铝合金玻璃窗框组合模的设计毕业论文.doc

第1页共20页1目录1概述.22挤压产品的工艺分析.32.1成形工艺的分析及选择.32.2挤压件的结构分析及各个要素对其影响.42.3挤压件的尺寸分析.42.4挤压机吨位的选择.52.5挤压模具失效分析.63平面分流组合模.63.1结构分析.63.2工作原理与特点.64模具结构设计.74.1模具材料.74.2一般结构.74.3结构要素设计.84.3.1分流比的计算.84.3.2分流孔的形状、断面尺寸、数目及其分布.84.3.3分流桥的设计.104.3.4模芯（或舌头）的设计.104.3.5焊合室设计.104.3.6模孔尺寸的设计.114.3.7模孔工作带长度的确定.134.3.8模孔空刀结构设计.134.4强度校核.164.4.1分流桥弯曲应力的校核.164.4.2分流孔道抗剪应力的校核.164.4.3模芯的强度校核.165结束语.19致谢.19参考文献.19第2页共20页21概述（挤压工艺的历史及简介）17世纪法国人用手动螺旋压力机挤压出铅管，用作水管，是为冷挤压之始。19世纪末实现了锌、铜和铜合金的冷挤压，20世纪初期扩大到铝和铝合金的挤压。30年代德国人发明磷化、皂化的表面减摩润滑处理技术，使钢的冷挤压获得成功，最初用于挤制钢弹壳。第二次世界大战后，钢的冷挤压推广到其他国家，并扩大了应用范围。50年代开始采用熔融玻璃润滑法，钢的热挤压遂在冶金和机械工业中得到应用和发展。挤压按坯料温度区分有热挤压、冷挤压和温挤压3种。金属坯料处于再结晶温度以上时的挤压为热挤压；在常温下的挤压为冷挤压；高于常温但不超过再结晶温度下的挤压为温挤压。热挤压广泛用于生产铝、铜等有色金属的管材和型材等，属于冶金工业范围。钢的热挤压既用以生产特殊的管材和型材，也用以生产难以用冷挤压或温挤压成形的实心和空心（通孔或不通孔）的碳钢和合金钢零件，如具有粗大头部的杆件、炮筒、容器等。热挤压件的尺寸精度和表面光洁度优于热模锻件，但配合部位一般仍需要经过精整或切削加工。冷挤压原先只用于生产铅、锌、锡、铝、铜等管材、型材，以及牙膏软管（外面包锡的铅）、干电池壳(锌)、弹壳（铜）等制件。20世纪中期冷挤压技术开始用于碳素钢和合金钢，如各种截面形状的杆件和杆形件、活塞销、扳手套筒、直齿圆柱齿轮等，后来又用于挤压某些高碳钢、滚动轴承钢和不锈钢件。冷挤压件精度高、表面光洁，可以直接用作零件而不需经切削加工或其他精整。冷挤压操作简单，适用于大批量生产小制件（钢挤压件直径一般不大于100mm）。温挤压是介于冷挤压与热挤压之间的中间工艺，在适宜的情况下采用温挤压可以兼得两者的优点。但温挤压需要加热坯料和预热模具，高温润滑尚不够理想，模具寿命较短，所以应用不甚广泛。挤压是金属压力加工的一种少切削和无切削加工工艺。将挤压模具装在压力机上，利用压力记得往复运动，在室温、中温或高温下使金属在三向压应力状态下发生塑性变形，从而挤出所需尺寸、形状及性能的零件。挤压加工的优点：1.节约原材料，提高生产率；2.提高零件的力学性能切削加工时，金属内部纤维被割断，力学性能受到影响。但在挤压过程中，金属受三向压应力作用，成型后零件内部的纤维组织具有连续性，基本沿外形分布，保证了零件的力学性能。另外，冷挤压成形过程中，因为金属的冷作硬化，制件的的强度大为提高；3.可加工形状复杂的零件；第3页共20页34.提高零件的精度及表面粗糙度。挤压过程中，金属表面粗糙度可达到Ra1.6-0.2,尺寸精度的公差范围最高可控制到0.015mm.2挤压产品的工艺分析型材是挤压的主要产品，随着房地产的持续高热，对铝合金门窗型材的需求量增加、规格品种日渐增多，而且其形状也不断改进，以增加门窗耐用性。铝合金型材可分为普通型材和专用型材两大类。专用型材主要是指变断面型材、空心型材和壁板型材等，普通型材主要是指各种形状规格和各种用途的实心型材。那么门窗型材就属于专用型材。普通型材主要用单孔或多孔的平面模来进行挤压。在挤压断面形状比较复杂，非对称性很强或型材各处的壁厚尺寸差别很大的型材时，由于金属流出模孔时的速度不均匀而造成型材的扭拧、波浪弯曲及裂纹等。因此，为了提高挤压制品的质量，在设计型材模具时，除了要选择有足够强度的模具结构以外，还需要考虑模孔的配置，模孔制造尺寸的确定和选择保证型材断面各个部位的流动速度均匀的设计。2.1成形工艺的分析及选择挤压工艺是在金属材料冷变形、温变形、热变形三种状态下进行的，并按被挤压材料的温度分为冷挤压、温挤压、热挤压三大类。设计挤压模具时应根据其挤压变形的规律，对模具效果图进行适当修改，使挤压出的零件具有良好的工艺性。因此，应该对三种挤压工艺合理分析，并选择最佳工艺：冷挤压不需加热坯料，也就是在室温下进行挤压。这种工艺节约原材料，生产率高、精度高，但是冷挤压需要的变形抗力大；当变形抗力大到超过模具材料允许的强度时，就造成模具的破坏，目前一般模具材料在冷挤压时允许的单位挤压力为25003000MPa。所以冷挤压之前，要将材料预先软化退火，在各道冷挤压工序之间也要退火处理。由于金属坯料被预先加热，温挤压中材料的变形抗力比冷挤压要小，可有效降低成形压力机的吨位，模具寿命也有所提高，而且挤压难加工材料也比冷挤压来得容易。如果在较低温度范围内挤压，产品的力学性能与冷挤压件差别不大，唯一的缺点是：热环境使尺寸精度稍有降低。热挤压的加热温度为热锻温度，材料变形抗力显著降低，成形压力机的吨位进一步降低，同时挤压零件的尺寸范围也很宽泛。热挤压的表面质量和尺寸精度较模锻高，而且具有良好的力学性能。但是，因为热挤压特殊的热环境，其工艺缺点也很突出：其一，材料氧化、脱碳及热膨胀等问题不容忽视，挤压产品须经过切削才能最终成形；其二，模具寿命较低，普通合金工具钢凹模只能生产第4页共20页41000到2000只热挤压件；第三，对于大型挤压零件，难以保证有效的高质量加热。本次的模具设计，坯料是铝合金，采用冷挤压完全满足要求，但金属挤压机的吨位太大，对模具要求也高。温挤压是介于冷挤压与热挤压之间的中间工艺，在适宜的情况下采用温挤压可以兼得两者的优点。按坯料的塑性流动方向，挤压又可分为：流动方向与加压方向相同的正挤压，流动方向与加压方向相反的反挤压，坯料向正、反两个方向流动的复合挤压。在本设计中，型材长度最适合正挤压。润滑和表面处理为降低挤压力和模具的磨损率，并防止金属坯料与模具面的热胶合，挤压时必须有良好的润滑。温挤压和热挤压因温度高，不适宜用磷化-皂化润滑，一般采用玻璃粉(高温时熔融)、二硫化钼、石墨等配成的油剂润滑。2.2挤压件的结构分析及各个要素对其影响挤压件的极限成形尺寸取决于坯料的破坏极限、模具的强度以及挤压过程中的润滑和工作条件。给出必要的挤压斜度（若采用卸料装置，也可以不给出挤压斜度），可以使挤压件在模腔内的摩擦阻力大大减少，从而能方便地从凹模型腔内取出挤压件。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越差，就越难充满模具型腔，还会使型腔的相应部位严重磨损。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，挤压件的圆角半径应稍大。温挤压时，铝合金棒料的温度在2500C以下，为减少坯料表面的氧化，挤压温度不宜太低。但同时要考虑到温度对挤压力的影响。对于纯铝，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。本设计将工作温度设定为2400C，挤压力约为室温时的30%。2.3挤压件的尺寸分析挤压件的尺寸及偏差是由模具、挤压设备和其他相关因素决定的。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。本设计的挤压件材料为最为常用的6063铝合金，根据挤