié)構(gòu)圖常用的焊合室截面形狀有圓形和蝶形兩種，當(dāng)采用圓形焊合室時(shí)，在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，不僅增大擠壓阻力，而且會(huì)影響焊縫質(zhì)量。蝶形焊合室有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫質(zhì)量，為了消除焊合室邊緣與模孔平面之間的接合出的死區(qū)，可采用大圓角（R=520mm ）,或?qū)⒑负鲜业娜肟谔幾鞒?5左右的角度，同時(shí)，在與蝶形焊合室對(duì)應(yīng)的分流橋根部也作成相應(yīng)的凸臺(tái)，這樣就改善了金屬的流動(dòng)，減少了擠壓阻力。因此，這里我們選用蝶形截面的焊合室。本設(shè)計(jì)把焊合室設(shè)計(jì)在下模上，焊合室是金屬聚集并焊合的地方，焊合腔的容積越大，焊合腔的截面積與工件斷面之比越大，則焊

38、合腔所建立起來(lái)的靜水壓力就越大，金屬在焊合腔中停留的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此，焊接的質(zhì)量就越高，可能采用的擠壓速度就越大。合理的設(shè)計(jì)焊合室的高度具有重大的意義，當(dāng)焊合室太淺時(shí)，由于摩擦力太小不能建立起足夠的反壓力，而使焊合壓力不足，導(dǎo)致焊合不良，同時(shí)，還限制了擠壓速度的提高，但太深又會(huì)影響模芯的穩(wěn)定性，易出現(xiàn)空心工件壁厚不均勻的現(xiàn)象，同時(shí)分離殘料后，積存金屬過(guò)多，會(huì)降低工件的成品率。為了獲得高強(qiáng)度的焊縫，在焊合室中心必須建立一個(gè)超過(guò)擠壓金屬屈服強(qiáng)度1020倍高的靜水壓力。隨著管材壁厚的增加和空心型材斷面積增大，焊接腔的高度也應(yīng)增大，一般情況下，焊合室高度應(yīng)大于分流橋?qū)挾鹊囊话?。?duì)于中小型擠壓機(jī)來(lái)說(shuō)，焊

39、合室高度可取1020mm或等于管理厚度的610倍。在很多情況下，可根據(jù)擠壓筒的直徑來(lái)確定焊合室的高度。這里我們?nèi)『负鲜业母叨葹?0mm。5.9 強(qiáng)度校核5.9.15.9.1 分流橋彎曲應(yīng)力的校核分流橋彎曲應(yīng)力的校核 按兩端固定，均勻載荷的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，校對(duì)模具厚度H： mmplHb3 .261000224.631482min（8） 其中Hmin是分流橋的最小高度；l是分流橋的寬度（兩危險(xiǎn)斷面之間的距離）；p是擠壓機(jī)最大的比壓；b是模具材料在工作溫度下的許用應(yīng)力，在450500下，對(duì)3CrW8V鋼取b=1000Mpa6。5.9.25.9.2 分流孔道抗剪應(yīng)力的校核分流孔道抗剪應(yīng)力的校核 aMPnF

40、p94.2759020810907185.014603.04（9） （10） aabMPMP50010005 . 06 . 05 . 0 因而滿足要求。其中p是擠壓機(jī)的公稱壓力；n是分流孔的數(shù)目；F是以分流孔間最短距離為長(zhǎng)度，以模具厚度為高度所形成的面積；是模具材料在工作溫度下的許用剪切應(yīng)力，=（0.50.6）b，對(duì)3CrW8V鋼在450500時(shí)取b=1000Mpa6。5.9.35.9.3 模芯的強(qiáng)度校核模芯的強(qiáng)度校核 （1）橋梁受彎曲應(yīng)力（循環(huán)）的數(shù)值很大，是主要的作用應(yīng)力。 （2）將刀橋看作固定梁，受均布載荷的作用，橋的工作跨度為 L。 （3）在計(jì)算外力時(shí)，一般按擠壓機(jī)的最大噸位（如 12

41、500t）來(lái)考慮。但實(shí)際上受的外力，即實(shí)際擠壓力，有時(shí)低于全壓力，而且有一部分?jǐn)D壓力不直接傳遞給模子，因此，有時(shí)也可按擠壓機(jī)全壓力的 80%來(lái)考慮。模芯的實(shí)體部分可分三段進(jìn)行： （A）與空心邊接處工作帶長(zhǎng)度 h1； （B）三面受阻部位工作帶長(zhǎng)度 h2； （C）中間部分工作帶 h3； h3=(1.53) h1；若中間部分為分流孔直對(duì)部位，可選上限6。校核: mmpHLb36.211000214602522/12/1（11） 在模具設(shè)計(jì)中 L 取 70mm 。5.9.45.9.4 選擇模具材料選擇模具材料在擠壓時(shí)，模具在壓力作用下強(qiáng)迫金屬流動(dòng)，所需壓力較大，所以使用的材料應(yīng)具有相當(dāng)?shù)捻g性及耐高溫能

42、力，還應(yīng)具備較好的抗彎強(qiáng)度及切削性能。熱擠壓模具鋼的性能要求如下所示：（1）高強(qiáng)度、沖擊韌度及斷裂韌度，以保證模具鋼具有較高的斷裂抗力，防止模具發(fā)生脆性斷裂。（2）室溫及高溫硬度高，耐磨性能好，以減緩模具的磨損失效發(fā)生。（3）高溫強(qiáng)度及回火抗力高，拉伸及壓縮屈服點(diǎn)高，防止模具產(chǎn)生塑性變形及堆塌。（4）模具鋼的相變點(diǎn)及高溫強(qiáng)度高，并具有高的導(dǎo)熱性及較低的熱脹系數(shù)，有利于熱疲勞抗力的提高，推遲熱疲勞開(kāi)裂的發(fā)生。（5）較高的抗氧化能力，以減少氧化物對(duì)磨損及熱疲勞的不利影響。在擠壓模具制作中，我國(guó)早期使用的熱作模具鋼 3Cr2W8V 現(xiàn)已被4Cr5MoSiV 代替。要求制模坯必須嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)的鑄造工藝

43、及鍛造工藝、成分，坯錠內(nèi)部不得有氣孔、夾渣、裂紋等任何缺陷存在。只有合格的坯錠，才能為充分發(fā)揮熱作模具鋼優(yōu)良的熱處理性能奠定基礎(chǔ)。4Cr5MoSiV 鋼是一種空冷硬化的鉻系熱作模具鋼。是國(guó)際上廣泛應(yīng)用的一種空冷硬化模具鋼。該鋼具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不易產(chǎn)生裂紋，即使產(chǎn)生裂紋也不易擴(kuò)展，是一種強(qiáng)韌兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)廉價(jià)鋼種。與 3Cr2W8V 相比，具有良好的中溫紅硬性、耐磨性和沖擊韌性，同時(shí)比 3Cr2W8V 具有更好的氮化性能5。在淬火前必須進(jìn)行預(yù)熱處理，溫度 800850，保溫時(shí)間以0.5minmm 計(jì) 算 ；淬火溫度 10001050，保溫時(shí)間以 0.25minmm 計(jì)算。可采用油淬或

44、空冷。由熱擠壓模具材料選取表查得擠壓鋁合金所用的模具材料為：表 1擠壓模具選材擠壓材料鋁合金模具零件名稱模具材料硬度（HRC）下模4Cr5MoSiV4851上模與芯棒4Cr3Mo3SiV4851下模內(nèi)套4Cr5MoSiV4247墊塊頂桿4Cr5MoSiV40445.9.55.9.5模具材料的熱處理模具材料的熱處理 模具的材料一方面為了便于加工，另一方面也為了滿足以后使用的要求，需要進(jìn)行熱處理加工，改變其硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。退火工藝 熱擠壓模具鋼通常采用等溫球化退火工藝。退火的目的是為了消除應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，同時(shí)為了改善模具鋼的組織，為下一步的淬火工序提供良好的顯微組織。表 2模

45、具用鋼的退火工藝鋼號(hào)退火工藝退火后的硬度（HBS）4Cr5MoSiV860890，爐冷至 500出爐2234Cr3Mo3SiV860720,爐冷至 500出爐220 淬火工藝 淬火加熱時(shí)間的選擇原則是使合金元素充分固溶。完成組織轉(zhuǎn)變，淬火冷卻可在油中進(jìn)行。表 3模具用鋼的淬火工藝回火工藝 淬火后立即回火，溫度為 530650，保溫 2h 左右。其目的是獲得模具所要求的強(qiáng)韌性，即調(diào)節(jié)硬度及韌性。表 4模具用鋼的回火工藝回火溫度的選擇原則是在不影響模具抗熱疲勞能力的前提下，盡可能提高模具的硬度，每一種模具都有一個(gè)較寬的回火溫度區(qū)間，可以參照模具的主要失效形式，依據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果，選定合適的回火溫度。

46、熱擠壓模具的回火次數(shù)以兩次為宜，每次回火后應(yīng)冷到室溫。一般情況第二次回火溫度應(yīng)稍低于第一次回火溫度。由于鋁合金門窗模具模具有其自身的特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，并不需要在修模后進(jìn)行淬火和回火處理，模具表面硬度不可過(guò)高。高的表面硬度固然會(huì)使模具壽命延長(zhǎng)，但是高硬度的模具擠壓出的工作表面質(zhì)量不高，所以通常對(duì)于鋁合金門窗模具并不進(jìn)行滲氮處理加工。5.9.65.9.6完成模具設(shè)計(jì)的實(shí)體圖完成模具設(shè)計(jì)的實(shí)體圖鋼號(hào)淬火加熱溫度/淬火介質(zhì)淬火后硬度（HRC）4Cr5MoSiV10001050油、空56584Cr3Mo3SiV10901120油、空5658鋼號(hào)加熱溫度冷卻方式回火次數(shù)每次保溫時(shí)間（h）硬度（HRC）4

47、Cr5MoSiV530560空冷2248504Cr3Mo3SiV540570空冷225355圖 8上模和下模立體圖5.9.75.9.7設(shè)計(jì)緊固支撐上模和下模的零部件設(shè)計(jì)緊固支撐上模和下模的零部件 熱擠壓模利用緊固零件、支撐零件、上模和下等工作零件的配合面來(lái)定位對(duì)中，一般不采用定位銷定位。為了實(shí)現(xiàn)固態(tài)擠壓成形，在上座板和上模壓板之間需要設(shè)置有墊板。通過(guò)液壓缸的動(dòng)作，墊板的低表面和高表面分別在液態(tài)和固態(tài)擠壓成形時(shí)與墊板進(jìn)出板接觸，起到傳遞壓力的作用。擠壓加工時(shí)的單位擠壓力可達(dá)20002500Mpa，故在設(shè)計(jì)模具時(shí)，為減輕上、下模對(duì)上、下模模板的沖擊力，應(yīng)加裝墊板，來(lái)分散壓力。墊板厚度要適宜，必要時(shí)

48、可設(shè)計(jì)成多層相同厚度墊板，效果會(huì)更好，墊板必須采用工具鋼經(jīng)淬火后成形。多采用中碳鋼板制成。上、下模座常用 45 鋼制成。上模截面面積較大時(shí)，可用螺釘緊固到上模座上。預(yù)應(yīng)力圈下模的預(yù)應(yīng)力圈既可以是單層，也可以是兩層以上。其中內(nèi)圈應(yīng)采用5CrNiMo40Cr 導(dǎo)材料制成，而外圈最好采用 45、40Cr35CrMoA 材料制成，熱處理后硬度一般為 HRC4244。組合下模的預(yù)應(yīng)力，一般是由預(yù)應(yīng)力圈的過(guò)盈配合獲得的，所以加工時(shí)，應(yīng)特別注意其尺寸配合精度及過(guò)盈量，故在裝配時(shí)，應(yīng)給予充分的保證。5.9.85.9.8設(shè)計(jì)擠壓模具的定位機(jī)構(gòu)和配合導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)擠壓模具的定位機(jī)構(gòu)和配合導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)熱擠壓模具的模架

49、，并且設(shè)置良好的導(dǎo)向裝置，以保證熱擠壓模具有良好的導(dǎo)向，保證上模和下模準(zhǔn)確對(duì)中。根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，擠壓時(shí)金屬在擠壓筒中心流動(dòng)是非常容易的，但是逾接近擠壓筒內(nèi)壁處，金屬的流動(dòng)性逐漸降低。同樣地，當(dāng)?？谂c模子中心距離相同，金屬經(jīng)過(guò)?？诘牧鲃?dòng)性幾乎沒(méi)有例外地與?？诘南嚓P(guān)尺寸成正比。計(jì)算模子工作帶時(shí)，首先按上述基本原理考慮，?？诓季?，然后按照?？诔叽绾湍Ｗ又行牡木嚯x確定工作帶。5.9.95.9.9選定合適的擠壓速度和擠壓溫度選定合適的擠壓速度和擠壓溫度在擠壓過(guò)程中，當(dāng)擠壓速度過(guò)快時(shí)，會(huì)造成金屬流動(dòng)不均勻，模具溫度較高等現(xiàn)象，如果此時(shí)金屬變形產(chǎn)生的余熱不能及時(shí)帶走，模具就可能因局部過(guò)熱而失效，當(dāng)擠壓速度較適宜時(shí)就避免了不良后果的發(fā)生。合適的擠壓速度與模具的壽命有著極為密切的關(guān)系。理想的擠壓速度是