鋁合金門(mén)窗模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.12選取鋁合金門(mén)窗的材料.24鋁合金門(mén)窗截面分析.34.1擠壓件的尺寸分析.35模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).45.1?？椎呐渲?45.2模具的工作條件及其結(jié)構(gòu)分析.75.3制定擠壓件截面圖.85.4確定擠壓方式.95.5確定擠壓件的毛邊形式的尺寸.95.6確定擠壓件所用的坯料的形狀和尺寸.95.7確定擠壓時(shí)所需的擠壓力，選擇擠壓設(shè)備.95.8根據(jù)熱擠壓件的尺寸，設(shè)計(jì)擠壓模具的工作部分.105.8.1設(shè)計(jì)上模結(jié)構(gòu).105.8.2設(shè)計(jì)下模結(jié)構(gòu).115.8.3模孔尺寸的設(shè)計(jì).135.8.5?？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.175.9.3模芯的強(qiáng)度校核.185.9.4選擇模具材料.185.9.5模具材料的熱處理.195.9.6完成模具設(shè)計(jì)的實(shí)體圖.215.9.7設(shè)計(jì)緊固支撐上模和下模的零部件.215.9.8設(shè)計(jì)擠壓模具的定位機(jī)構(gòu)和配合導(dǎo)向裝置.215.9.9選定合適的擠壓速度和擠壓溫度.226模具的合理使用.227結(jié)束語(yǔ).23謝辭.23參考文獻(xiàn).2411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?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車(chē)、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?，F(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(chē)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(xiāo)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(mén)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?，F(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)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(mén)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。22選取鋁合金門(mén)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(chē)與輕型車(chē)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(chē)配套的散熱片多為鋁制品。在歐洲新型的轎車(chē)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98117.6Mpa，在淬火和自然時(shí)效后的抗拉強(qiáng)度可提高到176.4196Mpa；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34鋁合金門(mén)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。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0.250.5。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)