鋁型材設(shè)計(jì)說明書全解

1、鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算二 . 總設(shè)計(jì)過程概論1. 擠壓工藝流程：鑄錠加熱擠壓切壓余淬火冷卻切頭尾切定尺時(shí)效表面處理包裝出廠2. 擠壓工藝條件1）鑄錠的加熱溫度6063 鋁的最高允許加熱溫度為 550，下限溫度為 320，為了保證制品的組織，性能，擠壓時(shí)錠坯的加熱溫度不宜過高，應(yīng)盡量降低擠壓溫度2）擠壓筒的加熱溫度模具的成分多為合金鋼， 由于導(dǎo)熱性差， 為避免產(chǎn)生熱應(yīng)力， 擠壓前擠壓筒要預(yù)熱，為保證擠壓制品的質(zhì)量， 并且具有良好的擠壓效應(yīng)， 擠壓筒溫度可取 400450。3）擠壓溫度熱擠壓時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對溫度的 0.75 0.95 倍，本設(shè)計(jì)擠壓溫度為 450 500，擠壓過

2、程中溫度控制在 450左右4）擠壓速度考慮金屬與合金的可擠壓性， 制品質(zhì)量要求及設(shè)備的能力限制， 本設(shè)計(jì)的擠壓速度取 0.7 0.8m/s5) 工模具的潤滑因本設(shè)計(jì)采用熱擠壓，故不采用潤滑6）模具模具應(yīng)具有足夠的耐高溫疲勞強(qiáng)度和硬度， 較高的耐回火性及耐熱性， 足夠的韌性，低的膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性， 可加工性，及經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)采用 4Cr5MoSiV1 作為模具的材料，熱處理的硬度為 HRC45507）切壓余根據(jù)所選的設(shè)備： 500T, 切壓余厚為 20mm；800T，切壓余厚為 25mm8) 淬火本工藝過程中，制品擠出后可通過設(shè)置風(fēng)扇對制品進(jìn)行吹風(fēng)來達(dá)到風(fēng)淬的目的9）冷卻直接露置在空氣中冷

3、卻，達(dá)到自然時(shí)效的目的10）切頭尾本工藝過程統(tǒng)一去頭尾各 300mm 三 . 實(shí)心型材模設(shè)計(jì)1. 所要設(shè)計(jì)的實(shí)心型材制品本制品的形狀和尺寸如下1鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算圖 1牌號 XC111（L 型）制品的截面積 F 制 116.4 mm2?？淄饨訄A直徑 D 外 46.28mm現(xiàn)有設(shè)備（如下表）：設(shè)備噸位500T800T1630T擠壓筒直徑 95125187D0擠壓截面積70851226627451F0錠坯尺寸 90x270/320120X400/450178X540/600/660DdLd冷床長26m32m44m填充系數(shù)1.1141.0851.104壓余厚202530最大擠壓比97.48

4、273.6加最大外接工圓直徑 6595147范圍擠一根最小制品斷 72150372面積F 制 min2鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算2. 選坯和選設(shè)備根據(jù)加工范圍要求（ F 制 F 制 min, 及 D外 D 外 max）只有 500T 的可用，按成才率最高的原則，進(jìn)一步優(yōu)化，計(jì)算列表序D0DdLd單 重 填填壓余切擠制品成品成品成 材號wd充充厚壓壓長數(shù)重率(mm (mm系后hy余比L 制nx6W 制W 制)數(shù) K長(mm)后(m)(kg)/Wd度的(m)( )Le有效長度Ld1992704.641.12422022254.13 2 ×389838501465516m42993205

5、.501.12872026754.16 2 ×389707501465256m3最后選擇成才率最高的83.84 對應(yīng)的方案 1即： 500T 的擠壓機(jī)設(shè)備錠坯尺寸為： DdLd =90X270mm =54.653. 擠壓力的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式：P 11.775D0.8 D2b ， D 為擠壓筒內(nèi)徑， d 為制品等面積直徑，b 為d某溫度下坯料的抗拉強(qiáng)度，450下 6063 的b 12MPa帶入數(shù)據(jù)求得：P11.775950.895212253.8T12.2F額定噸位 500T，設(shè)備選擇符合要求，即理論技術(shù)可行4. 實(shí)心型材模具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模組的結(jié)構(gòu)如下圖3鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算

6、圖 21. 模子 2. 模墊 3. 前環(huán) 4. 后環(huán) 5. 保護(hù)墊板 6. 前機(jī)架 7. 模座8. 模套 9. 剪刀 10. 擠壓筒模組的結(jié)構(gòu)：對于不同噸位的擠壓機(jī)， 下圖中的主要結(jié)構(gòu)尺寸都是配套設(shè)置的， 可以從有關(guān)資料中查得。模組的主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3模組尺寸如下表設(shè)備噸位500T800T1630T1×2×H160 × 180 210× 250310× 350×190× 240×340H1203030H280 9090100110150H350 6050606080擠壓模具的尺寸如下表設(shè)備噸位500T800T16

7、30Td1/d2 × h2135/ 145 165/ 175250/ 260×2025× 2530×30 40h112121312135. 實(shí)心模尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 1) 選坯和選擇設(shè)備根據(jù)前面的計(jì)算擠壓筒內(nèi)直徑 D0 =95 錠坯尺寸： Dd Ld 90×270 擠壓比 =54.652). 模組及模子尺寸外形的計(jì)算4鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算根據(jù)前面計(jì)算，從表5 選取H1=20H2=90H3=60模子外形尺寸的確定（如下圖）2dh1依據(jù)表 6 的數(shù)據(jù)可以確定d1=135 d2=145 h1=12 h2=25 3) 模子內(nèi)形尺寸的確定擠壓比 =54

8、.65 MAX，故不需要多孔擠壓確定模孔尺寸：由公式外形尺寸 AA0 (1 C)C為裕量系數(shù)為尺寸公差則 A30（ 10.0085 ） +0.6=30.855mm壁后尺寸 SkSC25鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算C2 0.05-0.15薄壁取上限，后壁取下限，本設(shè)計(jì)取0.1則 Sk 20.2+0.1 2.3mm型材的圓角及圓弧沒有偏差要求，故可按名義尺寸設(shè)計(jì)由于這種角材在擠壓的過程中由并口現(xiàn)象，角度取91°0.05制造偏差為mm，主要尺寸如下圖0.024) 孔形在模子端面位置的確定（由于本型材為等壁厚的型材，故型材的幾何重心在置模子的中心）壓力中心的計(jì)算（以左下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)）算得

9、x=8.47y=8.475) 工作帶長度的確定鋁合金工作帶一般最短可取 2.5 3.0mm，最長可取 8 10mm 由于是等壁厚型材，故工作帶長度 h 定各處相等，本次設(shè)計(jì)取h4 ，如下圖：6鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算6) 阻礙角由于 h 定 10 15 ，故不采用阻礙角7) 模子強(qiáng)度的校核本設(shè)計(jì)為 L 型薄壁型材，故模子的強(qiáng)度校核可以忽略8) 畫圖，如下圖：四 . 空心型材模設(shè)計(jì)1. 所要設(shè)計(jì)的制品本設(shè)計(jì)制品的的牌號為 I513 回型管具體參數(shù)為B=50.8 H=38.1T=1.4重量： 0.653Kg/m具體如下圖7鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算圖 62. 選坯核選設(shè)備制品的截面積： F

10、制 241mm2 ?？淄饨訄A直徑 D 外 63.5 根據(jù)加工范圍要求（ F 制 F 制 min, 及 D外 D 外 max）由表 3 知只有 800T 的可用按成才率最高的原則，在進(jìn)一步計(jì)算優(yōu)化，計(jì)算列表如下表 7序 D0DdLd單 重填填壓切擠制成成成材率號 (F0(mm (mmwd充充余壓壓品品品W制 /Wd)系后厚余比長數(shù)重( )數(shù) K長hy后L 制nx6W 制度(mm的(m)(kgLe)有(m)效長度Ld1 112040012 1.03692534450.17.2X67.864.22520859542112045013 1.04152539050.19.3X611.85.6257385

11、9875最后選擇成才率最高的85.6 對應(yīng)的方案2即 800T 的擠壓設(shè)備錠坯尺寸為： Dd X Ld= 120X450mm8鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算 =50.903. 擠壓力的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式P=*Kf( +4L/D) F=A*P表征擠壓難易程度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對于空心型材取 1.1 1.5,本設(shè)計(jì)取 1.3P為單位擠壓力， MPaF為最大擠壓力 , NA擠壓筒內(nèi)孔的面積，mm2擠壓系數(shù)Kf 材料在擠壓溫度下的變形抗力（查表） ， MPa 摩擦系數(shù)L鑄錠敦粗后額長度，mmKf 查表取 16取 0.30故 P=1.3× 16( 50.90+4 ×0.30 ×4

12、15/125) =164.6MPaF=164.6×× 1252 /4=2.02MN換算成噸位：約202TF額定噸位 800T，設(shè)備選擇符合要求，即所選設(shè)備理論可行4. 模組及模子外形尺寸確定：模組尺寸結(jié)構(gòu)簡圖如前圖 3 所示根據(jù)前面計(jì)算，從表 6 選取H1=30H2=100H3=50模子外形尺寸簡圖如前圖 4 依據(jù)表 6 的數(shù)據(jù)可以確定 d1=165 d2=175 h1=12 h2=88 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用孔道式分流組合模故：取 H上48H下40模墊厚 10 5. 組合模相關(guān)參數(shù)的確定：1). 分流孔的個(gè)數(shù)取4 個(gè)，形狀為扇形2) 扇形面積的確定：因?yàn)榉至骺酌娣e與制品斷面積的比

13、值 F 分/F 型 K,K 即為分流比，一般 K 對于空心型材時(shí)，取 K=1030。本設(shè)計(jì)取 K=10分流孔的面積 F 分 K. F 型=10× 241=2410 mm2 且分流孔面積的大小按 Fmax/Fmin=fmax/fmin其中 ,F-分流孔的面積 , f-相應(yīng)型材面積 F 分 FmaxFmin故 Fmax711.2. Fmin=493.8 3). 分流孔位置的確定分流孔中心圓的直徑 D 分 0.7D0=0.7 × 125=87.5暫時(shí)先取其外接圓直徑為 1009鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算確定 a，的大小如圖圖 7依據(jù)經(jīng)驗(yàn) a 一般取 25 ，有的取 8 . 本設(shè)

14、計(jì)取 8 圖 8關(guān)于 的計(jì)算，由上圖知h=H/2+8=38.1/2+8=27.05 Fmax=f 扇 f 三角形得 47.4 °同理關(guān)于的計(jì)算，由下圖知b=B/2+8=50.8/2+8=33.4 Fmin=f 扇 f 三角形得 42.8 °圖 910鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算4). 分流孔的形狀分流孔由一定的傾斜錐度， ，這樣可以改善焊縫的質(zhì)量，孔道錐面與其軸線的夾角為 2° 4°，本設(shè)計(jì)取 4°5). 分流橋分流橋的寬窄和模具的強(qiáng)度以及金屬的流量有關(guān)， 從增大分流比， 降低擠壓力來考慮，分流橋的寬度 B 應(yīng)該選擇小些， 但為了改善金屬流動(dòng)的

15、均勻性， ?？鬃詈檬艿椒至鳂虻恼诒危瑒t B 應(yīng)該選擇得寬些，一般?。築=b+(320) 本設(shè)計(jì)采用倒梯形結(jié)構(gòu)，取B=26見下圖圖 106). 焊合室焊合室的形狀和大小對焊縫的質(zhì)量有很大的影響。按經(jīng)驗(yàn)公式： 95130 h=1015 本設(shè)計(jì)取 h=14，形狀為碟形如圖：圖 1111鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算6. 模子內(nèi)形尺寸的確定工件及模具如圖所示圖 12模具圖如下圖 1312鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算按經(jīng)驗(yàn)公式 A=A0+K A0A- 制品外形的模孔尺寸A0制品外形的公稱直徑K- 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由于本設(shè)計(jì)爭對6063 合金，取 K=0.012得 HK=38.1+0.5=38.6, BK=50.

16、8+0.6=51.4制品型材壁厚可由經(jīng)驗(yàn)公式B=B0+確定由于 B0=1.4 . 本設(shè)計(jì) 0.1故 Tk=1.4+0.1=1.5 7. ?？坠ぷ鲙чL度 hg 的確定由于本型材制品的對稱性較好，外形相對較小，一般可取26 ，生產(chǎn)實(shí)踐中對鋁合金常用 615 本設(shè)計(jì)取 hg6mm8. 模芯的設(shè)計(jì)一般伸出下模工作帶 35mm，本設(shè)計(jì)取 4mm，模腔外形按空心型材的空心部分確定。9. 上模凸臺(tái)長取 21mm用.于裝配定位10. 定位銷，螺釘按 GB標(biāo)準(zhǔn)選取標(biāo)準(zhǔn)件定位銷的直徑取 8，螺釘采用 M10,具體說明見裝配圖11. 模子強(qiáng)度校核：這種模子在工作時(shí)承受載荷最不利的情況是分流孔道和焊合室尚未進(jìn)入金屬和金屬充滿焊合室以后流出模孔之際， 故強(qiáng)度的校核主要是爭對模子的分流橋， 模橋的彎曲應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度：分流橋彎曲應(yīng)力校核Hmin=L p/2* b式中 : Hmin= 分流橋的最小高度L 分流橋?qū)挾?, 經(jīng)計(jì)算 L=20.613鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算P 擠壓機(jī)的最大的比壓 b 模具材料在溫度下的許用應(yīng)力. 在 45