铝合金门窗模具结构设计毕业论文.doc

目录1绪论.12选取铝合金门窗的材料.24铝合金门窗截面分析.34.1挤压件的尺寸分析.35模具结构设计.45.1模孔的配置.45.2模具的工作条件及其结构分析.75.3制定挤压件截面图.85.4确定挤压方式.95.5确定挤压件的毛边形式的尺寸.95.6确定挤压件所用的坯料的形状和尺寸.95.7确定挤压时所需的挤压力，选择挤压设备.95.8根据热挤压件的尺寸，设计挤压模具的工作部分.105.8.1设计上模结构.105.8.2设计下模结构.115.8.3模孔尺寸的设计.135.8.5模孔空刀结构设计.145.8.6焊合室设计.165.9强度校核.175.9.1分流桥弯曲应力的校核.175.9.2分流孔道抗剪应力的校核.175.9.3模芯的强度校核.185.9.4选择模具材料.185.9.5模具材料的热处理.195.9.6完成模具设计的实体图.215.9.7设计紧固支撑上模和下模的零部件.215.9.8设计挤压模具的定位机构和配合导向装置.215.9.9选定合适的挤压速度和挤压温度.226模具的合理使用.227结束语.23谢辞.23参考文献.2411绪论发展我国的模具工业，3日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具行业的生产小而散乱，跨行业、投资密集，专业化、商品化和技术管理水平都比较低。现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加大。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化的繁重任务。挤压成形是一种精密常用的工件成形技术,具有切削加工无可比拟的优点,如工件的力学性能好,生产率高和材料利用高,特别适合于大批量生产。近几年来，挤压设备发展迅猛，具体地说，挤压机台数急剧增加，压力不断扩大，结构型式不断更新，自动化程度不断提高，液压挤压机得到广泛应用。在挤压机本体方面，近年来国外发展了钢板组合框架和预应力“T”型头板柱结构机架和预应力混泥土机架，大量采用扁挤压筒、活动模架和内置式独立穿孔系统。在传动形式方面发展了自给油传动系统，甚至7296MN大型挤压机上也采用了油泵直接传动装置。现代挤压机及其辅助系统的工作都采用了PLC（程序逻辑控制）系统；采用了记忆磁带和带模拟曲线的卡片控制系统或穿孔卡片控制系统，即实现了速度自动控制，实现了等温-等速挤压、工模具自动快速装卸、乃至全机自动控制。挤压机的机前设备（如长坯料自控加热炉、坯料热切装置和坯锭运送装置等）和机后设备（如牵引装置、淬火装置、前梁锯、活动工作台、冷床和横向运输装置、拉伸矫直机、成品锯、人工时效炉等）已经实现了自动化和连续化生产。铝型材是挤压的主要产品，随着航空工业和其它工业部门的飞速发展，特别是建筑工业及民用事业的发展，对铝合金型材的要求不仅数量增加、规格扩大、品种增多，而且其形状日见复杂，并广泛用来制造承受重载的整体结构件。22选取铝合金门窗的材料目前，在挤压铝合金时，最常使用的热加工工模具钢有钼钢和钨钢两大类，钼钢具有较好的导热性，对热裂纹不太敏感，韧性较好，其典型代表5CrNiMo钢；钨钢具有较好的耐高温性能，但韧性较低，其典型钢种为3CrW8V。3CrW8V钢广泛地用来制造重载荷模具，这种钢是含碳量为03%0.4%的Cr-W系的一种亚共析奥氏体合金钢。它的特点是具有很高的室温强度性能：当温度为650时，s仍可保持1100MPa，HRC可达47。但超过650时，强度和硬度值则急剧下降。实验研究表明，3CrW8V钢的上述性能随钢材中的碳含量的增加而提高。由于3CrW8V钢的化学成分和生产、使用条件在各国存在差异，所以，其热处理工艺也不尽相同，因此所得到的性能也有区别。3CrW8V钢的另一个特点是热处理后具有良好的耐磨性和符合模具使用要求的热疲劳强度4。铝的最大优势是质量轻，比重仅是铜的三分之一，铝资源远较铜丰富，成本也远低于铜。铝散热器以其在材料轻量化上的明显优势，在轿车与轻型车领域逐步成为首选材料1。考虑到环保等因素，国外轿车配套的散热片多为铝制品。在欧洲新型的轿车中，铝散热器占有的比例平均为64。因此，最终选择6063铝合金作为水箱散热片的材料，所设计的模具亦是针对挤压6063铝合金型材而进行的。6063铝合金挤压型材在退火状态下的抗拉强度为98117.6Mpa，在淬火和自然时效后的抗拉强度可提高到176.4196Mpa；此时相对伸长率下降不大（由2325下降到1520）。合金在160170下经过人工时效可以得到更大的强化效果2。此时，抗拉强度提高到269.5235.2Mpa。铝合金热挤压时最大的挤压比为1000。3铝合金型材工艺流程图图1铝合金型材加工工艺流程图34铝合金门窗截面分析挤压件的极限成形尺寸取决于被挤压材料是否破裂和失稳、模具的强度以及挤压过程中的润滑和操作条件。给出必要的挤压斜度，即为热挤压件出模设置的模壁斜度（若采用卸料装置，也可以不给出挤压斜度）。由于有了挤压斜度，使挤压件在模腔内的摩擦阻力大大减少，从而能较方便地将挤压件从凹模型腔内取出。热挤压件如果平面尺寸较大且不高，金属就容易压入或挤入热挤压模的型腔，也容易从模具型腔内取出，挤压斜度就可以小些。但当下顶出装置顶出行程不能将挤压件顶出模具型腔高度的2/3时，则还应给出1030的挤压斜度。在保证质量的前提下，给出最小的机械加工余量和公差（对于要求不高的一般机械零件，可以不给出加工余量，而直接挤压出符合要求的产品零件或部分加工半成品）。热挤压时，要将带通孔的空心挤压件一次挤压出来很困难。通常先将坯料挤成杯形零件，留下一定厚度的挤压余量，待下一道工序将其冲下而制成带通孔的空心挤压件。挤压余量厚度过薄，会使金属流动困难，挤压力提高。挤压余量厚度过大，会使材料利用率降低，需要的冲孔力增大，且冲孔时易使挤压件产生变形。挤压件截面过度处必须设计成圆角，并给出适当半径。圆角半径越小，金属材料在此处的流动性就越差，也就越难充满模具型腔，还会使热挤压模型腔的相应部位严重磨损。热挤压时在圆角半径过小处，由于应力集中会产生裂缝，以致热挤压模型腔破裂。所以，在保证产品零件要求的前提下，热挤压件的圆角半径应尽量取大。金属坯料随着加热温度的升高，其强度极限降低，塑性提高。所以为了降低挤压力，挤压温度总是越高越好。加热到1500C2000C复合挤压时，挤压力可比室温时减少10%；加热到1000C2000C反挤压时，挤压力可比室温时减少20%40%。一般情况下，低温温挤压可减少变形抗力15%，中温及高温温挤压的变形抗力可减少到室温时的0.250.5。有色金属温挤压时，加热温度对挤压力的影响，也是很明显的。对纯铝，如将室温200C时的挤压力设为100%，那么在1500C时的挤压力为59%，2000C时的挤压力为41%2。4.1挤压件的尺寸分析挤压件的尺寸及偏差是由模具、挤压设备和其他有关工艺因素决定的。其中受模具尺寸变化的影响很大，而影响模具尺寸变化的原因有模具的弹性变形、模具的温升、模具的材料以及模具的制造精度和模具磨损等。而对于如图2所示的带有大悬臂的铝合金门窗，由于其舌比大于3，采用