《建筑型材成型工藝》課程設計指導書-2015

1、建筑型材成型工藝課程設計指導書一、課程設計目的建筑型材成型工藝課程設計是建筑型材成型工藝課程的最后一個教學環(huán)節(jié)，同時第一次對學生進行全面的擠壓模具設計訓練。其基本目的是：1、綜合運用建筑型材成型工藝課程和其它有關先修理論課程的理論及生產實踐的知識去分析和解決擠壓模具設計問題，并使所學專業(yè)知識得到進一步的鞏固和深化。2、學習擠壓模具設計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算能力。3、通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、書冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養(yǎng)擠壓模具設計的基本技能。二、課程設計的內容課程設

2、計的題目是常用簡單擠壓零件的擠壓模具設計，其具體內容如下：1、擠壓模具整體方案設計包括擠壓零件的工藝分析、擠壓模具類型的確定、壓力中心的計算、刃口尺寸的計算、擠壓機的選擇等。2、擠壓模具總裝配圖和擠壓模具重要零件設計。3、編寫設計計算說明書三、課程設計工作量要求和考核成績說明擠壓模具總裝配圖1張，凸模、凹模、凸凹模等重要零件圖1-3張，20頁左右的設計計算說明書一份。設計應貫徹保證產品質量、節(jié)能降耗的原則；制圖應符合國家標準，圖面整潔、美觀、布局合理；說明書應有條理，文字簡潔，字跡工整，各種數據圖表的選用應標明出處。課程設計考核成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五等。四、課程設計參考實例：

3、玻璃幕墻立柱鋁合金型材擠壓模具設計（一）鋁合金型材產品結構工藝性分析1.材料分析與選取本設計采用6063鋁合金圓柱體形錠坯型材。6063鋁合金，具有加工性能極佳、優(yōu)良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性，而廣泛應用于民用建筑。2.產品結構分析玻璃幕墻立柱產品如圖1所示。此型材截面長度為99.5mm，寬度為49.8mm,其外接圓直徑約為112。此產品可以看著是由左邊邊長為49.8mm正方形空心型材和右邊長為49.7mm，寬為49.8mm的T字形型材組成。圖1 玻璃幕墻立柱產品截面圖3. 擠壓方法的確定本設計中的玻璃幕墻立柱型材產品左由正方形空心結構和右為倒T字形實心結構，是典型的正擠

4、壓產品。4. 錠坯及擠壓設備的選擇在本設計里錠坯的直徑按填充系數計算，計算公式為：式中，為填充系數，。這里，取。圓錠坯的長度Ld的計算：對于不定尺型，所用錠坯的長度按下式計算：式中-錠坯長度（mm）-型、棒材正偏差擠壓時，對影響的面積修正系數； 制品壓出長度；擠壓比；基本殘料長度。由于型材制品外接圓直徑，型材制品截面積，根據，及，選用12MN擠壓機，經過對產品成材率的計算，選用錠坯。5. 擠壓力的計算根據擠壓力經驗系數公式，式中 P擠壓力, N；D擠壓筒內直徑，mm；d制品的當量直徑，mm；材料在擠壓溫度下的變形抗力，MPa； （二）玻璃幕墻立柱鋁合金型材擠壓模具設計1.?？自谄矫嫔系暮侠聿贾?/p>

5、在擠壓橫斷面尺寸對于一個坐標軸相對稱的型材時，如果其緣板的厚度相等或彼此相差不大時，那么?？椎呐渲脩剐筒牡膶ΨQ軸通過模子的一個坐標軸，而使型材斷面重心位于另一個坐標軸上。2.分流孔的形狀、數目及分布分流孔的形狀盡量保持和產品截面形狀的相似。通常情況下，矩形或斷面復雜的型材取扇形或異形孔。分流孔的數目根據制品的外形尺寸，斷面形狀，模孔的排列位置等來確定。為了減少擠壓力，提高焊縫質量，應設計內斜度為13 o，外錐度取36o。為了保證金屬的合理流動及模具強度、產品質量和模具的壽命，分流孔不能布置的過于靠近擠壓筒或模具的邊緣，也不宜布置的過于靠近擠壓筒附近。4.分流比的選擇在保證模具足夠強度的前提下

6、，K值盡量取大值，有利于金屬的流動和焊合。對于生產空心型材，取K=1030，本設計取K=20。5.分流孔位置的確定根據玻璃幕墻立柱橫截面積F型分流孔總面積，按式計算各分流孔面積的大小。分流孔內邊緣距離型材外邊緣要有一定的距離，分流孔出口邊離型材外邊緣38mm,如避免從上模孔道看到下?？障丁＿@里取。最終分流孔位置。6.分流橋的確定分流橋的截面形狀主要有矩形，矩形倒角的和水滴形的三種。采用矩形截面分流橋時，金屬在橋下形成一個死區(qū)，不利于金屬流動與焊合。矩形倒角截面和水滴形截面的分流橋有利于金屬的流動與焊合，而且便于模具加工，因此，在強度允許的條件下，應盡量采用這兩種截面的分流橋。7. 分流強高度的

7、確定及校核分流橋抗彎強度校核式中 分流橋的最小高度，mm：分流橋支座間中心距離，mm；作用在擠壓墊片上的單位壓力，MPa；模具材料在工作溫度下的許用應力。分流孔道抗剪強度的校核式中 許用剪應力；Q橋分流橋端面上受的總壓力，N；A橋分流橋受剪切的總面積，。8.模芯的設計模芯有錐式、錐臺式和凸臺式三種。當b>20mm時，多采用凸臺式。由于本設計中的型材內孔尺寸b=44.8>20mm，故采用凸臺式。舌芯長度宜短，稍伸出工作帶即可。對于小型擠壓機，一般伸出下模工作帶13mm，本設計取3mm。9.焊合室的設計當采用圓形焊合室時，在兩分流孔之間會產生一個十分明顯的死區(qū)，影響焊縫質量。蝶形焊合室

8、有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫質量因此這里選用蝶形截面的焊合室。當分流孔形狀、個數及排列方式確定后，焊合室的斷面形狀和大小也基本上確定，一般焊合室直徑比分流孔出口處約大5mm。10. ?？壮叽缒Ｗ油庑蔚哪？壮叽鏏的計算： 式中 A型材外形的?？壮叽鏼m；A0型材外形的名義尺寸mm；K模孔的裕量系數。型材的壁厚處模具間隙尺寸B的計算： 式中：B型材壁厚的?？壮叽鏼m；B0型材壁厚的名義尺寸mm；壁厚模孔尺寸增量，鋁合金：當時，=0.1mm；B3mm時，=0.2mm。11.模孔工作帶（1）空心部位工作帶長度的確定a.處于分流橋底下金屬流進困難的部位，其工作帶長度可取制品壁厚t的2倍。b.與分流孔鄰近

9、部位的工作帶長度?。?t+1）mm或更長。c其余部位應根據具體情況確定(2)與空心部位相鄰的實心部位工作帶長度的確定a.處于分流橋下面金屬不能直接到達的部位，其工作帶長度可?。?4）t mm；b.處于分流孔下面金屬可以直接到達的部位，其工作帶長度可?。?5）t mm；c.模芯工作帶入口端和出口端均應比模孔的工作帶加長0.51.0mm；d.?？坠ぷ鲙чL度變化較大時，模芯相應部位的工作帶長度也應隨之變化。12.模孔空刀結構設計一般說來，當型材壁厚時，可從用加工容易的直空刀和斜空刀結構；當或帶有懸臂處可用組合空刀結構； 13.模具外形尺寸模具外形尺寸標準化，不但能夠降低成本，還有著其他的意義。本設計

10、根據模具外形標準尺寸表，取模具的外徑D為250mm，上模厚度取H上為70mm，下模厚度H下為50mm。（三）玻璃幕墻立柱鋁合金型材導流模設計導流模的實質是在型材模的前面加一個型腔，形狀為和型材外形相似的異形或和型材的最大的外形尺寸相當的矩形。導流模的基本結構形式有兩種：一種是將導流模和型材模分開制造，然后組裝成一個整體進行使用；另一種是直接將導流模和型材加工成一個整體。可以根據擠壓機的結構、產品特點以及模具裝配結構的不同，選擇不同的模具結構。導流模的設計原則是有利于金屬預分配和金屬流速的調整。一般來說，導流模的輪廓尺寸應比型材的外形輪廓尺寸615mm，其深度可取1525mm，導流孔的入口最好呈

11、3°15°，導流模腔的各點應均勻圓滑過渡，表面應光潔，以減少摩擦阻力。設計導流模重點在導流腔的設計計算和導流模厚度的確定。導流墻壁一般是垂直于模子平面的。但切殘料時往往把導流腔內的金屬拉出，而使端面出現洞穴，再擠下一個錠坯時就把空氣封閉在洞穴里，而使型材表面出現氣泡，影響表面質量。為了避免這種情況出現，本設計將導流孔壁與擠壓方向設計為有一個夾角為。導流模的厚度要根據模孔寬度和導流模腔寬度來定，可用下列公式近似計算。 或 式中：為導流模腔最大寬度，；為導流模厚度，；為?？讓挾?，。 (四) 玻璃幕墻立柱鋁合金型材平面分流模具結構設計圖本設計的模具采用平面組合分流模，該平面組合分

12、流模由上模和下模組成，并和導流模通過螺釘和銷連接在一起，如圖2所示。圖2 玻璃幕墻立柱鋁合金型材平面分流模結構設計圖1-導流模 2-上模 3-圓柱銷 4-下模5-內六角圓柱頭螺釘（五）結論與其他鋁型材相比，該型材產品寬厚比較大，在擠壓時很容易出現折斷和扭彎。本文通過對型材產品的分析，設計出了一根4腔1芯平面分流摸，并設計出了導流模與分流模配合使用，成功的實現了對本設計中左有空心型腔，右為倒“T”字形的玻璃幕墻立柱產品擠壓生產。1. 在進行模具設計的時候，將模具設計成分流組合模的結構形式，其中分流孔采用四孔扇形的結構形式，分流橋的截面形狀設計為矩形倒角，模芯采用凸臺式，焊合室采用蝶形，通過對分流孔等的合理設計，既能對金屬流速起到調節(jié)的作用，又能降低模面的正壓力。2. 為了提高制品的質量，增大坯料與型材的幾何相似性，增加了導流模的設計，便于控制金屬流動，改善模具的受力條件，大大提高成品率和模具壽命。3. 通過計算及校核可以總結出調整金屬流速最主要的方法是工作帶的設計。在合理布置分流孔的前提下，通過調整工作帶的長短可以使金屬流速得到有效調整。參考文獻1 賈俐俐. 擠壓工藝及模具M. 北京：機械工業(yè)出版社. 20112 劉靜安. 鋁合金大型擠壓材生產現狀及應用前景. 輕合金加工技術. 2005,(33):8113 劉靜安,謝建新.大型鋁合金型材擠壓技術與工模具優(yōu)化