鋁型材設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)講解

1、鋁合金型材擠壓工藝及模具計(jì)算二.總設(shè)計(jì)過(guò)程概論1. 擠壓工藝流程：鑄錠加熱一擠壓一切壓余一淬火一冷卻一切頭尾T切定尺一時(shí)效一表面處理一 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550C,下限溫度為320C,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(guò)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400C 450 C。3）擠壓溫度熱擠壓時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的0.750.95倍，本設(shè)計(jì)擠壓溫度為450C500C

2、，擠壓過(guò)程中溫度控制在 450C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0.70.8m/s5）工模具的潤(rùn)滑因本設(shè)計(jì)采用熱擠壓，故不采用潤(rùn)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 HRC4507）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(guò)程中，制品擠出后可通過(guò)設(shè)置風(fēng)扇對(duì)制品進(jìn)行吹風(fēng)來(lái)達(dá)到風(fēng)淬的目的9）冷卻直接露置在空氣中冷卻，達(dá)到自然時(shí)

3、效的目的10）切頭尾本工藝過(guò)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14圖1牌號(hào)XC111 （L型）制品的截面積F制=116.4 mm2模孔外接圓直徑 D外=46.28mm現(xiàn)有設(shè)備（如下表）：設(shè)備噸位500T800T1630T擠壓筒直徑D。95125187擠壓截面積Fo70851226627451錠坯尺寸DLd 90x270/320 120X400/450 178X540/600/660冷床長(zhǎng)26m32m44 m填充系數(shù)1.1141.0851.104壓余厚202530最大擠壓比97.48273.6加 工 范 圍最大外接 圓直徑6595147擠

4、一根最 小制品斷 面積F 制 min721503722.選坯和選設(shè)備根據(jù)加工范圍要求(F制F制min,及D外w 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 號(hào)D。Dd(mm )Ld(mm )單重wd填 充 系數(shù)K填 充 后 長(zhǎng) 度Le壓余 厚 hy(mm)切 壓 余 后 的 有 效 長(zhǎng) 度Ld擠 壓 比入品 y 制長(zhǎng)LL伸成品 數(shù)nx6(m)成品重W制 (kg)成材 率W制 /Wd (%)195902704.641.1142422022254.6513 .512 x6m3. 8983 . 84%295903205.501.1142872026754.6516 .

5、252 x6m3. 8970 . 73%最后選擇成才率最高的83.84 %對(duì)應(yīng)的方案1 即：500T的擠壓機(jī)設(shè)備錠坯尺寸為：Dd Ld =90X270mm入=54.653. 擠壓力的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式：P =11.775智叵-0.8 D29b , D為擠壓筒內(nèi)徑，d為制品等面積直徑，ab為某溫度下坯料的抗拉強(qiáng)度，450C下6063的二b12MPa 帶入數(shù)據(jù)求得：P =11.775 澆0.8 952 匯12 = 253.8TFv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.

6、模套9.剪刀10.擠壓筒模組的結(jié)構(gòu)：對(duì)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500T800T1630T1X2X H 160 X 180 210 X 250 310 X 350X 190X 240X 340H1203030H280 9090 100110 150H350 6050 6060 80擠壓模具的尺寸如下表設(shè)備噸位500T800T1630T d1/d2 X h2 135/ 145165/ 175 250/ 260X 20 25X 2530X 30 40h11212 1312 135.實(shí)心模尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

7、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伽錠坯尺寸：Dd Ld二90 X 270擠壓比入=54.652) .模組及模子尺寸外形的計(jì)算根據(jù)前面計(jì)算，從表5選取H1=20H2=90 H3=60模子外形尺寸的確定(如下圖)h1.依據(jù)表6的數(shù)據(jù)可以確定d1=135mm d2=145 mm h1=12 mm h2=25 mm3) 模子內(nèi)形尺寸的確定擠壓比入=54.65 V入MAX故不需要多孔擠壓 確定?？壮叽纾河晒酵庑纬叽鏏二人(1 C)，厶C為裕量系數(shù) 為尺寸公差則 A= 30 (1 + 0.0085) +0.6=30.855mm壁后尺寸SC2：C2 = 0.05-0.15薄壁取

8、上限，后壁取下限，本設(shè)計(jì)取0.1則 Sk = 2 + 0.2+0.1 = 2.3mm型材的圓角及圓弧沒(méi)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(guò)程中由并口現(xiàn)象，角度取91制造偏差為_(kāi)0.05mm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x=8.47y=8.475）工作帶長(zhǎng)度的確定鋁合金工作帶一般最短可取 2.53.0mm最長(zhǎng)可取810mm 由于是等壁厚型材，故工作帶長(zhǎng)度 h定各處相等，本次設(shè)計(jì)取 h = 4 mm，如下圖：6）阻礙角由于h定W 1015伽，故不采用阻礙角

9、7）模子強(qiáng)度的校核本設(shè)計(jì)為L(zhǎng)型薄壁型材，故模子的強(qiáng)度校核可以忽略8）畫(huà)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(hào)為1513回型管具體參數(shù)為B=50.8 H=38.1T=1.4 重量：0.653 Kg/m具體如下圖2. 選坯核選設(shè)備制品的截面積：F制=241mm2?？淄饨訄A直徑D外=63.5伽根據(jù)加工范圍要求(F制F制min,及D外w 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 號(hào)D0(F0 )Dd (mm )Ld (mm )單重wd填 充 系數(shù)K填 充 后 長(zhǎng) 度Le壓余厚hy (mm)切 壓 余 后 的 有 效 長(zhǎng)

10、度Ld擠 壓 比入制 品 長(zhǎng)L制(m)成 品 數(shù)nx6(m)成 品 重W制 (kg)成材率W制 /Wd (%)112512040012 .201.0853692534450.917.52X67.8464.2212512045013 .731.0854152539050.919.83X611.7585.6最后選擇成才率最高的85.6 %對(duì)應(yīng)的方案2 即800T的擠壓設(shè)備錠坯尺寸為：Dd X Ld=120X450mm入=50.903. 擠壓力的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式P=a *Kf( Ink +4u L/D)F=A*Pa表征擠壓難易程度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于空心型材取a=1.11.5,本設(shè)計(jì)取口= 1.3

11、P為單位擠壓力，MPa F為最大擠壓力，NA擠壓筒內(nèi)孔的面積，mm2入一一擠壓系數(shù)Kf -材料在擠壓溫度下的變形抗力(查表),MPa u摩擦系數(shù)L鑄錠敦粗后額長(zhǎng)度，mmKf查表取16u 取 0.30故 P=1.3X 16( n 50.90+4 X 0.30 X 415/125)=164.6MPaF=164.6 xnx 1252 /4=2.02MN換算成噸位：約202T Fv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(jiǎn)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(jiǎn)圖如前圖4依據(jù)表6的數(shù)據(jù)可以確定d1=

12、165mm d2=175 mm h1=12 mm h2=88 mm因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用孔道式分流組合模故：取H上=48 H下=40 模墊厚10 m5. 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與制品斷面積的比值刀 F分/F型二K,K即為分流比，一般K對(duì) 于空心型材時(shí)，取 K=1(30。本設(shè)計(jì)取K=10分流孔的面積刀F分=K. F型=10X 24仁2410 mm2且分流孔面積的大小按 Fmax/Fmi n=fmax/fmin 其中,F-分流孔的面積，f- 相應(yīng)型材面積 刀 F 分=Fmax Fmin故 Fmax= 711.2. Fmin=493

13、.83) .分流孔位置的確定 分流孔中心圓的直徑 D分=0.7D0=0.7 X 125=87.5 暫時(shí)先取其外接圓直徑為100 確定a,a,B的大小如圖圖7a依據(jù)經(jīng)驗(yàn)a 一般取25 mm,有的取8 mm.本設(shè)計(jì)取8 mm圖8關(guān)于a的計(jì)算，由上圖知h=H/2+8=38.1/2+8=27.05 mFmax=f扇一f三角形得a 47.4 同理關(guān)于B的計(jì)算，由下圖知b=B/2+8=50.8/2+8=33.4 mFmin=f扇一f三角形得B 42.8 圖934) .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24,本設(shè)計(jì)取45) .分流橋分流橋的寬窄和模具的強(qiáng)度

14、以及金屬的流量有關(guān)， 從增大分流比，降低擠壓力來(lái) 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)的均勻性，?？鬃詈?受到分流橋的遮蔽，則B應(yīng)該選擇得寬些，一般?。築=b+(320) mm本設(shè)計(jì)采用倒梯形結(jié)構(gòu)，取B=26見(jiàn)下圖圖106) .焊合室焊合室的形狀和大小對(duì)焊縫的質(zhì)量有很大的影響。按經(jīng)驗(yàn)公式：95130 m h=1015 m本設(shè)計(jì)取h=14，形狀為碟形如圖：圖116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13按經(jīng)驗(yàn)公式A=AO+K AOA-制品外形的?？壮叽鏏0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(zhēng)對(duì) 6063合金，取K=0.012得 HK=38.1+0.5=

15、38.6, BK=50.8+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 mm.本設(shè)計(jì)= 0.1故 Tk=1.4+0.1=1.5 m7. ?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度hg的確定由于本型材制品的對(duì)稱性較好，外形相對(duì)較小，一般可取26伽，生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)鋁合金常用615伽本設(shè)計(jì)取hg= 6mm8. 模芯的設(shè)計(jì)一般伸出下模工作帶3-5mm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(zhǎng)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(shuō)明見(jiàn)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?？字H， 故強(qiáng)度的校核主要是爭(zhēng)對(duì)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=LVp/2* V c b式中：Hmin=分流橋的最小高度L 分流橋?qū)挾?經(jīng)計(jì)算L=20.6P 擠壓機(jī)的最大的比壓(T b模具材料在溫度下的許用應(yīng)力在45