铝型材设计说明书讲解

1、铝合金型材挤压工艺及模具计算二.总设计过程概论1 .挤压工艺流程：铸锭加热一挤压一切压余一淬火一冷却一切头尾一切定尺一时效一表面处理一包装一出厂2 .挤压工艺条件1）铸锭的加热温度6063铝的最高允许加热温度为550C,下限温度为320C,为了保证制品的组织，性能，挤压时锭坯的加热温度不宜过高，应尽量降低挤压温度2）挤压筒的加热温度模具的成分多为合金钢，由于导热性差，为避免产生热应力，挤压前挤压筒要预 热，为保证挤压制品的质量，并且具有良好的挤压效应，挤压筒温度可取400c 450 Co3）挤压温度热挤压时，加热温度一般是合金熔点绝对温度的0.750.95倍，本设计挤压温度为450c500 C

2、 ,挤压过程中温度控制在 450c左右4）挤压速度考虑金属与合金的可挤压性，制品质量要求及设备的能力限制，本设计的挤压速 度取0.70.8m/s5）工模具的润滑因本设计采用热挤压，故不采用润滑6）模具模具应具有足够的耐高温疲劳强度和硬度，较高的耐回火性及耐热性，足够的韧性，低的膨胀系数和良好的导热性，可加工性，及经济性，本设计采用4Cr5MoSiV1作为模具的材料，热处理的硬度为 HRC45-507）切压余根据所选的设备：500T,切压余厚为20mm 800T,切压余厚为25mm8）淬火本工艺过程中，制品挤出后可通过设置风扇对制品进行吹风来达到风淬的目的9）冷却直接露置在空气中冷却，达到自然时

3、效的目的10）切头尾本工艺过程统一去头尾各300mm三.实心型材模设计1.所要设计的实心型材制品本制品的形状和尺寸如下14图1牌号XC111 （L型）制品的截面积F制=116.4 mm2模孔外接圆直径 D外=46.28mm现有设备（如下表）：设备吨位500T800T1630T挤压筒直径D095125187挤压截回积F070851226627451锭坯尺寸Dd正 90x270/320 120X400/450 178X540/600/660冷床长26m32m44m填充系数1.1141.0851.104压余厚202530最大挤压比97.48273.6加 工 范 围最大外接 圆直径6595147挤一根

4、最 小制品断F 制 min721503722.选坯和选设备根据加工范围要求(F制F制min,及D外0D外ma%只有500T的可用，按成 才率最高的原则，进一步优化，计算列表序 号DoDd(mm )Ld(mm )单重 wd填 充 系数K填 充 后 长 度 Le压余 厚 hy (mm)切 压 余 后 的 有 效 长 度 Ld挤 压 比入制品 长L制(m)成品 数 nx6 (m)成品 重W制(kg)成 率W /Wd (%)材制1992704.641.12422022254.13 .2 x3. 8983 .8501465516m4%2993205.501.12872026754.16 .2 x3. 8

5、970 .7501465256m3%最后选择成才率最高的83.84 %对应的方案1 即：500T的挤压机设备锭坯尺寸为：Dd Ld =90X270mm入=54.653 .挤压力的计算根据经验系数公式：P =11.775父；叵-0.8 D2M4, D为挤压筒内径，d为制品等面积直径，0b为 T d某温度下坯料的抗拉强度，450c下6063的。b =12MPa带入数据求得：9 9 952P=11.775M0.8 952 M12 =253.8Tl、12.2,F额定吨位500T,设备选择符合要求，即理论技术可行4 .实心型材模具体结构设计模组的结构如下图图21.模子2.模垫3.前环4.后环5.保护垫板

6、6.前机架7.模座8.模套9.剪刀10.挤压筒模组的结构：对于不同吨位的挤压机，下图中的主要结构尺寸都是配套设置的，可以从有关资料中查得。模组的主要结构尺寸如图3模组尺寸如下表设备吨位500T800T1630T1X2XH 160 X 180X190 210 X 250X240 310 X 350X340H1203030H280 9090 100110 150H350 6050 6060 80挤压模具的尺寸如下表设备吨位500T800T1630T d1/d2 x h2 135/ 145X 20 25 165/ 175X25 30 250/ 260X 30 40h11212 1312 135.实心

7、模尺寸数据设计1) .选坯和选择设备根据前面的计算挤压筒内直径D0 =95 mm锭坯尺寸：Dd父Ld =90 X 270挤压比入=54.652).模组及模子尺寸外形的计算根据前面计算，从表5选取H1=20 H2=90 H3=60模子外形尺寸的确定(如下图)依据表6的数据可以确定d1=135mm d2=145 mm h1=12 mm h2=25 mm3)模子内形尺寸的确定挤压比入=54.65 入MAX故不需要多孔挤压确定模孔尺寸：由公式外形尺寸A = A(1 + C)+ C为裕量系数为尺寸公差WJA= 30 (1 + 0.0085) +0.6=30.855mm壁后尺寸Q = S C2C2 =0.

8、05-0.15 薄壁取上限，后壁取下限，本设计取0.1则 Sk=2 + 0.2+0.1 =2.3mm型材的圆角及圆弧没有偏差要求，故可按名义尺寸设计由于这种角材在挤压的过程中由并口现象，角度取 91制造偏差为-0.05mm主要尺寸如下图-0.024）孔形在模子端面位置的确定（由于本型材为等壁厚的型材，故型材的几何重心在置模子的中心） 压力中心的计算（以左下端点为坐标原点）算得x=8.47y=8.475）工作带长度的确定铝合金工作带一般最短可取 2.53.0mm最长可取810mm 由于是等壁厚型材，故工作带长度 h定各处相等，本次设计取h = 4mm,如下图：6）阻碍角由于h定0 1015mm,

9、故不采用阻碍角7）模子强度的校核本设计为L型薄壁型材，故模子的强度校核可以忽略8）画图,如下图：四.空心型材模设计1 .所要设计的制品本设计制品的的牌号为I513回型管具体参数为B=50.8 H=38.1 T=1.4 重量：0.653 Kg/m具体如下图1/2 .选坯核选设备制品的截面积：F制=241mm2模孔外接圆直径D外=63.5 mm根据加工范围要求（F制F制min,及D外0D外ma为由表3知只有800T的可用按成才率最高的原则，在进一步计算优化，计算列表如下表7序D0DdLd单重填压切挤制成成成材率号(F0 )(mm )(mm )wd充 系数K充后长余 厚 hy压 余 后压 比品 长L

10、制品 数 nx6品重W制M J/Wd (%)度Le(mm )的有效长度入(m)(m)(kg )Ld1112040012 .1.03692534450.17.2X67.864.22520859542112045013 .1.04152539050.19.3X611.85.62573859875最后选择成才率最高的85.6 %对应的方案2 即800T的挤压设备锭坯尺寸为：Dd X Ld=120X450mm入=50.903 .挤压力的计算根据经验系数公式P=a *Kf( In 入 +4u L/D)F=A*Pa表征挤压难易程度的经验系数，对于空心型材取a =1.11.5,本设计取0= 1.3P为单位挤

11、压力，MPaF为最大挤压力，NA挤压筒内孔的面积，mm2挤压系数Kf 材料在挤压温度下的变形抗力(查表)，MPa摩擦系数L铸锭敦粗后额长度，mmKf查表取16U 取 0.30故 P=1.3X 16( In 50.90+4X0.30 X 415/125)=164.6MPaF=164.6 xnx 1252 /4=2.02MN换算成吨位：约202TF额定吨位800T,设备选择符合要求，即所选设备理论可行4 .模组及模子外形尺寸确定：模组尺寸结构简图如前图3所示根据前面计算，从表6选取H1=30H2=100 H3=50模子外形尺寸简图如前图4依据表6的数据可以确定d1=165mm d2=175 mm

12、h1=12 mm h2=88 mm因为本设计采用孔道式分流组合模故：取H上=48 H下=40 模垫厚10mm5.组合模相关参数的确定：1) .分流孔的个数取4个，形状为扇形2) .扇形面积的确定：因为分流孔面积与制品断面积的比值三F分/F型=K,K即为分流比，一般K对于空心型材时，取 K=10- 30。本设计取K=10分流孔的面积三5分=(F型=10X 241=2410 mm2且分流孔面积的大小按 Fmax/Fmin=fmax/fmin其中,F-分流孔的面积，f- 相应型材面积E F 分=Fma奸 Fmin故 Fmax= 711.2. Fmin=493.83) .分流孔位置的确定分流孔中心圆的

13、直径 口分=0.7D0=0.7 X 125=87.5暂时先取其外接圆直径为100确定a, a , B的大小如图 图7依据经验a 一般取25 n有的取8 mm.本设计取8 mm图8关于a的计算，由上图知h=H/2+8=38.1/2+8=27.05 mmFmax=f扇一f三角形得 a =47.4 ° 同理关于B的计算，由下图知b=B/2+8=50.8/2+8=33.4 mmFmin=f扇一f三角形得B =42.8 °图94) .分流孔的形状分流孔由一定的倾斜锥度，这样可以改善焊缝的质量，孔道锥面与其轴线的夹 角为24。，本设计取4。5) .分流桥分流桥的宽窄和模具的强度以及金属

14、的流量有关， 从增大分流比，降低挤压力来 考虑，分流桥的宽度B应该选择小些，但为了改善金属流动的均匀性，模孔最好 受到分流桥的遮蔽，则B应该选择得宽些，一般取：B=b+(320) mm本设计采用倒梯形结构，取B=26见下图图106) .焊合室焊合室的形状和大小对焊缝的质量有很大的影响。按经验公式：95130 nlmh=1015 nlm本设计取h=14,形状为碟形如图：图116.模子内形尺寸的确定 工件及模具如图所示 图12模具图如下 图13按经验公式A=A0+K A0A-制品外形的模孔尺寸A0制品外形的公称直径K-经验系数，由于本设计争对 6063合金，取K=0.012得 HK=38.1+0.

15、5=38.6, BK=50.8+0.6=51.4制品型材壁厚可由经验公式 B=B0+确定由于B0=1.4 mm.本设计= 0.1故 Tk=1.4+0.1=1.5 mm7 .模孔工作带长度hg的确定由于本型材制品的对称性较好，外形相对较小，一般可取26 nim,生产实践中对铝合金常用615 nlm本设计取hg=6mm8 .模芯的设计一般伸出下模工作带3 5mm本设计取4mm模腔外形按空心型材的空心部分确9 .上模凸台长取21mm用于装配定位10 .定位销，螺钉按GBfe准选取标准件定位销的直径取 8,螺钉采用M10,具体说明见装配图11 .模子强度校核：这种模子在工作时承受载荷最不利的情况是分流孔道和焊合室尚未进入金属和金属充满焊合室以后流出模孔之际，故强度的校核主要是争对模子的分流桥，模桥的弯曲应力和抗剪强度：分流桥弯曲应力校核Hmin="p/2* V6 b式中：Hmin=分流桥的最小高度L 分流桥宽度，经计算L=20.6P 挤压机的最大的比压<rb模具材料在温度下的许用应力.在450500c下，对于