挤压铝型材课程设计

一. 题目:

铝合金型材挤压工艺及模具设计 二. 设计基本内容:

设计一件实心型材制品和一件空心型材制品的工艺工艺过程及模

具设计,包括挤压工艺参数,模具结构,制造工艺等要求 三. 完成后应缴的资料: 课程设计说明书一份 实心型材模零件图 空心型材模上模零件图

空心型材模下模零件图 空心型材模装配图 四. 设计完成期限:

2007年6月11日------2007年6月22日 指导老师_______签发日期___________ 教研室主任_______批准日期___________ 课程设计评语: 成绩:

设计指导教师_________ _____年_____月____日

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目录

一、绪论?????????????????????4

二、总设计过程概论????????????????7

2.1挤压工艺流程???????????????7 2.2挤压工艺条件???????????????7

三、实心型材模设计????????????????9 3.1所要设计的实心型材制品??????????9

3.2选坯和选设备???????????????10 3.3挤压力的计算???????????????11 3.4实心型材模具体结构设计??????????12 3.5. 实心模尺寸数据设计???????????13

四、 空心型材模设计????????????????18 4.1所要设计的制品???????????????18

4.2选坯和选设备????????????????18 4.3挤压力的计算????????????????19 4.4模组及模子外形尺寸确定???????????20 4.5组合模相关参数的确定????????????20 4.6 模子内形尺寸的确定?????????????23 4.7模孔工作带长度hg的确定???????????24 4.8模芯的设计?????????????????24

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4.9上模凸台设计????????????????24 4.10定位销，螺钉???????????????24 4.11模子强度校核???????????????25 4.12零件图装配图???????????????26

五、总结与体会??????????????????.26

参考文献??????????????????? 26

一. 绪论

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近20年来，随着建筑行业的高速发展，我国民用建筑铝型材工业也从无到有，从弱到强地迅猛前进。至今，广东省的建筑铝型材产品已约占全国的三分之二左右，铝型材的生产能力超过社会的需求，如何提高产品质量，降低成本是取得市场竞争胜利的关键环节。

铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达50—100年），回收性好，可回炉重炼。6063合金中的主要合金元素为镁及硅，具有加工性能极佳，优良的可焊性，挤出性及电镀性，良好的抗腐蚀性，韧性，易于抛光，上包膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤出合金，广泛应用于建筑型材，灌溉管材，供车辆，台架，家具，升降机，栅栏等用的管，棒，型材。多年来世界各国均采用6063铝合金（铝合金近百种）作为门窗框架。主要是为了该金属表面阳极氧化效果好，开始阳极氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主体颜色在国内用了十多年。

铝材在挤压过程中，如挤压模具不是很好或模具挤压铝材过多，铝材表面会产生挤压痕，用手可能触摸到铝材表面不平，因此，在现代化大生产中实施挤压加工技术，其成败的关键是模具，模具设计以及其质量，事关产品的质量，成本。

在挤压设计的过程中挤压工艺条件：应考虑挤压温度、挤压速度、润滑、模具（种类、形状、尺寸等）、切压余、淬火、冷却、切头切尾等多方面的因素。其中，选择挤压筒直径 D0 是一个最核心的问题，有以下的选择原则：1）保证产品表面质量原则；2）保证挤压模强度的原则；3）保证产品内在质量的原则；4）经济上的优化原则－生产成本最低；成材率最大；产量最高。

这次的设计任务是设计一个实心型材和一个空心型材模，实心型材模采用

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单模，空心型材模采用分流组合模，挤压制品所有的材料是6063。由于其强度高，质量轻，加工性能好，在退火状态下，该合金有优良的耐蚀性及物理机械性能，是一种可以时效强化的AL-Mg-Si系合金，广泛应用于基础性建筑行业以及一些机械制造业。

其化学成分表示如下:

6063AL的成分: GB/T3190-1996： 表1:

其它元素 牌号 Si 0.2Fe Cu Mn Mg 0.45Cr Zn Ti 每种 总量 6063 ≤～0.35 0.6 0.9 0.10 0.10 ～0.10 0.10 0.10 0.05 0.15 6063机械性能: （《铝合金及应用》） 表3:

常用挤压工具钢及其机械性能：

试验温度钢号 成分（％） o?b /MPa C ?0.2 /MPa ? /% ? /% 11.0 11.1 17.5 26.7 HB 热处理工艺 0.55C 5CrMnMo 1.51Mn 0.67Cr 0.26Mo 300 1150 400 1010 500 780 600 430 410 690 860 990 47 61 86 84 351 311 302 235 850 oC o油淬600C 回火 5

X0＝0

Y0＝(l1y1＋l2y2＋l3y3＋l4y4＋l5y5)×2/(l1＋l2＋l3＋l4＋l5)×2 Y0＝（20×0＋18×9＋3×18＋17×10.5＋8.5×3）×2/（21＋4＋17＋32＋17＋4＋21＋40）×2＝6.32 压力中心为X0＝0，Y0＝6.32 5).工作带长度的确定

由于是等壁厚型材，故定径带长度hg各处相等，本次设计取 hg＝5mm 6).阻碍角

由于hg≤10～15㎜，故不采用阻碍角 7)．模子强度的校核

型材模的强度较核主要是其悬臂梁部分，取型材上端AB为危险端面,进行强度校核.

1、求单位压力p：p＝P / F0（P为挤压力，F0为挤压筒断面积） ○

P＝800吨，p＝800×1000×9.8/12266＝639.17Mpa 舌部载荷Q＝pFsh（Fsh为舌部即阴影部分面积） Q＝639.17×32×15＝306801.6N

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2、舌部弯曲应力σw计算：σw＝Mw / W ○

式中Mw——弯矩，Mw＝Qe（e为阴影部分重心到危险断面处的距离）； W——截面模数，W＝bshH/6（H为模子厚度）。 bsh＝34mm

Mw＝306801.6×7.5＝2301Nm W＝34×30/6＝5.1cm

σw＝2301/5.1＝451.2MPa

3、剪应力τ的计算：τ＝Q / bsh×H ○

2

3

2

τ＝306801.6/(34×30)＝300.79MPa

4、等效应力σe的计算：σe＝[σw○

2

＋(1.73τ)]

21/2

σe＝[451.2+(1.73×300.79)]

22 1/2

＝688.74MPa

500°C时4Cr5MoSiV1的屈服强度为1025MPa，远大于σe，所以模子强度合格。 8).作图 （见图纸）

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四.空心型材模设计

4.1所要设计的制品:

本设计制品的的牌号为I529系列回型管 具体参数为

B＝92mm，H＝25.4mm，T＝1.8mm,重量：1.09Kg/m 具体如下图 图6

4.2选坯和选设备:

制品的截面积：F制＝409.68 mm 模孔外接圆直径D外＝ 95.44 ㎜

根据加工范围要求（F制≥F制min,及D外≤D外max）由表4知 只有1630T的可用

按成才率最高的原则，在进一步计算优化，计算列表如下 表8

2

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压切压余Do 序(Fo号 ) ) ) 根) (mm(mmwd(kg/数K 度Le (mm度Ld ) Φ 1 187 Φ 2 187 Φ 3 187 178 660 44.18 1.10 600 30 570 67.01 38.2 6X6 39.67 89.8 178 600 40.16 1.10 545 30 515 67.01 34.5 5X6 33.06 82.3 178 540 36.15 1.10 491 30 461 67.01 30.9 5X6 33.06 91.5 (m) (m) (％) Dd Ld 单重填充系后长hy 效长填充厚的有λ nx6 (kg) /Wd 余后挤压比L制 数 W制W制长 品成品重 率 制品成成材最后选择成才率最高的91.5％对应的方案1 即1630T的挤压设备

锭坯尺寸为：Dd X Ld＝Φ178×540mm 挤压比λ＝67.01 4.3挤压力的计算:

根据挤压力公式：

P = 11.775×[（D/d）－0.8 ]×D×σb P——为单位挤压力，N D——挤压筒内直径，mm d——制品的当量直径，mm

σb——某一挤压温度下材料的抗拉强度，MPa

故P＝11.775×[（187/22.84）－0.8 ] ×187×16.2 ＝13750.3KN

换算成吨位：约1403.1T

19 1/2

2

1/2

2

P＜额定吨位1630T，设备选择符合要求，即所选设备理论可行 4.4模组及模子外形尺寸确定： 模组尺寸结构简图如前图3所示 根据前面计算，从表6选取 H2=150 H3=70 H1=30

模子外形尺寸简图如前图4依据表7的数据可以确定 d1=250㎜ d2=260㎜ h1=13㎜ h2=150㎜ 因为本设计采用孔道式分流组合模 故：取H上＝80㎜ H下＝70㎜ 4.5组合模相关参数的确定： 1).分流孔的个数取4个，形状为扇形 2)．扇形面积的确定： 因为分流孔面积与制品断面积的比值∑F分/F型＝K,K即为分流比，一般K对于空心型材时，应等于λ

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。本设计取K=8..19

分流孔的面积∑F分＝K. F型=8.19×409.68=3355.28 mm2 且分流孔面积的大小按F大/F小=f大/f小

其中,F---分流孔的面积, f----相应型材面积 ∑F分＝2X(F大＋F小)

故F大＝1329.58 mm2 F小=348.06 mm2 3).分流孔位置的确定

①分流孔中心圆的直径D分＝0.7D0=0.7×187=130.9mm

②应保证分流孔最大外接圆直径比设备可加工范围的孔最大外接圆直径小

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τ=（1630×9.8×1000/27451）×9918/（80×45×4）＝399MPa≤500MPa 故强度符合要求。 4.12零件图装配图(见图纸)

五、总结与体会

在两个星期的挤压模课程设计将近结束。设计开始的前几天，袁老师跟我们讲解铝合金的应用，常用的加工方法，加工挤压模的基本结构，本次设计的步骤以及设计的注意问题，这些都对我本次课程设计提供了很大帮助，意义重大。使我接触到了很多关于挤压模具设计的知识，比如一些挤压成型模具的基本结构等，并且学到了许多课本上学不到的关于铝合金材料的知识！

设计过程中，除了最后三天画图以外，我每天准时来到制图室，即使老师有事没来也一样！在计算，设计过程中遇到过很多细节问题。我积极地与同学们讨论，经过思考后还是不懂的问题就向老师请教。在老师的指导下很多问题迎刃而解！

另外，在绘图过程中也遇到一些问题，比如我这学期练习PRO/E软件比较多，但此次设计我用的是AUTO CAD，使我用些命令混淆了，导致绘图速度较慢，但后来随着画图的进行，情况逐渐好转，相信以后会更加熟练！

本次设计我已经基本完成了，虽然存在之许多不足，需要一定的修改。不过我通过这次设计，已经基本学会了如何设计一套挤压模具的基本过程，看着自己的劳动成果，感到很开心。更重要的是，它使我对模具设计产生了强烈的兴趣，以后会在模具设计这方面继续加强！

参考文献：

【1】刘静安《铝型材挤压模具设计·制造·使用及维修》冶金工业出版社 【2】刘静安《轻合金挤压工具与模具（上）》冶金工业出版社

【3】中国机械工程学会 李春胜《钢铁材料手册》江西科学技术出版社 2004.7 【4】王树勋 林法禹 魏华光《实用模具设计与制造》国防科技大学出版社 【5】马怀宪《金属塑性加工学—挤压、拉拔与管材冷扎》冶金工业出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4ffh.html