鋁型材設(shè)計說明書講解

1、鋁合金型材擠壓工藝及模具計算二.總設(shè)計過程概論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，擠壓時錠坯的加熱溫度不宜過高，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，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對溫度的0.750.95倍，本設(shè)計擠壓溫度為450C500C

2、，擠壓過程中溫度控制在 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)計的擠壓速 度取0.70.8m/s5）工模具的潤滑因本設(shè)計采用熱擠壓，故不采用潤滑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）淬火本工藝過程中，制品擠出后可通過設(shè)置風(fēng)扇對制品進(jìn)行吹風(fēng)來達(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

3、效的目的10）切頭尾本工藝過程統(tǒng)一去頭尾各300mm三.實心型材模設(shè)計1.所要設(shè)計的實心型材制品 本制品的形狀和尺寸如下14圖1牌號XC111 （L型）制品的截面積F制=116.4 mm2?？淄饨訄A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，計算列表序 號D。Dd(mm )Ld(mm )單重wd填 充 系數(shù)K填 充 后 長 度Le壓余 厚 hy(mm)切 壓 余 后 的 有 效 長 度Ld擠 壓 比入品 y 制長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. 擠壓力的計算根據(jù)經(jīng)驗系數(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. 實心型材模具體結(jié)構(gòu)設(shè)計模組的結(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.實心模尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計

7、1) .選坯和選擇設(shè)備根據(jù)前面的計算擠壓筒內(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算根據(jù)前面計算，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)計取0.1則 Sk = 2 + 0.2+0.1 = 2.3mm型材的圓角及圓弧沒有偏差要求，故可按名義尺寸設(shè)計 由于這種角材在擠壓的過程中由并口現(xiàn)象，角度取91制造偏差為_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）工作帶長度的確定鋁合金工作帶一般最短可取 2.53.0mm最長可取810mm 由于是等壁厚型材，故工作帶長度 h定各處相等，本次設(shè)計取 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)計為L型薄壁型材，故模子的強(qiáng)度校核可以忽略8）畫圖，如下圖：四.空心型材模設(shè)計1.所要設(shè)計的制品本設(shè)計制品的的牌號為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模孔外接圓直徑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)一步計算優(yōu)化，計算列表如下表7序 號D0(F0 )Dd (mm )Ld (mm )單重wd填 充 系數(shù)K填 充 后 長 度Le壓余厚hy (mm)切 壓 余 后 的 有 效 長

10、度Ld擠 壓 比入制 品 長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. 擠壓力的計算 根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)公式P=a *Kf( Ink +4u L/D)F=A*Pa表征擠壓難易程度的經(jīng)驗系數(shù)，對于空心型材取a=1.11.5,本設(shè)計取口= 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)簡圖如前圖3所示 根據(jù)前面計算，從表6選取H1=30H2=100H3=50模子外形尺寸簡圖如前圖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因為本設(shè)計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) .分流孔的個數(shù)取4個，形狀為扇形2) .扇形面積的確定：因為分流孔面積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 于空心型材時，取 K=1(30。本設(shè)計取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a 一般取25 mm,有的取8 mm.本設(shè)計取8 mm圖8關(guān)于a的計算，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 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)計采用倒梯形結(jié)構(gòu)，取B=26見下圖圖106) .焊合室焊合室的形狀和大小對焊縫的質(zhì)量有很大的影響。按經(jīng)驗公式：95130 m h=1015 m本設(shè)計取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)驗系數(shù)，由于本設(shè)計爭對 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)驗公式 B=B0+確定由于B0=1.4 mm.本設(shè)計= 0.1故 Tk=1.4+0.1=1.5 m7. ?？坠ぷ鲙чL度hg的確定由于本型材制品的對稱性較好，外形相對較小，一般可取26伽，生產(chǎn)實踐中對鋁合金常用615伽本設(shè)計取hg= 6mm8. 模芯的設(shè)計一般伸出下模工作帶3-5mm本設(shè)計取4mm模腔外形按空心型材的空心部分確定。9. 上模凸臺長取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,具體說明見裝配圖11. 模子強(qiáng)度校核：這種模子在工作時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)度的校核主要是爭對模子的分流橋，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