推拉窗铝合金型材热挤压模设计毕业设计44页

1、芅芃蕿肆肅葿薅肅膇莁袃 推拉窗铝合金型材热挤压模设计摘 要模具工业在美国被认为是“工业的基石”，在日本更被推崇到“进入富裕社会的原始动力”，在我国，国务院通过的装备制造业调整和振兴计划中也把模具及其制造的装备的技术水平作为重点内容。模具由于其具有工序少、材料利用率高、低耗能、易生产等特点，在汽车、能源、机械、电子、信息、航空航天工业和日常生活中被广泛应用。本次设计的型材属于典型的民用建筑空心型材，采用平面分流组合模，根据型材断面积551m2和外接圆直径115mm选取16.3MN挤压机，确定挤压筒直径是140mm。挤压轴总长1020mm，外径尺寸136mm。选用实心挤压垫外径是139mm，厚度是

2、50mm。计算出模心、模孔等工模具的尺寸，然后通过强度校核和实际分析，得到合理可用的工模具。通过对铝合金推拉窗热挤压模具的设计，对模具的结构以及设计过程有了初步的认识。这次毕业设计是理论与实践的又一次结合，锻炼了设计者对参考文献的查阅能力、独立思考能力和创新能力。关键词：热挤压模具；铝合金空心型材；平面分流组合模Sliding 88822 aluminum alloy hot extrusion die designAbstract Mold industry in the United States is considered to be "the cornerstone of i

3、ndustry", in Japan even been respected to the "raw power into the affluent society", in China, the State Council passed the "equipment manufacturing restructuring and revitalization plan," also the mold and manufacturing the technical level of equipment as the main focus. Be

4、cause of its small mold processes, material utilization, low energy consumption, easy to produce, etc., in the automotive, energy, machinery, electronics, information, aerospace industry and are widely used in daily life.The design of the profile is typical of civil hollow profiles, using the plane

5、porthole die, according to the profiles basal area 551m2 and circumcircle diameter 115mm Select 16.3MN extruder, extrusion cylinder diameter is determined 140mm. Extrusion axis length 1020mm, diameter size 136mm. Extruded solid selection pad diameter is 139mm, thickness 50mm. Calculate the mold core

6、, mold tooling holes and other dimensions, and then through the strength check and the actual analysis, reasonably available tooling.By hot extrusion aluminum sliding mold design, mold structure and the design process have a preliminary understanding. The graduation project is yet another combinatio

7、n of theory and practice, exercise designers references inspection, independent thinking and innovative ability.Keywords: hot extrusion dies; aluminum hollow profiles; plane Porthole Die毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究

8、成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下

9、独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签

10、名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计

11、类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析

12、和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩：

13、优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师：

14、（签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创

15、意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录摘 要Abstract第一章 概述11.1铝合金挤压技术的概况及发展趋势11.1.1铝合金挤压技术的概况11.1.2铝挤压技术的发展趋势11.2铝合金门窗的特点和发展趋势11.2.1铝合金门窗的特点11.2.2铝合金门窗的发展趋势21.3挤压模具种类和特点21.4 研究的目的和意义3第二章 挤压产品的工艺分析42.1产品代号及设计要求42.2产品形状及结构分析42.2.1

16、形状和尺寸分析42.2.2 尺寸偏差的选择52.2.3产品材料分析72.3成形工艺分析与选择72.3.1挤压方法的确定72.3.2挤压工艺制度的确定82.4 模具总体结构分析9第三章 工艺计算113.1坯料尺寸的计算113.1.1 坯料直径的计算113.1.2坯料长度的计算123.2挤压力的计算123.3挤压机的选择153.4压力中心的计算16第四章 挤压工模具结构设计174.1模具结构设计174.1.1分流孔的设计174.1.2分流桥的选择194.1.3模芯的设计194.1.4 焊合室的选择204.1.5模孔尺寸的确定204.1.6 模孔工作带长度的确定214.1.7 模孔空刀结构设计224

17、.18 模具外径及厚度的确定224.2模具的强度校核234.2.1 抗弯强度校核234.2.2 抗剪强度校核234.3挤压筒的设计244.3.1挤压筒的结构形式244.3.2挤压筒的加热方式244.3.3 挤压筒工作内套的结构244.3.4 挤压筒与模具的配合方式244.3.5 挤压筒结构尺寸的设计与强度校核254.4挤压轴的设计274.4.1挤压轴的结构形式274.4.2挤压轴的尺寸确定274.4.3挤压轴的强度校核284.5挤压垫的结构设计294.5.1 挤压垫片尺寸的确定294.5.2 挤压垫的强度校核294.6模具实体图30总 结32参考文献33致 谢34第1章 概述1.1铝合金挤压技

18、术的概况及发展趋势1.1.1铝合金挤压技术的概况 随着科技和国民经济的不断发展，铝合金型材挤压所使用的工模具产业技术有了非常的进步过程。工模具的材料品质影响着铝合金的挤压技术的。工模具的合理使用是实现挤压工艺过程的基础：模具是保证产品成型，具有正确尺寸、形状、精度的基本工具，工具和模具是保证产品内外表面质量的最重要的因素之一1。合理的工模具结构、形状和尺寸，在一定程度上可影响产品的内部组织和力学性能。挤压筒、挤压轴、挤压垫片和模子的结构形状与尺寸对挤压时金属流动景象、挤压速度和挤压力都有很大的影响，合理的工模具设计对提高装卸与更换速度、减少辅助时间，改善劳动条件和保证生产安全等方面有重要的意义

19、1。挤压用工模具的发展实际上伴随挤压技术的发展而发展。 中国开始建立起独立的铝合金挤压工业开始于1949年，80年代中期是中国铝型材挤压工业大发展的第一个时期，在19841986年中期，生产企业由69个增加到175个，年平均增长率为61。据初步统计，中国的铝合金挤压型材产量为15.29万吨，2008年铝加工材产量达766万t/a，成为世界最大的挤压材料生产国。铝合金加工材由主要的为军工服务转为军民两用的方向，除航空航天工业外，建筑、交通和日常生活用品等部门对铝的需用量越来越大。与国外先进水平相比，我国铝型材挤压技术还有非常大的差距。1.1.2铝挤压技术的发展趋势国内外铝挤压技术现状与发展趋势如

20、下：(1)工艺装备向大型化、现代化、精密化和生产线自动化方向发展。挤压设备主要是指挤压机及其配套装置，是反应技术水平的重要指标，大型优质圆、扁挤压筒与特种模具技术的突破性进展1。(2)电子计算机用于挤压模具的设计和制造（CAD/CAM技术），可以增强挤压铝型材使用工模具的品质和使用寿命。 (3)挤压工艺的不断改进和完善。目前出现了增强挤压过程中新的好的工艺方法，优点有：提高挤压速度和挤压时的生产效率、提高产品质量、节约资源和经费使用等。 (4)铝挤压材的产品的材料结构有了大的进步。由于铝合金挤压材的产量、品质和规格不断扩大，其使用愈来愈广泛，在国民经济和生产过程中有着重要的作用。1.2铝合金门

21、窗的特点和发展趋势1.2.1铝合金门窗的特点铝合金门窗是铝合金型材经过表面清洁处理等，经下料、打孔、铣槽、攻丝、制作待加工工艺而制成的门窗框料构件，再用连接件、密封材料和开闭五金配件一起组合装配而成的2。铝合金门窗适用于对密闭、保温、隔声要求比较高的宾馆、办公楼、图书馆以及居民所住房间等具有现代化特色建筑的门窗工程。其种类非常多，根据产品材料不同，分类有推拉门窗、固定窗、平开门窗、百叶窗、纱窗等，其中以推拉门窗等使用比较广泛。 和普通木门窗相对比，铝合金门窗优点显著：门窗的质量非常轻便、强度比较高、密闭性也非常好、在使用中门窗变形很小、非常美观、材料耐腐蚀性好、使用维修都比较方便、便于日常生活

22、和工业化生产。1.2.2铝合金门窗的发展趋势 中国的建筑门窗产业市场中，铝门窗产品使用最为广泛，占总体的一半以上。随着近些来建筑行业的不断发展和壮大，铝合金门窗生数量越来越多，据统计2003年我国的铝合金门窗产量为2.8亿平方米，2005年3.2亿平方米，2007年为3.65亿平方米，因此中国是名副其实的门窗生产大国3。尽管近年来铝合金门窗在低档次产品的冲击下，市场表现疲软，但未来在房地产业发展的带动下，因铝合金门窗的耐腐蚀性、变形量小、防火性强、使用寿命长、环保节能等特性，决定其仍是今后市场上的主流。铝合金门窗由于重量轻、强度高、使用性能好、装饰强、经济耐用、无污染、能回收再利用而成为我国主

23、要的建筑门窗产品，广泛应用于从高档公共建筑到一般的民用住宅和工业厂房3。未来的建筑门窗产业的主流必然是铝合金型材类的门窗。铝合金门窗向高新技术、多功能的方向发展，首先要求更新更好的铝型材，来满足以后门窗发展需求。1.2.2铝合金门窗的发展趋势1.3挤压模具种类和特点挤压铝型材的模具可分为平面模和空心模。空心模又可分为平面分流组合模、星形组合模和舌型模等，其中平面分流组合模在日常生产中使用最为广泛，占95%以上2。平面模用于挤压实心铝型材，模子可以设计的很薄，在15.0MN以下的中小型挤压机上适用的模子可以做到2025mm，15.034.3MN挤压机用的模子厚度可以取30mm左右。为了保证模子强

24、度和制品尺寸的准确性、稳定性，要增加模垫的厚度或者数目。平面分流组合模多数情况下用于挤压空心的型材，因为加工过程中需要二次加工，因此所需要的挤压力会很大，要注意挤压时别造成闷车。它的特点：材料的成品率比较高，模具容易加工制造，生产操作很方便，能生产各种高精度、高光洁表面的、形状复杂的空心型材。缺点就比较明显修理工模具和清洁残下废料就相对困难一点。星型组合模适用于外形尺寸较大的空心型材，但是挤压力较分流组合模的小，型材成品率高，残料清理比较容易，但是模子加工比较困难。相比之舌形模由于剩余残废料很长，型材成品率很低，模具加工难度一般，但是挤压阻力较小，清理残料容易，修模方便，因此多用与需要挤压力较

25、大的品质要求较高的薄壁空心型材。1.4 研究的目的和意义与国际先进水平相比我国所表现出的距离：（1）挤压模具材料的种类、品质和使用寿命等特点落后国际先进水平，与此相关的材料热处理技术和表面处理技术相比较也是比较落后的，因此导致我国模具的使用寿命仅为国际先进水平一下；（2）模具设计理论、加工方法和材料结构选择等方面与国际先进水平也有很大距离，比如德国在热挤压模拟技术、虚拟设计及软件开发等方面有了许多创新的亮点，基本上实现零试模或可大大减少试模次数，我国目前情况还没有达到这种技术；（3）在模具结构的高效创新和精密实用的现代化加工2个方面距离国际先进水平也有很大差距，国外已经研制出许多先进的结构模具

26、，加工精度达到了非常高的水平，结构非常复杂的多孔、多腔空心型材模和多孔超精密复杂模等很早已经投入生产，产品的品质还十分稳定，我国目前情况尚处于起步阶段。本设计目的是熟悉所学的对挤压模具工艺设计的知识，增强自身实际操作设计的经验，为以后从事模具设计等方面的工作和学习打下坚实的基础。由于国内挤压模具技术水平还有待提高，这更需要我们这些模具专业方面的当代大学生努力学习、突破、创新。因此推拉窗88822铝合金型材热挤压模设计正是一次展现自己所学知识，锻炼自己能力的机会。第二章 挤压产品的工艺分析2.1产品代号及设计要求 产品代号：TLC-88822 牌号及状态：6063 T5 密 度：2.69g/cm

27、3壁 厚：1.2mm 米 重：1.261kg/m技术标准：GB5237.1-2004 挤出长度：50m 产品形状如右图2-1所示。 2.2产品形状及结构分析2.2.1形状和尺寸分析 图2-1型材尺寸图 按形状尺寸变化特征，型材分为横断面型材和变断面型材。横断面型材可分为实心型材、空心型材、壁板型材和建筑门窗型材，很明显本次设计的属于建筑门窗型材。型材断面大小用外接圆来衡量，挤压力的大小和外接圆的面积成正比关系。根据型材断面形状可为实心型材，半空心型材和空心型材,如图2-2所示。 （1）实心型材，一般的角型、槽型等型材； （2）半空心型材，根据断面形状分为半空心型材I级、半空心型材II级，半空心

28、型材III级。 （3）空心型材根据断面形状也可以分为三级：空心型材I级，空心的部分是圆形，直径较小，断面形状是对称的，或内径较小，外形是不对称的；空心型材II级，除I级以外的外接圆直径不大于130mm，只有一个非圆形空心部分；空心型材III，除I、II外的所有空心型材，壁厚是均匀的，其空心断面是完整或多孔2。经测量本次设计型材断面外接圆直径是=115mm，只有一个不对称的阶梯形空心部分属于典型的空心型材II级。型材断面比较复杂，一般多采用平面分流组合模。 图2-2 型材按断面分布图a实心型材；b半空心型材；c空心型材2.2.2 尺寸偏差的选择图2-3 型材尺寸公差图由于铝合金建筑型材是热挤压型

29、材，其尺寸偏差有特殊性。型材断面积的尺寸偏差由技术标准：GB5237.1-2004可得允许偏差分普通级、高精级和超高精级。本次由于本设计产品没有标注尺寸偏差值，则公差按普精级，尺寸偏差可查表2-1。产品厚度1.2mm达到要求，壁厚尺寸偏差为±0.3。挤压件截面的过渡处应避免尖角，因为锐角处金属流动困难，阻力升高，模具转角处容易磨损和开裂。因此本设计的挤压型材有过渡圆角，这样比较适合挤压生产。其各部分尺寸如图2-3所示。表2-1普通级型材截面尺寸允许偏差（GB5237.1-2004）  序号 指定部位尺寸/mm允许偏差（±）/mm金属实体不小于7

30、5%的部位尺寸空间大于25%，即金属实体小于75%的所有部位尺寸3栏以外的所有尺寸空心型材包围面积不小于70mm2时的壁厚测量点与基准边的距离L>6 15>1530>3060>60100>100150>1502001栏2栏3栏4栏5栏6栏7栏8栏9栏11.000.130.180.1821.002.000.150.230.220.2632.003.000.180.280.260.3043.004.000.200.380.300.350.4254.006.000.230.530.350.400.4766.0012.000.250.750.410.460.520.

31、56712.0019.000.290.470.520.580.62819.0025.000.320.530.580.630.710.83925.0038.000.380.610.660.750.840.951038.0050.000.450.70.750.891.011.141.341150.00100.000.770.981.091.361.581.872.1712100.00150.001.081.311.441.822.192.603.00注：表中指定部位尺寸为1.20mm2.00mm的型材壁厚偏差要求是强制性的。a     除另有说明本标准提到的

32、空心型材包括通孔未完全封闭且空心部分面积大于开口宽度平方数2倍的型材。 2.2.3产品材料分析 6063铝合金在生产建筑铝门窗中使用较多，它的优点有：材料加工性能很好、可焊接性很优良、电镀性很好、抗腐蚀性非常好、有韧性，容易进行抛光处理、阳极氧化效果很好，是典型的挤压合金。其主要的力学性能为抗拉强度不小于150MPa；伸长应力不小于110MPa；伸长率不小于7%，注：棒材室温纵向力学性能,试样尺寸：直径12.5mm。6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，合金中Mg和Si的含量变化直接影响了材料的品质。Mg的作用和影响是 Mg和Si组成一种

33、热处理强化的化合物Mg2Si，Mg的含量越少，Mg2Si的数量就越少，热处理强化效果相应减少，型材材料的抗拉强度降低，因此变形抗力相应变大，合金的塑性上升，加工性能变的容易，材料耐蚀性能变好。Si的作用和影响是Si的数量应使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以确保Mg的作用得到充分的发挥。随着Si含量增加，合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高而塑性降低，耐蚀性变坏4。 T5的意思就是在高温成型的过程中受到冷却，再进行人工的时效状态。适用于由高温成型过程冷却后，可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限，予以人工时效的产品4。6063合金在

34、T5状态下，融化温度为615655，相对腐蚀敏感性为1，挤压性能、抗蚀性、可焊接性和抗应力腐蚀开裂性都很优良，切削性能和成型性能一般。2.3成形工艺分析与选择2.3.1挤压方法的确定 （1）按挤压材料的温度可分为冷挤压、温挤压、热挤压。冷挤压：在室内温度下进行挤压过程叫做冷挤压。优点有：是少切削和无切削工艺，节约原材料，生产率高，产品强度高，精度高，表面光洁。但是冷挤压需要的变形力大，因此对模具材料提出了很高的要求，从而限制了冷挤压零件的尺寸范围3。温挤压：温度范围是将坯料加热到比热挤压时低的适当温度（金属再结晶温度以下）进行挤压。其优点是：将坯料的变形抗力比冷挤压小，成形比较容易。但是缺点很

35、明显和冷挤压生产比较，增加加工时对材料加热的设备，产品尺寸精度与表面的粗糙度较差，因为是在加热条件下工作，劳动条件有些不好。热挤压：是将锭坯加热到金属再结晶温度以上的某个适当的温度范围内进行挤压。它的特点是：挤压材料的变形抗力变低，因此对于加工设备和挤压用的工模具要求不高，从而使之投入这方面的资金较少；相对于加工普通的工具，挤压件加工余量小。但是由于加热产生氧化、脱碳及热膨胀等问题，降低了产品的尺寸精度和表面质量，热挤压生产采用的模具使用寿命较低。根据以上分析，热挤压是一种生产效率高、劳动强度低、加工质量好、省料、省工和成本低的金属压力加工方法。在生产实践中，采用热挤压模具，只需要调换上模和下

36、模便可以生产同类型的不同挤压件，节省了模具设计、制造、安装和调整的时间，提高了生产效率，降低了生产成本。铝合金推拉窗模具的材料为6063铝合金，采用热挤压能够满足产品的尺寸精度和表面粗糙度的要求。（2） 根据挤压时金属流动方向与挤压轴运动方向之间的关系，挤压基本变形方式有正挤压、反挤压、复合挤压等。正挤压：挤压过程中制品流出方向与挤压轴运转方向相同，是挤压生产中应用最广泛的一种方法。其制品的尺寸范围广大，灵活性大，自动化简单，投资费用少，易于分离残料。但是正挤压挤压时坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在有很大的外摩擦，摩擦产生的温度使锭胚的温度不均匀，导致金属流动不均匀3。反挤压：挤压过程中制品

37、的流动方向与挤压轴的运动方向相反，是针对正向挤压法在挤压过程中锭坯表面与挤压筒内壁发生激烈摩擦的情况出现的另一种挤压法。本次设计型材的结构形状复杂，制品横断外接圆直径是115mm，产品材料是6063合金，强度不很大，考虑产品综合质量及经济因素，因此采用正向挤压方法。2.3.2挤压工艺制度的确定挤压温度和挤压速度是挤压过程中的两个基本参数，随着挤压条件的变化，挤压过程中的挤压温度和挤压速度是不断变化的。挤压中工模具的使用温度和挤压力的对于在挤压过程中温度变化都有着关系，在确定挤压温度制度时，要注意下面几个方面的： （1）合金的塑性图与状态图，了解合金最佳塑性温度范围和相变情况；（2） 挤压过程温

38、度条件的特点（3） 尽量降低材料的变形抗力因此可以减少挤压力和作用在工模具上的载荷；（4）保证挤压型材的温度分布尽量均匀；（5）挤压时保证最大的流出速度； （6）控制挤压温度不超过使用合金材料的临界温度，以避免材料塑性降低导致材料表面生成裂纹；（7）挤压过程中使材料不沾粘在工模具，避免影响材料表面品质； （8）保证挤压制品材料组织的平均和一致性，使材料的力学性能保持最佳； （9）使挤压制品的材料精度符合要求满足生产条件。 在确定挤压最佳温度制度时还应该考虑铸坯的结晶组织特点、合金化学成分的波动、金属间化合物的特点，疏松程度、气体和其他非金属杂质的含量等。挤压时的速度与温度是联系在一起的。一般来

39、说，提高挤压速度必须降低锭坯的加热温度，反正，提高挤压温度则必须降低挤压速度，如果锭坯的加热温度和挤压速度导致制品出口温度非常接近合金的固相线温度时，制品表面将产生裂纹、气泡、粗糙、质量变坏3。在确定实际金属流出速度时，应考虑挤压温度、合金的变形抗力与塑性、挤压系数、流动不均匀性和制品的形状和难度，以及工模具结构和预热温度等特征。本次采用的6063铝合金挤压的温度和速度规程见下表2-2。表2-2 6063铝合金挤压时温度速度规程合金制品锭坯温度/挤压筒温度/平均流出速度/m.min-16063空心建筑型材 450530450480可达到100综上所述，根据材料与工艺参数(如金属变形抗力与塑性、

40、挤压系数、流动不均匀的特性、工模具结构形式及预热条件)以及设备条件的影响的综合因素，锭坯温度选择为450，挤压筒温度为450，挤压速度为40mm/s。2.4 模具总体结构分析 （1）挤压筒挤压筒是重要的挤压工具之一，工作时需要承受高温、高压、高摩擦的作用，工作条件十分恶劣,为了改善挤压筒的受力条件，提高其使用寿命，除选用优质钢材外，还要选择合理的设计结构2。绝大多数挤压筒是采用两层及以上的衬套以过盈配合用热组合而构成。本型材选用两层衬套组成，即内套和外套。（2）挤压轴挤压轴作用十分重要，它使和挤压筒配套使用生产的重要模具。它在挤压过程中的主要作用是来传递产生的压力，将挤压筒中的材料发生变形，由

41、此看出挤压轴在挤压生产过程的中承受到的压力是根据挤压机的吨位来决定的。对于挤压轴承受压力的设计原则，要以它在实际生产中所承受的压力为依据，工作环境也影响了挤压轴的结构形式，尺寸的确定等。（3）挤压垫片挤压垫片在铸锭和挤压轴之间，作用是避免挤压轴与高温金属坯料直接接触，防止轴端面过早磨损，粘铝，包轴和变形，从而提高挤压轴的使用寿命。挤压垫的结构形式与尺寸、设备、挤压方法、产品类型等有直接关系。（4）平面分流组合模 平面分流组合模是挤压机上生产各种管材和空心型材的主要模具形式，其特点是将模芯放在模孔中，与模孔组合成一个整体，模芯好像舌头一样在模芯中，故又叫做平刀式形模。 平面组合模一般是由上模、下

42、模、定位销、连接螺钉4部分组成。在上模有分流孔、分流桥和模芯：分流孔是金属通往型孔的通道；分流桥是支承模芯的支架；而模芯是用来形成内腔的形状和尺寸2。下模有焊合室、模孔型腔、工作带和空刀：焊合室是把分流孔流出来的金属汇集在一起重新焊合起来形成模芯为中心的整体坯料；模孔型腔的工作带部分确定型材的外部尺寸和形状以及调节金属的流速；而空刀是为了减少摩擦，是制品能顺利通过，保证产品表面品质2。定位销是用来进行上下模的装配定位，而连接螺钉是把上下模牢固的连接在一起，使平面分流组合模形成一个整体。平面分流组合模主要优点有：挤压生产时材料成品率非常高，工模具容易加工制造，生产过程中操作十分简单，可以生产出精

43、度很高、表面非常光洁、结构形状尺寸十分复杂的空心型材。其缺点：挤压过程中或结束时修理工模具和清洁剩余残废料非常困难。2.4.4 挤压工模具的材料选择为了提高工模具的使用寿命，降低生产成本，提高产品质量，应根据产品品种，批量大小，工模具的结构，形状和大小，工作条件以及钢材本身的熔铸、锻造、加工和热处理工艺性能，钢材的价格和货源等方面的情况，综合以上因素，选择经济而合理的工模具材料。我国主要采用的挤压铝合金的工模具材料参看表2-3。 表2-4 我国部分挤压工模具材料选用表2挤压工具名称材 料备注选用代用7.5MN25MN挤压机挤压筒内套3Cr2W8V5CrNiW、4Cr5MoSiV1为俄罗斯牌号7

44、.5MN25MN挤压机挤压筒外套5CrNiMo5CrNiW5MN25MN挤压机挤压轴3Cr2W8V5CrNiW、4Cr5MoSiV1平面组合模内外套3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1160挤压垫3Cr2W8V7Cr3、4Cr5MoSiV1根据上表数据，挤压筒内套、挤压轴、挤压垫以及平面组合模均选用材料3Cr2W8V，挤压筒外套材料选用5CrNiMo。第3章 工艺计算3.1坯料尺寸的计算3.1.1 坯料直径的计算 坯料选择为圆锭，坯料的横断面面积： 式中 型材米重：G=1.261kg/m； 型材密度：=2.69g/cm3。 根据制品断面积，外接圆直径长度，查表3-1，初步选取挤压机为16.3M

45、N卧式挤压机，挤压筒的直径Dt=140mm。表3-1 某些挤压机上挤压铝型材的合理工艺参数挤压机 挤压筒铸锭尺寸填充系数K残料长度/mm推荐值公称压力/MN结构形式介质压力/MPa直径/mm长度/mm断面积/cm2比压/MPa直径/mm长度/mm断面积/ cm2制品断面积/ cm2合理挤压系数a12卧式32115715104115511040098.21.09252.604.202540130192.5905124120.61.104.407.0016.3卧式2414074015410001345001421.08106.2010.01530170192.59051246002061.107.

46、6015.2 为了使坯料能够顺利的装入挤压筒内，铸锭直径应该和挤压筒内径要有一定的间隙，可根据下式来预选： （3-1）式中 Dp坯料直径； Dt挤压筒直径； C坯料加热前直径与挤压筒内径的间隙，在实际生产中C取值范围为512mm，C值随坯料直径增大而增加，本次C取6mm；t坯料加热温度；a金属的线膨胀系数，它随合金种类变化面变化，在挤压温度范围内，一般取值为12.5×10-6/。在挤压生产中，为保证铸锭在加热后顺利装入挤压筒内，常把挤压筒截面积与铸锭截面积之比成为填充系数（镦粗系数）K： （3-2）式中 填充系数，一般取值范围为1.061.121，故此次计算符合条件； Ft挤压筒断面

47、积（mm2）； Fp坯料断面积； Dp坯料直径； Dt挤压筒直径。综合以上计算，坯料的直径取133mm符合条件。3.1.2坯料长度的计算 锭坯长度按下式计算： （3-3）式中 锭坯长度； 制品挤压长度； 挤压系数； 残料长度； 填充系数。型材的挤压长度：=50000mm，填充系数：K=1.11，查表3-1可得=10mm，挤压系数是挤压筒截面积与型材断面积的比值：。因此坯料长度： 由表3-1可知此次选用挤压机中挤压筒长度是740mm，因此要分为3次装料，每次装料长度：=666mm。3.2挤压力的计算铝合金在稳流阶段（基本挤压阶段）受力状况比较复杂，包括挤压筒壁、模面和定径带表面作用在金属上的正压

48、力和摩擦力，以及挤压轴通过挤压垫片作用在金属上的挤压力。 直接或间接影响挤压力的因素有数十个。主要因素有：金属的本性、挤压温度、挤压速度、挤压系数、工模具的形状、结构与表面接触摩擦条件、产品形状和尺寸以及铸锭的形状、尺寸与表面状态。铝合金挤压力计算公式也有多种。最长用的有.别尔林公式和.古布金公式，本次设计采用.别尔林公式： （3-4）式中 为了实现金属塑形变形作用在垫片上的力； Tt 为了克服挤压筒壁上的摩擦力作用在垫片上的力； Tzh为了克服塑形变形区压缩锥面上的摩擦力作用在垫片上的力； Tg为了克服挤压模工作带壁上的摩擦力作用在垫片上的力。 （1）为了实现塑形变形作用在垫片上的力RS （

49、3-5） 式中各参数表示及其确定： 挤压筒内孔的横断面积，即Ft，挤压筒内径Dt=140mm； 挤压模半锥角，平模正挤压取90°，平模反挤压取80°。本次挤压工艺采用的是平模正挤压，故取90°。 i=ln，其中为挤压系数； 金属在塑性变形区压缩锥内各处的塑性剪切应力难以精细确定，一般用变形区内平均塑性剪切应力表示，即取变形区压缩锥入口的值与变形区压缩锥出口的值的算术平均值，计算公式如下： （3-6） 但是，挤压时变形程度很大，使用上式得到的值偏高，所以采用几何平均值确实的值： ； （3-7） ； （3-8） ； （3-9） 其中，金属材料硬化系数，由于本设计铝型材的挤压速度较低，对挤压速度低的铝来说，应该查金属硬化系数图6，取Cy3.1； （2）为了克服挤压筒壁上的摩擦力作