(完整版)擠壓鋁型材畢業(yè)課程設(shè)計(jì).doc

1、一 . 題目:鋁合金型材擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)二.設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 :設(shè)計(jì)一件實(shí)心型材制品和一件空心型材制品的工藝工藝過程及模具設(shè)計(jì) , 包括擠壓工藝參數(shù) , 模具結(jié)構(gòu) , 制造工藝等要求三 . 完成后應(yīng)繳的資料 : 課程設(shè)計(jì)說明書一份實(shí)心型材模零件圖空心型材模上模零件圖空心型材模下模零件圖空心型材模裝配圖四.設(shè)計(jì)完成期限 :指導(dǎo)老師 _簽發(fā)日期 _教研室主任 _批準(zhǔn)日期 _課程設(shè)計(jì)評語 :成績 :設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師_年 _ 月_日目錄 4 72.172.27 93.193.2103.3113.4123.5.13 184.1 184.2 184.3 194.4204.5204.6234.7hg244.8 2

2、44.9 244.10244.11 254.12 26 .2626一 . 緒論2050100 6063陽極氧化效果優(yōu)良，是典型的擠出合金，廣泛應(yīng)用于建筑型材，灌溉管材，供車輛，臺架，家具，升降機(jī)，柵欄等用的管，棒，型材。多年來世界各國均采用 6063 鋁合金（鋁合金近百種）作為門窗框架。主要是為了該金屬表面陽極氧化效果好，開始陽極氧化是白色，后進(jìn)一步改變電解質(zhì)才達(dá)到古銅色，這兩種主體顏色在國內(nèi)用了十多年。鋁材在擠壓過程中，如擠壓模具不是很好或模具擠壓鋁材過多，鋁材表面會(huì)產(chǎn)生擠壓痕，用手可能觸摸到鋁材表面不平，因此，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中實(shí)施擠壓加工技術(shù)，其成敗的關(guān)鍵是模具，模具設(shè)計(jì)以及其質(zhì)量，事關(guān)產(chǎn)

3、品的質(zhì)量，成本。在擠壓設(shè)計(jì)的過程中擠壓工藝條件：應(yīng)考慮擠壓溫度、擠壓速度、潤滑、模具（種類、形狀、尺寸等）、切壓余、淬火、冷卻、切頭切尾等多方面的因素。 其中，選擇擠壓筒直徑D0 是一個(gè)最核心的問題，有以下的選擇原則：1）保證產(chǎn)品表面質(zhì)量原則； 2）保證擠壓模強(qiáng)度的原則；3）保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的原則； 4）經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化原則生產(chǎn)成本最低；成材率最大；產(chǎn)量最高。這次的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)心型材和一個(gè)空心型材模，實(shí)心型材模采用單模，空心型材模采用分流組合模，擠壓制品所有的材料是6063。由于其強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，加工性能好，在退火狀態(tài)下，該合金有優(yōu)良的耐蝕性及物理機(jī)械性能，是一種可以時(shí)效強(qiáng)化的AL-Mg-

4、Si 系合金，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)性建筑行業(yè)以及一些機(jī)械制造業(yè)。其化學(xué)成分表示如下 :表 1:其它元牌SiFe CuMnMg CrZnTi素號每總種量0.0.602450.0.0.0.0.0.0.0.63101010101005150.350.696063 機(jī)械性能 :（鋁合金及應(yīng)用）表 3:常用擠壓工具鋼及其機(jī)械性能：成分試驗(yàn)溫?zé)崽幚砉や撎朚PaMPa%HB（）度藝0.55C30011509904711.03518501.51Mn40010108606111.1311油淬 6005CrMnMo0.67Cr5007806908617.5302回火0.26Mo6004304108426.72350.3

5、0C300152042911000.23Cr4001373429在油中淬3Cr2W8V14305.68.65W500136315405火， 55012808.30.29V600325回火0.37C4.74Cr4001360123049610501.25Mo450130011355274Cr5MoSi油淬第一1.05Si50012001025569V1次回火1.11V550105085558126000.29Mn6008257106710二 . 總設(shè)計(jì)過程概論2.1 擠壓工藝流程 :鑄錠加熱擠壓切壓余淬火冷卻切頭尾或（切定尺）時(shí)效 表面處理 包裝 出廠2.2 擠壓工藝條件 :1）. 鑄錠的加熱溫

6、度6063 鋁的最高允許加熱溫度為550，下限溫度為 320，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400 450。3）. 擠壓溫度熱擠壓時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對溫度的0.75 0.95 倍，本設(shè)計(jì)擠壓溫度為450 500，擠壓過程溫度控制在 470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0.7 0.8ms。5). 工模具的潤滑因本設(shè)計(jì)采用

7、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(jì)采用4Cr5MoSiV1作為模具的材料，熱處理的硬度為HRC4047。7）. 切壓余根據(jù)所選的設(shè)備而定。8). 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(shí)效的目的。10）. 切頭尾因頭尾組織性能不均勻，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，本工藝過程統(tǒng)一去頭尾各 300mm。三 . 實(shí)心型材模設(shè)計(jì)3.1 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圖 1：牌號（ XC311）2制

8、品的截面積F 制212.9mm型材外接圓直徑D外43.86mm現(xiàn)有設(shè)備：表 4：設(shè)備噸位擠壓筒直徑D0擠壓截面積F0錠坯尺寸DdLd冷床長填充系數(shù)壓余厚最大擠壓比最大外接圓直加徑工擠一根范最小制圍品斷面積F 制 min500T800T1630T9512518770851226627451 90x270320 120X40045026m32m44m1.1141.0851.10420253097.48273.66595147721503723.2 選坯和選設(shè)備 :根據(jù)加工范圍要求 （F 制F 制 min , 及 D外D外 max）有 500T、800T可選，按成材率最高的原則，進(jìn)一步優(yōu)化，計(jì)算列表

9、：表 5：切壓填余成單成壓充后品成材重填制品品DD后余Ld有數(shù)率0dw充厚擠壓長重序d(F(mm( mm長效nxW制號（ k系h比 LWy制制)度6Wd0長g數(shù) K(m(m)(kgLd度(m( )根）)m)Ld”1234274.61.133.21X3.474.490242202227.399502149640%325.41.133.21X3.462.790287202678.899507149647%124012.1.057.619.83X10.84.91236925344002085126325%5124513.1.057.622.43X10.75.312415253900073851763

10、28%5最后選擇成材率最高的84.95 對應(yīng)的方案 33.3 擠壓力的計(jì)算 :根據(jù)擠壓力公式：122P = 11.775 （Dd）0.8 D bP為單位擠壓力， ND擠壓筒內(nèi)直徑， mmd制品的當(dāng)量直徑， mmb某一擠壓溫度下材料的抗拉強(qiáng)度，MPa122故 P11.775 （12516.46 ） 0.8 125 16.25829.21KN換算成噸位：約 595TP額定噸位 800T，設(shè)備選擇符合要求， 即理論技術(shù)可行。3.4 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 2：1. 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. 模套 9. 剪刀 10. 擠

11、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：表 6：設(shè)備噸位500T800T1630T160 180 210250310350 12H190240340H1203030H2809090 100110150H3506050 606080擠壓模具的尺寸如下表：表 7：設(shè)備噸位500T800T1630T 135145 165 175250260 d1d2202525 303040h11212 1312133.5.實(shí)心模尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) :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=125mm錠坯尺寸：

12、Dd Ld120400擠壓比 =57.612). 模組及模子尺寸外形的計(jì)算圖 3：根據(jù)前面計(jì)算，從表6 選取H2=100H3=60H1=30模子外形尺寸的確定（如下圖4）圖 4：依據(jù)表 7 的數(shù)據(jù)可以確定d1=165 d2=175 ,及 D外D外 max）由表4 知只有 1630T 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 8切成成填壓壓制品材充余成品DoDdLd單重填充余品數(shù)率序后厚擠壓重(F(m(mwd(k系數(shù)后長nxW制號長hy比 W制o)m)m)g 根 )K的L 制6Wd度(m(kg)Lem)有(m)(m( )效長度Ld175436.167.030.5X33.091.

13、1181.1049130461805196657176040.167.034.5X33.082.2181.1054530515806156637176644.167.038.6X39.689.3181.1060030570808126787最后選擇成才率最高的91.5 對應(yīng)的方案1即 1630T 的擠壓設(shè)備錠坯尺寸為： Dd X Ld178540mm擠壓比 67.014.3 擠壓力的計(jì)算 :根據(jù)擠壓力公式：122P = 11.775 （Dd）0.8 D bP為單位擠壓力，ND擠壓筒內(nèi)直徑， mmd制品的當(dāng)量直徑， mmb某一擠壓溫度下材料的抗拉強(qiáng)度，MPa122故 P11.775 （18722

14、.84 ） 0.8 187 16.213750.3KN換算成噸位：約 1403.1TP額定噸位 1630T，設(shè)備選擇符合要求， 即所選設(shè)備理論可行4.4 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(jì)算，從表6 選取H2=150H3=70H1=30模子外形尺寸簡圖如前圖4 依據(jù)表 7 的數(shù)據(jù)可以確定d =250 d=260 L (2 b)12，式中 :12PHmin分流橋的最小高度L分流橋兩個(gè)危險(xiǎn)斷面的長度，經(jīng)計(jì)算LmmP 作用在擠壓墊片上的單位壓力 b模具材料在溫度下的許用應(yīng)力。在 450500C下，對于 4Cr5MoSiV1取 b 1000MPa代入數(shù)據(jù)得：12Hmin1

15、25582 （2 1000 ）Hmin67.43mm由于上模厚度H上80mm67.43mm，故符合要求分流孔道抗剪強(qiáng)度的校核Qq F q Q 分流橋面上的總壓力；qFq 分流橋受剪應(yīng)力的總面積； 許用剪應(yīng)力， (0.5 0.6) b ，450500 C 下，對于 4Cr5MoSiV1取 b=1000MPa代入公式有 :故強(qiáng)度符合要求。4.12 零件圖裝配圖 ( 見圖紙 )五、總結(jié)與體會(huì)在兩個(gè)星期的擠壓模課程設(shè)計(jì)將近結(jié)束。設(shè)計(jì)開始的前幾天，袁老師跟我們講解鋁合金的應(yīng)用，常用的加工方法，加工擠壓模的基本結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)的步驟以及設(shè)計(jì)的注意問題，這些都對我本次課程設(shè)計(jì)提供了很大幫助，意義重大。使我接觸到了很多關(guān)于擠壓模具設(shè)計(jì)的知識，比如一些擠壓成型模具的基本結(jié)構(gòu)等，并且學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的關(guān)于鋁合金材料的知識！設(shè)計(jì)過程中，除了最后三天畫圖以外，我每天準(zhǔn)時(shí)來到制圖室，即使老師有事沒來也一樣！在計(jì)算，設(shè)計(jì)過程中遇到過很多細(xì)節(jié)問題。我積極地與同學(xué)們討論，經(jīng)過思考后還是不懂的問題就向老師請教。在老師的指導(dǎo)下很多問題迎刃而解！另外，在繪圖過程中也遇到一些問題， 比如我這學(xué)期練習(xí) PROE軟件比較多，但此次設(shè)計(jì)我用的是 AUTOCAD，使我用些命令混淆了，導(dǎo)致繪圖速度較慢，但后來隨著畫圖的進(jìn)行，情況逐漸好轉(zhuǎn)，相信以后會(huì)更加熟練！本次設(shè)計(jì)我已經(jīng)基本完成了， 雖然存在之許多不足， 需要一定的修改。不