建筑鋁合金型材的模具設(shè)計(jì)說明

1、 .DOC資料. 建筑鋁合金型材的模具設(shè)計(jì)作者：日期：建筑鋁合金型材（窗用）的模具設(shè)計(jì)摘 要為了適應(yīng)不同的地區(qū)、不同系列、不同用途的門窗結(jié)構(gòu)以及其他的建筑結(jié)構(gòu)需要，建筑鋁合金型材的品種繁多，規(guī)格的范圍也是十分的寬廣。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了上萬種建筑型材。建筑鋁合金型材一般采用擠壓的方法得到，而擠壓工模具對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)的擠壓過程是有著十分重要意義的。 工具和模具結(jié)構(gòu)的合理性是實(shí)現(xiàn)任何擠壓的工藝過程的基礎(chǔ)。因?yàn)楣つ＞呓Y(jié)構(gòu)是傳遞擠壓力以及使金屬產(chǎn)生擠壓變形的關(guān)鍵部件；模具是使產(chǎn)品成形，并保證正確的形狀、尺寸以及精度的基本部分；同時(shí)模具是保證擠壓產(chǎn)品的內(nèi)外表面質(zhì)量中最重要因素之一；并且在一定程

2、度上，模具可以控制產(chǎn)品的力學(xué)性能和內(nèi)部組織。因此，合理的擠壓模具設(shè)計(jì)可以說是實(shí)現(xiàn)擠壓生產(chǎn)中高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)的最重要保證之一。本文論述了鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，介紹了擠壓模具設(shè)計(jì)的步驟和關(guān)鍵點(diǎn)。結(jié)合型材的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了模具的分流孔、分流橋、模芯、焊合室、模孔、工作帶和空刀的結(jié)構(gòu)與尺寸。關(guān)鍵詞：建筑鋁合金型材；擠壓模具設(shè)計(jì)；平面分流模 Design of extrusion die for aluminum alloy section for windows of buildingsAbstractIn order to adapt to different regions, differ

3、ent series and different uses of doors ,windows and other architectural structures needs, architectural aluminum profiles and the range of specifications is very wide. According to incomplete statistics, the world has been out of the tens of thousands kind of building profiles. Architectural aluminu

4、m profiles generally are used by extrusion, and extrusion tooling is great significance to the whole of extrusion process. The consistency of tool and die structure is the basis of achieving any foundation extrusion process. Because the die structure is the key components of passing extrusion pressu

5、re and producing metal extrusion; Mold is the essential part of ensuring products correct shape, size and precision; The same time, mold is the most important factors to ensure the surface quality of the inner and outer of extrusion product ; The mold can control the mechanical properties and intern

6、al organization. Therefore, reasonable extrusion die design is one of the most important assurance of achieving extrusion production high yield, low cost and high quality.This paper discusses the situation and development trend of aluminum extrusion die design, and introduces the steps and key point

7、s of extrusion die design. The paper design the structure and size of mold sections diversion hole, split bridge, mold cores, welding chamber, the die hole, working part and empty knife.Key Words: Architectural aluminum profile；Design of extrusion die；Planar porthole die目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l

8、_Toc18534 摘 要 PAGEREF _Toc18534 I HYPERLINK l _Toc26707 Abstract PAGEREF _Toc26707 II HYPERLINK l _Toc4588 第一章 緒論 PAGEREF _Toc4588 1 HYPERLINK l _Toc24947 1.1 概述 PAGEREF _Toc24947 1 HYPERLINK l _Toc5274 1.2 模具在鋁合金擠壓生產(chǎn)中的重要作用與特殊地位 PAGEREF _Toc5274 1 HYPERLINK l _Toc16869 1.3 國內(nèi)外鋁合金擠壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) PAGER

9、EF _Toc16869 2 HYPERLINK l _Toc8687 1.3.1鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc8687 2 HYPERLINK l _Toc21885 1.3.2鋁合金擠壓模具技術(shù)的發(fā)展與趨勢(shì) PAGEREF _Toc21885 3 HYPERLINK l _Toc23935 1.3.3國內(nèi)外模具設(shè)計(jì)水平比較 PAGEREF _Toc23935 7 HYPERLINK l _Toc17507 1.4 建筑型材的模具設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17507 7 HYPERLINK l _Toc7724 1.4.1鋁合金民用建筑型材的特點(diǎn) PAGEREF _T

10、oc7724 8 HYPERLINK l _Toc995 1.4.2民用建筑型材模具設(shè)計(jì)特點(diǎn) PAGEREF _Toc995 8 HYPERLINK l _Toc24122 1.4.3 建筑鋁合金型材模具設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn) PAGEREF _Toc24122 8 HYPERLINK l _Toc16049 第二章 鋁型材擠壓工藝 PAGEREF _Toc16049 10 HYPERLINK l _Toc22790 2.1 鋁型材模具的設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc22790 10 HYPERLINK l _Toc30795 2.1.1擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素 PAGEREF _Toc3079

11、5 10 HYPERLINK l _Toc11105 2.1.2模具設(shè)計(jì)的原則與步驟 PAGEREF _Toc11105 10 HYPERLINK l _Toc3165 2.1.3模具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件及基本要求 PAGEREF _Toc3165 12 HYPERLINK l _Toc13283 2.2 確定采用平面分流模的原則 PAGEREF _Toc13283 12 HYPERLINK l _Toc29267 2.3 模具材料的選擇 PAGEREF _Toc29267 13 HYPERLINK l _Toc6831 2.3.1產(chǎn)品性能分析 PAGEREF _Toc6831 13 HYPERLI

12、NK l _Toc25996 2.3.2擠壓模具的工作條件 PAGEREF _Toc25996 14 HYPERLINK l _Toc21245 2.3.3模具材料的合理選擇 PAGEREF _Toc21245 15 HYPERLINK l _Toc27628 第三章 鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27628 17 HYPERLINK l _Toc9359 3.1 制品的分析 PAGEREF _Toc9359 17 HYPERLINK l _Toc15046 3.1.1 制品尺寸分析 PAGEREF _Toc15046 17 HYPERLINK l _Toc6253 3.1.2

13、制品結(jié)構(gòu)分析 PAGEREF _Toc6253 17 HYPERLINK l _Toc15484 3.2 擠壓設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc15484 18 HYPERLINK l _Toc32628 3.2.1 擠壓系數(shù) PAGEREF _Toc32628 18 HYPERLINK l _Toc13967 3.2.2 填充系數(shù) PAGEREF _Toc13967 19 HYPERLINK l _Toc10473 3.2.3 擠壓力的計(jì)算 PAGEREF _Toc10473 19 HYPERLINK l _Toc974 3.3 型材模具結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc974 19 HYPE

14、RLINK l _Toc12915 3.3.1 模具外徑 PAGEREF _Toc12915 20 HYPERLINK l _Toc10486 3.3.2 模具厚度 PAGEREF _Toc10486 20 HYPERLINK l _Toc15564 3.4 上模設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15564 20 HYPERLINK l _Toc24346 3.4.1分流孔的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc24346 20 HYPERLINK l _Toc21233 3.4.2 分流橋的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21233 22 HYPERLINK l _Toc19093 3.4.3 模芯的設(shè)計(jì)

15、 PAGEREF _Toc19093 22 HYPERLINK l _Toc32734 3.5 下模設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32734 23 HYPERLINK l _Toc2648 3.5.1焊合室的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2648 23 HYPERLINK l _Toc12053 3.5.2?？壮叽绲脑O(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12053 25 HYPERLINK l _Toc27342 3.5.3模孔工作帶的長(zhǎng)度確定 PAGEREF _Toc27342 28 HYPERLINK l _Toc5766 3.5.4?？卓盏督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5766 29 HYP

16、ERLINK l _Toc8360 3.6 定位的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8360 29 HYPERLINK l _Toc7314 3.6.1凸臺(tái)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc7314 29 HYPERLINK l _Toc21332 3.6.2定位銷的選擇 PAGEREF _Toc21332 30 HYPERLINK l _Toc827 3.6.3螺釘?shù)倪x擇 PAGEREF _Toc827 30 HYPERLINK l _Toc15344 3.7 強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc15344 30 HYPERLINK l _Toc10689 3.7.1分流橋彎曲應(yīng)力校核 PAGERE

17、F _Toc10689 30 HYPERLINK l _Toc1261 3.7.2分流孔道抗剪應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc1261 31 HYPERLINK l _Toc60 第四章 零件圖和裝配圖 PAGEREF _Toc60 32 HYPERLINK l _Toc14279 4.1上模 PAGEREF _Toc14279 32 HYPERLINK l _Toc25843 4.2下模 PAGEREF _Toc25843 33 HYPERLINK l _Toc8577 4.3裝配圖 PAGEREF _Toc8577 34 HYPERLINK l _Toc7058 結(jié) 論 PAGEREF

18、_Toc7058 35 HYPERLINK l _Toc11781 致 謝 PAGEREF _Toc11781 36 HYPERLINK l _Toc5929 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc5929 37第一章 緒論概述鋁型材的擠壓是指使鋁合金的高溫鑄坯通過專用模具（機(jī)頭），在擠壓機(jī)提供的強(qiáng)大壓力的作用以及給定速度下，將鋁合金從模腔中擠出，來獲得所需要的形狀、尺寸和具有一定力學(xué)性能的鋁合金擠壓型材1。鋁合金型材擠壓的成型過程是非常復(fù)雜的，除圓形截面的鋁型材擠壓是屬于二維軸對(duì)稱的問題外，一般而言，其它形狀鋁型材擠壓是屬于三維流動(dòng)的大變形問題。因此，擠壓模具設(shè)計(jì)制作的質(zhì)量及其使用壽命就變成了擠

19、壓過程是否經(jīng)濟(jì)可行的關(guān)鍵之一。合理的設(shè)計(jì)和制造是能大大的延長(zhǎng)模具壽命的，同時(shí)對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低成本及能耗具有重要的意義。合理的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)任何一種擠壓工藝過程的基礎(chǔ)。目前，我國型材的擠壓模具設(shè)計(jì)還基本上停留在依靠傳統(tǒng)的工程類比及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累上，所設(shè)計(jì)制造的模具必需經(jīng)過反復(fù)的試模與調(diào)整，才可以保證其投入使用的成功，造成了企業(yè)不定時(shí)的停工待模，影響正常的生產(chǎn)，與此同時(shí)會(huì)造成擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量不高，模具的使用壽命不長(zhǎng)等諸多的缺陷。因此，由于鋁合金型材的產(chǎn)品不斷的向著大型化、薄壁化、扁寬化、復(fù)雜化、高精化和多功能、多用途、多品種、長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展，促使傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)成為了現(xiàn)在鋁合金型材工業(yè)發(fā)展

20、的需求。模具在鋁合金擠壓生產(chǎn)中的重要作用與特殊地位在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，工具和模具是對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠壓的過程有十分重要意義的，工具和模具結(jié)構(gòu)的合理性是實(shí)現(xiàn)任何擠壓的工藝過程的基礎(chǔ)，因?yàn)楣つ＞呓Y(jié)構(gòu)是傳遞擠壓力以及使金屬產(chǎn)生擠壓變形的關(guān)鍵部件；模具是使產(chǎn)品成形，并保證正確的形狀、尺寸以及精度的基本部分；同時(shí)模具是保證擠壓產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量中最重要因素之一。工模具的結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸的合理性，可在一定程度上控制產(chǎn)品的內(nèi)部組織和力學(xué)性能，尤其是在控制空心制品力學(xué)性能和焊縫組織的方面，分流孔大小、數(shù)量、形狀以及分布的位置，焊合腔形狀及尺寸、模芯結(jié)構(gòu)等等起著決定性作用；模子、擠壓筒和擠壓墊片的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和表面的

21、質(zhì)量，是對(duì)控制產(chǎn)品的縮尾和粗晶環(huán)、成層等等缺陷也會(huì)有一定作用；模具結(jié)構(gòu)形狀和尺寸是對(duì)金屬的流變、應(yīng)力一應(yīng)變場(chǎng)、擠壓溫度一速度場(chǎng)等等都有很大的影響，從而對(duì)于提高生產(chǎn)效率、減少能耗以及產(chǎn)品質(zhì)量是有重大作用的；工模具設(shè)計(jì)的合理性對(duì)于提高其裝卸和更換速度，改善勞動(dòng)條件，減少輔助時(shí)間以及保證生產(chǎn)的安全等方面有重大意義。新型的工模具結(jié)構(gòu)，對(duì)開發(fā)新工藝、新產(chǎn)品，研制新設(shè)備和新材料，不斷的提高擠壓技術(shù)中起著很大作用。例如扁擠壓筒、組合模、舌型模、變斷面模、多層預(yù)緊應(yīng)力模等，扁擠壓筒，高比壓的優(yōu)質(zhì)圓擠壓筒以及異形管材模、特種型材模設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)等等是鋁擠壓生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)和核心。其中的技術(shù)含量是在整個(gè)的擠壓技

22、術(shù)中占據(jù)有很大比例的。而對(duì)中等批量擠壓產(chǎn)品來說，工模具的成本是占總成本30左右。如果將其使用的壽命提高510倍，則產(chǎn)品成本可以大幅度的下降。因此，模具是質(zhì)量以及使用壽命可以說是評(píng)價(jià)某一種擠壓方法或者擠壓工藝的經(jīng)濟(jì)可行決定因素之一，合理的模具設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓生產(chǎn)中高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)的最重要保證之一2。國內(nèi)外鋁合金擠壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.3.1鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 工模具的設(shè)計(jì)一般是包括設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理論的選擇，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算以及尺寸確定，模具材料的選擇，強(qiáng)度的校核和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)等等。模子、擠壓墊片、擠壓筒內(nèi)襯、穿孔針等是直接參與到金屬變形的工具，這種設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械零件設(shè)計(jì)

23、是不同，它是一種介于壓力加工與機(jī)械加工之間的工藝性設(shè)計(jì)。不僅需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則，而且需要擠壓條件下的各種工藝性因素。因此，模具的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比其它的工具設(shè)計(jì)復(fù)雜，要設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)并且合理的擠壓工模具是一件非常困難的工作3。在擠壓技術(shù)的發(fā)展初期，一般是根據(jù)機(jī)械的設(shè)計(jì)原理，采用古典的強(qiáng)度理論與設(shè)計(jì)者實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合來設(shè)計(jì)管材、棒材以及普通的實(shí)心型材的模子。隨著擠壓基礎(chǔ)理論和彈性理論的發(fā)展,許多新的實(shí)踐方法和理論已經(jīng)開始用于擠壓模具的設(shè)計(jì)及計(jì)算。例如工程計(jì)算法、光彈光塑法、金屬流動(dòng)的坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)法、滑移線法、上限理論和密柵紋云法等都被廣泛的用來確定工模具的工藝要素、結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度的校核。近些年以來，計(jì)

24、算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)、熱擠壓模擬法以及有限元法等發(fā)展的很快，同時(shí)也取得了良好的效果。由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，擠壓工模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)用的階段，促使擠壓工模具的設(shè)計(jì)來到了一個(gè)嶄新時(shí)代?，F(xiàn)在，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，擠壓工模具的設(shè)計(jì)已經(jīng)不再是只憑經(jīng)驗(yàn)的手工操作，而是變成了連續(xù)進(jìn)行的電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程。在我國對(duì)于鋁合金的擠壓工模具CAD技術(shù)方面的應(yīng)用軟件采用的是模塊化的結(jié)構(gòu)，圖形的輸入和二維變換來對(duì)工模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。型材截面的幾何性質(zhì)計(jì)算，分流孔的個(gè)數(shù)、形狀、尺寸以及布置的設(shè)計(jì)，分流橋、模芯和焊合腔的尺寸、位置確定，模具的強(qiáng)度校核，上下模視圖和剖面圖的繪制，圖形的

25、剪裁，模墊的設(shè)計(jì)等等功能模塊。同時(shí)也能完成組合模和平面模的全過程設(shè)計(jì)，顯著的提高了復(fù)雜模具設(shè)計(jì)的效率及質(zhì)量，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，已經(jīng)達(dá)到了國外的同類系統(tǒng)先進(jìn)的水平。而且開發(fā)了鋁合金型材導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)手段，搞清楚了型材擠壓的過程中金屬的流動(dòng)規(guī)律以及導(dǎo)流模在控制金屬流速方面的機(jī)制，成功研制了三維的剛粘塑性方面有限元模擬以及建成導(dǎo)流模的?？捉Y(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)方面的數(shù)字模型。經(jīng)過生產(chǎn)的考核，證明了所開發(fā)出導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)辦法是正確可靠的，對(duì)于增大模具設(shè)計(jì)的一次性成功率，在提高型材的質(zhì)量以及模具的使用壽命是具有積極的作用，同時(shí)也有了明顯經(jīng)濟(jì)上的效益。淘-寶.店-鋪搜索：“兩個(gè)半學(xué)分”化方向發(fā)展根據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各國已經(jīng)

26、裝備的不同結(jié)構(gòu)、類型、壓力、用途的擠壓機(jī)達(dá)了7000臺(tái)以上，而其中美國有600多臺(tái)，日本有400多臺(tái)，德國有200多臺(tái)，俄羅斯有400多臺(tái)，中國有3000余臺(tái)，且大部分都是1525MN之間的中小型擠壓機(jī)。隨著大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、艦艇、航母、導(dǎo)彈等軍事工業(yè)以及地下鐵道、高速列車等等現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，是需大量整體壁板等的結(jié)構(gòu)部件，所以擠壓機(jī)開始向著大型化方向發(fā)展。經(jīng)過這幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在全世界已經(jīng)正式投產(chǎn)使用萬噸級(jí)以上的大型擠壓機(jī)大約在20臺(tái)以上，而擁有的國家是俄羅斯、美國、中國、西歐和日本。最大的擠壓機(jī)是位于前蘇聯(lián)的古比雪夫鋁合金加工廠里200MN的擠壓機(jī)，美國在2004年時(shí)把一個(gè)125

27、MN的水壓擠壓機(jī)重裝改造成為了世界上最大150MN的雙動(dòng)油壓擠壓機(jī)，日本在1967年已經(jīng)把一臺(tái)95MN的自給式油壓機(jī)制造成功，德國的VAW波恩工廠于1999年投入生產(chǎn)了一臺(tái)噸位為100MN雙動(dòng)油壓式擠壓機(jī)，意大利在2004年間投入生產(chǎn)了一臺(tái)噸位為130MN的銅、鋁油壓式擠壓機(jī)。而我國除在西南鋁業(yè)的1970年間投入生產(chǎn)了一臺(tái)噸位為125MN的水壓式擠壓機(jī)外，在2004年以及2007年里分別在山東的叢林及遼寧忠旺投入生產(chǎn)了一臺(tái)噸位為100MN以及一臺(tái)噸位為125MN油壓機(jī)。據(jù)報(bào)道，國外的幾個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在研究制造形式更為新穎、壓力更大的擠壓機(jī)，例如270MN的臥式擠壓機(jī)和400500MN級(jí)的擠壓

28、大直徑管材的立式模鍛擠壓聯(lián)合水壓機(jī)等等，現(xiàn)在我國正在建造150MN以及擬建225MN的擠壓機(jī)各一臺(tái)。對(duì)于擠壓機(jī)的本體方面，近些年來國外發(fā)展了預(yù)應(yīng)力“T”型頭板柱結(jié)構(gòu)機(jī)架，預(yù)應(yīng)力混凝土機(jī)架和鋼板組合框架，并且大量的采用了扁擠壓筒、活動(dòng)模架、同定擠壓墊片以及內(nèi)置式的獨(dú)立穿孔系統(tǒng)。而傳動(dòng)形式的方面也發(fā)展自給油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，甚至在100150MN的擠壓機(jī)上也同樣采用油泵的直接傳動(dòng)裝置，易知液壓系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)高的水平里?，F(xiàn)代的擠壓機(jī)以及它的輔助系統(tǒng)采用了CADEX等的控制系統(tǒng)和程序邏輯控制系統(tǒng)，也就是實(shí)現(xiàn)速度上的自動(dòng)控制以及工模具自動(dòng)的快速裝卸、等溫等速的擠壓、甚至是全機(jī)的自動(dòng)控制功能。而擠壓機(jī)所需

29、機(jī)前的設(shè)備(例如錠坯的運(yùn)送裝置、坯料的熱切裝置以及長(zhǎng)坯料的自動(dòng)控制加熱爐等等)及機(jī)后的設(shè)備(例如精密的水霧氣在線淬火的裝置、牽引機(jī)、拉伸的矯直機(jī)、人工時(shí)效爐、前梁鋸、活動(dòng)工作臺(tái)、冷床及橫向的運(yùn)輸裝置、成品鋸等)已實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化和自動(dòng)化的生產(chǎn)。而且擠壓的設(shè)備正向標(biāo)準(zhǔn)化、組裝化和成套化的方向發(fā)展。(2)特種模具技術(shù)和大型優(yōu)質(zhì)扁、圓擠壓筒突破性的進(jìn)展從設(shè)計(jì)計(jì)算、裝卸方法、結(jié)構(gòu)選擇、提高模具壽命、制模技術(shù)到新材料的研制等方面來看，擠壓模具技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展。例如研發(fā)出了平面分流組合模、舌型模、前室模、叉架模、可卸模、導(dǎo)流模、水冷模、寬展模等，與此同時(shí)也出現(xiàn)多種形式的工具自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)和活動(dòng)模架，這樣不僅

30、大大的簡(jiǎn)化了工模具的裝卸操作，而且也節(jié)約了輔助的時(shí)間。為了生產(chǎn)薄壁、扁寬、大斷面的鋁合金型材，就需要優(yōu)質(zhì)的扁擠壓筒和高比壓的圓擠壓筒，而其使用的壽命短，造成大型高比壓扁擠壓筒的設(shè)計(jì)與制造成為了世界性的技術(shù)難題。近些年來，由于有限元計(jì)算、淘-寶.店-鋪搜索：“兩個(gè)半學(xué)分”計(jì)算機(jī)、工模具的材料及熱處理等技術(shù)的進(jìn)步，大型扁擠壓筒的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展，美、俄、德、日等國家已經(jīng)研制出了850mmx330mm、1100mmx300mm等，比壓達(dá)了600MPa以上大型扁擠壓筒，據(jù)悉使用的壽命大概在10000次左右，而我國已經(jīng)研制出了670mm270mmxl600mm大型優(yōu)質(zhì)扁擠壓筒。大型的擠壓

31、工具裝卸快速化、自動(dòng)化方面也取得了很大進(jìn)展，為全機(jī)的自動(dòng)化創(chuàng)造出了條件。在模具的材料方面，高合金化鉻鎳模具鋼，例如德國的2779，美國的H11、H13，日本的SKD61，前蘇聯(lián)的4XMBqb，我國近些年來研制開發(fā)用于高溫6000度以上，高溫的強(qiáng)度要比H13鋼還高一倍的YTRl8、YTR3A和SR+l等熱擠壓的工具鋼出現(xiàn)以及新型的熱處理方法，例如表面硬化處理、離子氮化處理和真空淬火等的應(yīng)用，促使工模具的材料品質(zhì)進(jìn)步了。電火花線切割加工(快走絲和慢走絲)和電火花加工技術(shù)用于制模，這樣不僅提高?？椎挠捕取⒕?，降低工作帶的表面粗糙度，而且也大大的提高了制模的生產(chǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)制模的自動(dòng)化創(chuàng)造了良好的條

32、件。擠壓模具的設(shè)計(jì)與制造運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)及模擬的技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)工模具的設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化，提高模具質(zhì)量及壽命開辟了新的道路。(3)擠壓工藝不斷改進(jìn)和完善近些年來，除完善和改進(jìn)了正向及反向擠壓方法和其工藝外，也出現(xiàn)了許多增強(qiáng)擠壓過程的新方法和新工藝，同時(shí)也獲得了實(shí)際應(yīng)用。例如平面組合模擠壓、舌型模擠壓、水冷模擠壓、變斷面擠壓、寬展擠壓、扁擠壓、半固態(tài)擠壓、精密氣水(霧)在淬火擠壓、冷擠壓、高速擠壓、Conform連續(xù)擠壓、高效反向擠壓、等溫?cái)D壓、連鑄連擠、形變熱處理、特種拉伸一輥矯等新的技術(shù)新的工藝對(duì)擴(kuò)大鋁合金型材品種，提高擠壓的速度及總生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的品質(zhì)、減少擠壓力、發(fā)掘鋁合金型材潛力、節(jié)能

33、節(jié)資、降低成本、環(huán)保衛(wèi)生等方面都具有積極意義。(4)鋁合金擠壓材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有很大改進(jìn)據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界的鋁合金擠壓材年產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到2000萬噸以上，2008年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)1380萬噸。因?yàn)槊裼娩X合金型材應(yīng)用的大增，而軍用的擠壓材在鋁合金擠壓材總量比例已經(jīng)下降到了5以下，這樣使得軟合金的比重大大的增加，而硬合金的比重大大的減少。20世紀(jì)的90年代，美國的鋁合金擠壓材中的軟合金與硬合金的比為10：1，日本的為20：l。其中鋁合金的型材發(fā)展的最快，產(chǎn)量約占總體擠壓材85左右。因?yàn)殇X合金擠壓材正向著大型化、整體化及扁寬化的方向發(fā)展，大型材比重也就日益的上升，現(xiàn)已達(dá)到總體型材產(chǎn)量10?，F(xiàn)在鋁型材的

34、品種已經(jīng)有了50000多個(gè)品種，而其中的大型材有1000多個(gè)品種，包括了逐漸變斷面的型材以及階段變斷的型材、各類擁有復(fù)雜截面型材、異形空心型材及大型整體的帶筋壁板。目前，擠壓型材最大的寬度可達(dá)到2500mm，最大的斷面積可達(dá)到1500cm2，最大的長(zhǎng)度可達(dá)到2530m，最大重量可達(dá)到2t。而薄壁的寬型材寬厚比可達(dá)到150300，帶孔的空心型材孔數(shù)可達(dá)到數(shù)十個(gè)，高精特薄多孔扁管壁厚可達(dá)017mm，精度0.01mm。鋁合金的管材及棒材最大外徑可達(dá)800mm，管材最小壁厚可達(dá)0.1mm，長(zhǎng)度可達(dá)1000m，反擠壓管材外徑可達(dá)1500mm。因?yàn)殇X合金擠壓材品種、產(chǎn)量及規(guī)格不斷地?cái)U(kuò)大，其應(yīng)用的范圍也越來

35、越廣泛，同時(shí)在人民生活和國民經(jīng)濟(jì)中的地位也就越來越重要了。雖然鋁合金擠壓加工的發(fā)展在很多方面都有待于基礎(chǔ)理論的研究進(jìn)展，但是最重要的是要把這種基礎(chǔ)理論的研究與實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合起來，來達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、提高生產(chǎn)效率、環(huán)保、降低成本、改善品質(zhì)、擴(kuò)大品種的共同目標(biāo)。在發(fā)展金屬擠壓加工理論與技術(shù)的同時(shí)需重點(diǎn)考慮的幾點(diǎn)有：節(jié)能降耗，少功耗量；提高變形效率，減少外部摩擦；提高精度；利用變形熱處理、內(nèi)部應(yīng)力、各向異性等方法來提高產(chǎn)品的綜合性能；開發(fā)綜合利用的技術(shù)及有效利用廢料，提高成品率和回收率；利用缺陷或防止產(chǎn)生缺陷；提高工模具的使用壽命及品質(zhì)；減少工序；增加單位時(shí)間產(chǎn)量及節(jié)省勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)

36、化、高速化；降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善環(huán)境，清潔生產(chǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水準(zhǔn)的提高，對(duì)各類產(chǎn)品需求量也就越來越大了。各種各樣新產(chǎn)品也會(huì)層出不窮，因此要求最快速度的生產(chǎn)出更好的模具。同樣為了適應(yīng)這種形式發(fā)展，許多的專家、學(xué)者和工程技術(shù)人員也進(jìn)行了大量的開發(fā)及研究工作。2擠壓模具設(shè)計(jì)的發(fā)展與趨勢(shì)（1）新型的模具結(jié)構(gòu)開發(fā)為提高產(chǎn)品的形位精度、尺寸精度，開發(fā)出形狀非常復(fù)雜的產(chǎn)品，并進(jìn)一步的提高模具使用壽命，世界各國現(xiàn)在正在尋找新結(jié)構(gòu)模具設(shè)計(jì)。各類模具新結(jié)構(gòu)，如鑲嵌模、新型的組合模、預(yù)應(yīng)力模、多型多孔模、復(fù)合模等都將會(huì)出現(xiàn)新突破4。（2）熱模擬、虛擬設(shè)計(jì) 和CADCAMCAE技術(shù)的

37、開發(fā)隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)，其中就包括模具設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、使用、維修和管理等方面，根據(jù)初步的測(cè)算，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具已經(jīng)全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)的繪圖以及由CNC機(jī)床自動(dòng)的加工制造，而作為設(shè)計(jì)與制造之間聯(lián)系紐帶的圖紙已經(jīng)失去了主要的作用。CADCAMCAE技術(shù)的發(fā)展使得軟件技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)與制造中的地位也越來越高。二維模具的CAD系統(tǒng)已經(jīng)有了單元圖形軟件和一定模具設(shè)計(jì)的軟件，但是還有待進(jìn)一步的發(fā)展。三維的模具CAD系統(tǒng)，因?yàn)檐浖O(shè)計(jì)的難度大，三維的單元圖形軟件也就比較的復(fù)雜，目前還是不能夠滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)技術(shù)上的要求。因此，進(jìn)一步的發(fā)展軟件，增強(qiáng)設(shè)計(jì)上自動(dòng)化的程度

38、依舊是今后主攻的方向。CAM應(yīng)用在二維模具上的加工，已經(jīng)具備了相對(duì)完善的編程系統(tǒng)，但是對(duì)于三維上的自由曲面編程還不完善，在許多的場(chǎng)合下，工件模型的制備是CAM編程所需要的。于是應(yīng)該繼續(xù)的研究和開發(fā)不需要制作產(chǎn)品模型、具有自由曲面的模具CADCAMCAE系統(tǒng)。同時(shí)也應(yīng)該進(jìn)一步的研究基礎(chǔ)性軟件及應(yīng)用軟件，并通過虛擬設(shè)計(jì)、模擬擠壓各種復(fù)雜的組合模在擠壓過程中的溫度場(chǎng)和金屬流變場(chǎng)，應(yīng)力一應(yīng)變場(chǎng)真實(shí)的情況，來提高模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量及使用壽命，逐漸的實(shí)現(xiàn)零試模4。1.3.3國內(nèi)外模具設(shè)計(jì)水平比較在設(shè)計(jì)的理論及方法上，國外普遍采用了熱模擬、有限元、電子計(jì)算機(jī)分析與動(dòng)態(tài)熱分析技術(shù)，研發(fā)出多種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)模具(例如子

39、母模、多孔空心模、蝶形模等)以及設(shè)計(jì)軟件，并建立了專家?guī)旌途扌蛿?shù)據(jù)庫，同時(shí)現(xiàn)在正研發(fā)零試模的技術(shù)。國內(nèi)基本采用傳統(tǒng)的方法，開始研究與開發(fā)新方法、新理論，同時(shí)開始重視軟件開發(fā)與新結(jié)構(gòu)模具的研發(fā)，并且有限元也開始應(yīng)用于模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，正在準(zhǔn)備建立專家?guī)炫c數(shù)據(jù)庫，開發(fā)蓄力設(shè)計(jì)軟件6。在CADCAM/CAE技術(shù)上，國外普遍應(yīng)用了CADCAM技術(shù)從二維向三維發(fā)展，開發(fā)了大量的平面模和組合模及其他結(jié)構(gòu)模具的應(yīng)用軟件且商品化。而國內(nèi)已開發(fā)出平面模和平面分流模的二維實(shí)用軟件及導(dǎo)流模應(yīng)用軟件，正向三維推進(jìn)。但適用性和實(shí)用程度不高4。1.4 建筑型材的模具設(shè)計(jì)1.4.1鋁合金民用建筑型材的特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水

40、平日益提高，民用建筑鋁合金型材也不斷發(fā)展，其品種和數(shù)量快速增長(zhǎng)。目前，鋁合金型材發(fā)展之迅猛，而民用建筑型材是鋁合金型材加工的一大分支，世界上已建成上千條民用建筑型材生產(chǎn)線，其生產(chǎn)有著一系列的特點(diǎn)3：民用建筑鋁合金型材多采用6063鋁合金生產(chǎn)，6063鋁合金質(zhì)輕，塑性好，工藝成形性好，表面處理性能也較好。鋁合金民用建筑型材品種多，應(yīng)用范圍廣，現(xiàn)在世界上的民用建筑型材可以適用不同的用途、不同的規(guī)格的門窗系列和其他建筑，其橫截面面積、外接圓直徑等均尺度范圍廣。生產(chǎn)出的民用建筑鋁合金型材壁薄，型材的壁厚范圍從0.6mm到2mm不等，斷面形狀十分復(fù)雜，變化多樣，相關(guān)尺寸精度要求高，加工難度大，多為超高精

41、度的薄壁型材。建筑鋁型材中大多數(shù)為空心制件，空心型材與實(shí)心型材的比例大約為1:1，其中以異形孔為多，甚至為多孔異形簿壁空心制品。建筑鋁合金型材通常要求可以通用、互換，并且具有一定的裝飾性，這樣有助于減少型材的品種，便于提高型材的精度要求和表面光潔度要求等。究其原因，即一組建筑型材配合面多，裝配尺寸多，裝飾面多，進(jìn)而可以組裝成不同的門窗系列或其他的建筑結(jié)構(gòu)。1.4.2民用建筑型材模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)6063鋁合金民用建筑型材模具設(shè)計(jì)除了遵循普通模具的設(shè)計(jì)原則外，尚具有如下特點(diǎn)：擠壓機(jī)（擠壓筒）的最佳比壓范圍為450-700MPa；擠壓系數(shù)的最佳范圍為50-90；最佳比壓和系數(shù)可通過擠壓機(jī)、擠壓筒、擠壓工

42、藝參數(shù)、鑄錠長(zhǎng)度以及?？卓讛?shù)來調(diào)節(jié)。1.4.3 建筑鋁合金型材模具設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)擠壓模具設(shè)計(jì)不同于一般的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，而是介于機(jī)械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計(jì)。對(duì)于模具設(shè)計(jì)者需確定的因素是擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)，模子的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，模子材料，?？讛?shù)和擠壓系數(shù)，制品的形狀、尺寸及允許的公差，模孔的形狀、方位和尺寸，?？椎氖湛s量、變形撓度、定徑帶與阻礙系統(tǒng)的確定，以及擠壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等等7。鋁合金門窗系列型材，因?yàn)樗膶挾缺容^的寬而壁厚比較薄，寬厚比大，尺寸精度及形位尺寸精度的要求嚴(yán)格，截面形狀越復(fù)雜，其擠壓過程中變形的不均勻性就越顯著，加之截面上各部分的金屬在擠出?？讜r(shí)流速不同等特點(diǎn)，使得擠壓

43、成型有著極大的困難。如果不具備扁擠壓筒，而選擇圓擠壓筒進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，每種規(guī)格的產(chǎn)品模子需寬展很大的角度，在產(chǎn)品擠壓的生產(chǎn)中，不時(shí)的會(huì)出現(xiàn)平面間隙大、中間波浪、周期性的停止痕、兩端面尺寸超負(fù)差等缺陷。既影響產(chǎn)品質(zhì)量，也影響模具壽命8。為解決這些問題，在設(shè)計(jì)前，擬定合理的工藝流程和選擇最佳的工藝參數(shù)，綜合分析影響模具效果的各種因素，是合理設(shè)計(jì)擠壓模具的必要和充分條件。只有工模具的設(shè)計(jì)合理，才可以充分地發(fā)揮材料應(yīng)該具有的效能。如果模具的設(shè)計(jì)本身不能保證具有足夠的剛度和強(qiáng)度，則必然會(huì)導(dǎo)致模具因?yàn)檫^載而早期的失效。正確設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)該保證在正常的使用條件下，沒有產(chǎn)生應(yīng)力集中和沖擊破裂的可能。在設(shè)計(jì)模具時(shí)

44、，應(yīng)盡量使各部分受力均勻，注意避免尖角、內(nèi)凹角、壁厚差懸殊等，以免產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中，引起熱處理變形、開裂和使用過程中脆性破裂或早期熱裂。此外，還應(yīng)考慮工模具的剛性。解決中間波浪、平面間隙大、兩端面尺寸超負(fù)差、周期性的停止痕等缺陷的關(guān)鍵取決于模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、金屬供流的合理分配、模子強(qiáng)度等等一系列問題。同時(shí)為了便于互換、保管和維修，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)也是十分重要的9。 提高鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)與制造水平是改善產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。擠壓工模具對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠壓過程有著十分重要的意義。模具的質(zhì)量和使用壽命是實(shí)現(xiàn)鋁合金擠壓生產(chǎn)、高產(chǎn)、低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的重要保證與關(guān)鍵技術(shù)之一，在鋁合金型材的擠

45、壓生產(chǎn)占有十分特殊的重要地位。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋁合金擠壓工模具產(chǎn)業(yè)和技術(shù)有了很大的發(fā)展，達(dá)到了相當(dāng)高的水平。我國的鋁擠壓工模具技術(shù)也有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。擠壓模具設(shè)計(jì)涉及的范圍很廣，需多方面考慮10。第二章 鋁型材擠壓工藝2.1 鋁型材模具的設(shè)計(jì)原則擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素3在設(shè)計(jì)擠壓模具時(shí)，除應(yīng)該參考的機(jī)械設(shè)計(jì)中需要遵守原則外，還需要考慮在熱擠壓的條件下產(chǎn)生工藝的因素，而其中包括有由設(shè)計(jì)者的本身確定因素、模子制造者的確定因素以及擠壓生產(chǎn)者的確定因素。（1）從模子的設(shè)計(jì)者的角度看，擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)及其外形尺寸，模子材料，?？讛?shù)以及擠壓比，制品

46、形狀和尺寸，模孔形狀、位置及其尺寸，?？资湛s量、變形的撓度、定徑帶的確定，及擠壓時(shí)應(yīng)力應(yīng)變的狀態(tài)等是模具設(shè)計(jì)者確定的。（2）從模子的制造者的角度看，模具的尺寸及形狀精度，定徑帶以及阻礙系統(tǒng)加工精度，表面的粗糙度，熱處理的硬度，表面的滲碳、脫碳和表面硬度的變化情況，端面的平行度等等。（3）從擠壓的生產(chǎn)者的角度看，模具裝配和支承的情況，鑄錠、模子及擠壓筒加熱的溫度，擠壓的速度，工藝潤(rùn)滑的情況，產(chǎn)品品種和批量，合金和鑄錠的質(zhì)量，牽引的情況，拉矯力和拉伸量，被擠壓的合金及其鑄錠的規(guī)格，產(chǎn)品的出?？诶鋮s的情況，工模具對(duì)中性，擠壓機(jī)控制，輸出的工作臺(tái)和矯直機(jī)長(zhǎng)度，擠壓機(jī)噸位及擠壓筒比壓，擠壓殘料的長(zhǎng)度等等

47、。在設(shè)計(jì)前，合理的擬訂工藝的流程以及選擇最佳工藝參數(shù)，綜合的分析各種影響模具的效果的因素，是設(shè)計(jì)擠壓模具的合理性所必要及充分條件。模具設(shè)計(jì)的原則與步驟3在充分分析了影響模具的設(shè)計(jì)各種因素后，還應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品類型、工藝的方法、設(shè)備及模具的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)模腔的形狀及尺寸，但是，在任何的情況下，模腔設(shè)計(jì)都應(yīng)該遵循如下的原則及步驟:（l)確定設(shè)計(jì)的模腔參數(shù)設(shè)計(jì)正確擠壓型材的截面圖，確定擠壓工藝的合理性，選擇適當(dāng)擠壓筒的尺寸、擠壓比及擠壓力，決定?？椎臄?shù)目。這一步驟是設(shè)計(jì)擠壓模具的首要條件，可以由擠壓的工藝人員及設(shè)計(jì)的人員，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的條件、工藝的規(guī)程及配備的大型基本工具情況來共同的研究決定。（2）?？?/p>

48、在模具平面上合理的布置所謂合理的布置就是指將單個(gè)或者多個(gè)?？祝谀＞咂矫嫔虾侠淼胤植?，并在保證模具強(qiáng)度前提下獲得最佳的金屬流動(dòng)的均勻。單孔管棒材及對(duì)稱好的型材的模具，都應(yīng)該將?？桌碚摰闹匦姆旁谀Ｗ拥闹行纳?，各個(gè)部分的壁厚相差大及對(duì)稱性非常差的產(chǎn)品，應(yīng)該盡量的保證模子的平面在坐標(biāo)軸之間的金屬流量大致的相等，但是也應(yīng)該考慮到金屬擠壓筒的流動(dòng)特點(diǎn)，應(yīng)該使薄壁的部分或者難于成形處接近擠壓筒的中心，多孔模的分布主要是應(yīng)該考慮到?？讛?shù)目、模具強(qiáng)度，制品表面的質(zhì)量、金屬的流動(dòng)均勻性等等問題。（3）?？壮叽绲暮侠碛?jì)算計(jì)算模孔的尺寸時(shí)，主要應(yīng)該考慮到被擠壓合金化學(xué)成分，產(chǎn)品形狀，公稱尺寸以及允許的公差，擠壓的溫

49、度和在這個(gè)溫度下模子的材料和合金熱膨脹的系數(shù)，產(chǎn)品的斷面上幾何形狀特點(diǎn)以及擠壓及拉伸矯直時(shí)的尺寸變化，擠壓力大小和模具彈性變形的情況等。 (4)合理的調(diào)整金屬流動(dòng)的速度所謂合理的控制金屬流動(dòng)的速度就是指在理想的狀態(tài)下，保證制品的斷面上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都應(yīng)該以同樣速度下流出?？椎?。在模子的平面合理的分布?？资强梢钥刂平饘倭魉俜矫娴暮侠硇裕M可能的采用多孔的對(duì)稱排列，并根據(jù)型材形狀，各個(gè)部分的壁厚差異，不同的比周長(zhǎng)和距擠壓筒的中心距離，設(shè)計(jì)出不相同長(zhǎng)度的定徑帶。通常，型材的某處壁厚越薄，比周長(zhǎng)就越大，形狀也就越復(fù)雜，距擠壓筒的中心也就越遠(yuǎn)，所以定徑帶應(yīng)該越短，當(dāng)運(yùn)用定徑帶還不能控制流速的時(shí)候，即對(duì)形狀特別

50、的復(fù)雜，壁厚非常的薄，距離中心非常遠(yuǎn)的部分是可以促流角或者導(dǎo)料錐加快金屬流動(dòng)。而對(duì)那些壁厚非常大的部分或者距擠壓筒非常近的地方，應(yīng)該用阻礙角來進(jìn)行補(bǔ)充的阻礙，減緩這部分的金屬流棟。此外，還可以工藝的平衡孔，及工藝的余量或者前室模及導(dǎo)流模，也可以改變了分流孔的數(shù)目、大小和形狀及分布調(diào)節(jié)了金屬流動(dòng)性。 (5)保證模具具有足夠的強(qiáng)度因?yàn)閿D壓時(shí)的模具工作條件非常惡劣的，所以模具的強(qiáng)度也就是模具的設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的問題。除合理的分布?？孜恢?，選擇合適模具材料，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理及外形外，準(zhǔn)確的得到擠壓力及校核各個(gè)危險(xiǎn)斷面許用的強(qiáng)度是十分重要的?，F(xiàn)在用來得到擠壓力公式有很多，例如經(jīng)驗(yàn)公式和初等的解析公式等

51、雖然精度不高，但是簡(jiǎn)單，且具有一定工程價(jià)值。而擠壓力上限解法，是用在求解復(fù)雜的斷面型材擠壓變形的問題，同樣也具有較好實(shí)用價(jià)值。2.1.3模具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件及基本要求3模具結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算完畢后，應(yīng)該要對(duì)模子加工的質(zhì)量、使用的條件提出一些基本的要求，這些要求主要有:（1）具有適中并且均勻的硬度，模具經(jīng)過淬火、回火處理以后，硬度值是HRC4052(模具的尺寸越大，所要求硬度也就越低)。（2）具有足夠制造的精度，模子形位的公差及尺寸的公差應(yīng)該符合圖紙要求(一般是為負(fù)公差)，并且配合尺寸應(yīng)該具有互換性。（3）具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，配合的表面?yīng)該達(dá)到Ra=3.21.6m，工作帶的表面應(yīng)該達(dá)到

52、Ra=1.60.4m，表面應(yīng)該進(jìn)行了氮化處理、磷化處理或者其它的表面強(qiáng)化處理，例如多元素的共滲處理和化學(xué)熱處理等。（4）具有一定的對(duì)中性、平行度、直線度及垂直度，配合面接觸率應(yīng)該大于80%。（5）模具無缺陷，一般應(yīng)該進(jìn)行超聲波探傷及表面質(zhì)量的檢查以后才能使用。（6）工作帶的變化處和模腔的分流孔中過渡區(qū)、焊合腔中拐接處應(yīng)該圓滑過渡，不能出現(xiàn)棱角。2.2確定采用平面分流模的原則鋁型材擠壓分流模和平模是按照被擠壓產(chǎn)品的品種來區(qū)分的。使用分流模擠壓的型材斷面形狀至少含有一個(gè)比閉合的框，而平模卻沒有。此外，還有一種辦分流模，此種摸擠壓的型材斷面形狀近似閉合，但留有一個(gè)小斷口。半分流模的導(dǎo)流模采用分流孔，

53、模墊則采用平模模墊。確定平模還是分流模需要計(jì)算舌型比。舌型比是指在懸臂梁部分的懸臂梁的長(zhǎng)度L1與懸臂梁的寬度L2之比，A是指懸臂梁的面積，在模具強(qiáng)度計(jì)算和校核中主要對(duì)這部分進(jìn)行計(jì)算。長(zhǎng)型比的大小直接影響模具的壽命，所以在懸臂處如果A/L12（即L2/L1）的值超過表2.1數(shù)值時(shí)，為了保證模具的強(qiáng)度將這半空型材做成分流模：表2.1 半空型材做成分流模時(shí)A/L12的值L1/mmA/L120.91.521.63.133.26.346.412.6512.7以上62.3模具材料的選擇2.3.1產(chǎn)品性能分析6063合金是Al-Mg-Si系合金中典型的代表，是具有良好的可擠壓性及可焊接性，是建筑門窗型材首選

54、的材料。6063的特點(diǎn)是在壓力加工溫度-速度條件下，塑形的性能及抗蝕性很高，而且沒應(yīng)力的腐蝕傾向。同樣在焊接時(shí)，它的抗蝕性也不會(huì)降低。6063合金可產(chǎn)生劇烈的熱處理強(qiáng)化，而且合金中主要的強(qiáng)化相是Mg2Si及AlSiFe。如果在退火狀態(tài)下6063合金擠壓型材的抗拉強(qiáng)度可以從98 MPa到117.6MPa,那在淬火及自然時(shí)效以后的抗拉強(qiáng)度也可從176.4 MPa到196MPa,并且此時(shí)的相對(duì)伸長(zhǎng)率的下降是不大的。合金在160到170攝氏度下經(jīng)過人工時(shí)效是可得到更加大的強(qiáng)化效果，此時(shí)的抗拉強(qiáng)度從269.5 MPa到235.2 MPa。但是，人工時(shí)效中塑形的性能更加劇烈的下降了。淬火于人工時(shí)效的間隔時(shí)

55、間是對(duì)與6063合金強(qiáng)化的程度有著顯著的影響，隨著間隔的時(shí)間由15min增加到4h，抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度從29.4 MPa到39.2 MPa.但是人工時(shí)效保溫時(shí)間對(duì)于6063合金半成品的力學(xué)性能是沒有重大的影響11。表2.2 6063鋁合金成分牌號(hào)SiFeCuMnMgCrZnTi其它元素每種總量60630.20.60.350.100.100.450.90.100.100.100.050.15本設(shè)計(jì)選用6063鋁合金,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-Si系合金，廣泛應(yīng)用于建筑型材、灌溉管材、供車輛、臺(tái)架、家具、升降

56、機(jī)、柵欄等用的管、棒、型材。表2.3 6063室溫下的機(jī)械性能合金狀態(tài)彈性模量E/剪切模量G/抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率/%泊松系數(shù)u布氏硬度HB密度/6063淬火自然時(shí)效7100270012455.2120.3160732.69表2.4 6063鋁合金隨溫度變化的力學(xué)性能合金狀態(tài)溫度T/抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率/%6063淬火+人工時(shí)效150142133202056245402603124753152317803701614105查看表2.2，6063合金中的主要合金元素為鎂與硅，具有加工性能極佳、優(yōu)良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性、易于拋光、上色膜，同時(shí)陽極氧化效果優(yōu)良

57、，是典型的擠壓合金。從表2.3、表2.4可看出隨著溫度的升高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度逐漸變小，伸長(zhǎng)率增大。2.3.2擠壓模具的工作條件在擠壓過程中，模具的工件條件是十分繁重的，擠壓產(chǎn)品的規(guī)格大，形狀復(fù)雜，尺寸精度要求較高。擠壓模具的工作條件：(1)承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用。一般的熱擠壓是在高溫下進(jìn)行的，溫度可達(dá)550C以上，時(shí)間一般為幾分鐘到幾十分鐘，甚至數(shù)小時(shí)。長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用，大大地惡化了金屬與工具之間的摩擦條件，降低了工模具材料的強(qiáng)度，以至于產(chǎn)生塑性變形，加速其破損；(2)承受長(zhǎng)時(shí)間的高壓作用。從擠壓純鋁所需要的最小單位壓力100MPa到某些鋁合金空心型材的1000MPa；(3)承受激冷激熱作用。

58、擠壓鋁合金時(shí)，工模具工作和非工作時(shí)間的溫差可達(dá)200 300C以上；(4)承受反復(fù)循環(huán)應(yīng)力作用。大部分工具在擠壓時(shí)受壓應(yīng)力，在非工作時(shí)間突然卸載，應(yīng)力下降到零；穿孔針在穿孔時(shí)受壓，在擠壓過程中受拉應(yīng)力作用；(5)承受偏心載荷和沖擊載荷作用； (6)承受高溫高壓下的高摩擦作用；(7)承受局部應(yīng)力集中的作用3。 2.3.3模具材料的合理選擇表2.5 常用擠壓工具鋼化學(xué)成分鋼號(hào)(C)/%(Si)/%(Mn)/%(Cr)/%(Mo)/%(W)/%(V)/%3Cr2W8V0.30.40.40.42.22.77.59.00.20.54Cr5MoSiV10.320.420.81.20.44.55.51.01

59、.50.81.1查看表2.5，2.6，可知4Cr5MoSiV1鋼與3Cr2W8V鋼比較有以下特點(diǎn)：(1)化學(xué)成分設(shè)計(jì)較合理,易于采用先進(jìn)的熔鑄技術(shù)提高鋼材本身的質(zhì)量。(2)鋼的鍛造、冷加工和電加工工藝穩(wěn)定，容易控制。(3)比3Cr2W8V鋼有更好的熱處理特性，熱處理工藝穩(wěn)定，有十分優(yōu)良的表面處理和化學(xué)熱處理性能。但易氧化和脫碳，應(yīng)在真空爐或保護(hù)性氣氛爐中熱處理。(4)熱處理后比3Cr2W8V鋼具有更好的綜合性能，除了強(qiáng)度略低外，其余性能均優(yōu)于3Cr2W8V鋼，特別是韌性、塑性、斷裂韌性、熱磨損抗力、熱疲勞抗力尤為突出。 本設(shè)計(jì)選用模具材料為4Cr5MoSiV1，又稱H13鋼。鋼中碳化物類型有、

60、。釩在鋼中起回火時(shí)二次硬化作用，Cr、Mo、W、V能提高鋼抗回火軟化能力，保持高溫下的強(qiáng)度、韌度；硅提高鋼的回火穩(wěn)定性和抗熱疲勞能力。鉻和硅還能提高抗氧化和抗燒蝕性12。表2.6 常用擠壓工具鋼及其機(jī)械性能鋼號(hào)試驗(yàn)溫度T/MPa/MPa/%/%HB熱處理工藝3Cr2W8V300400450500600-1491152014301280-137313631304-15-5.6-8.3-4294294053253251100在油中淬火，550回火4Cr5MoSiV14004505005506001360130012001050825123011351025855710495256586767912