铝合金型材的模具设计

论文题目：铝合金型材的模具设计 姓名：陈黎阳 班级：机教 051班 院系：机电学院 导师：杨辉 目录 1 挤压机吨位的选择 2外形尺寸的确定原则 3确定模具系列的基本原则 4模具设计的技术条件及基本要求 5普通型材模具的变化 6单孔挤压型材时的模孔配置 7分流孔的形状 、 数目及其分布 8焊合室设计 9模芯的强度校核 1 挤压机吨位的选择 挤压比是以数值表示模具实现挤压的难易 , 一般来说挤压比 10 至 150 之间是可以适用的 0 , 产品机械性能低 ; 反之挤压比过高 ,产品容易出现表面粗糙或角度偏差等缺陷。实心型材常推荐挤压比在 30 左右 , 中空型材在 45 左右 ,特别是硬铝合金挤压比希望在 20 至 30 之间。为了选择合适的设备，拟订合理的工艺，设计先进而合理的模具和工具等，都必须精确的计算挤压比的大小。 根据下面的公式计算出挤压比 其中 据挤压比的数值，选择挤压机的吨位为 600机的吨位为 600 2外形尺寸的确定原则 模具的外形尺寸是指模子的外圆直径 以及外形锥角。模具外形尺寸主要有模具的强度来确定，同时还考虑到系列化和标准化，以便管理和使用。具体来说，应根据挤压机的结构形式各吨位、挤压筒的直径、型材在模子工作平面上的布置、模孔外接圆的直径、型材断面上是否有影响模具各整套工具强度的因素来选择模具外形尺寸。 为了保证模具必需的强度，我们用以下的公式来确定模具的外圆直径： D（ ） 取决于制品的形状、尺寸和挤压机的吨位、挤压筒的直径以及模具和模架的结构等。在保证模具组件有足够强度的条件下，模具的厚度 格应尽量少，以便于管理和使用。一般情况下，对于中、小型挤压机，取 5于 800 3确定模具系列的基本原则 （ 1）便于装卸，便于大批量生产，能满足大生产的要求； （ 2）能满足该挤压机上允许生产的所有规格的产品品种用模具的强度要求； （ 3）能满足制造工艺的要求。 4模具设计的技术条件及基本要求 模具的结构，形状和尺寸设计计算完毕之后，要对模具的加工质量、使用条件提出基本要求，这些要求主要是： 有适中而均匀的硬度，模具经淬火、回火处理后，其硬度为 2. 有足够高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差应符合图纸的要求，配合尺寸具有良好的互换性。 有足够高的表面粗糙度、配合表面应达 R=作带表面达 R=面应进行氮化处理、磷化处理或其它表面强化处理，如多元素共渗出理及化学处理等。有足够高的表面粗糙度，配合面的接触率应大于 80%。 模具无内部缺陷和表面缺陷，一般应进行超声波探伤和表面质量检查后才能使用。 工作带变化处及模腔分流孔过渡区、焊合腔中的拐接处应圆滑均匀过渡，不得现现棱角。 5普通型材模具的变化 型材是挤压主要产品，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，而且其形状日渐复杂，并广泛用来制造承受重载的整体结构件。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。普通型材的应用最广，品种规格最多，是最常见的铝合金型材。 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，往往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、弯曲及裂纹等废品，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。 6单孔挤压型材时的模孔配置 型材的横断面形状和尺寸是合理配置模孔的重要因素之一。根据对于坐标轴的对称程度可将型材分成三类：即横断面对称于两个坐标轴的型材，此种型材对称性差。 在设计单模孔时，对于横截面和两个坐标轴相对称的型材，其合理的模孔配置是应使型材断面的重心和模子的中心相重合。 采用多孔模挤压普通型材的目的是为了提高挤压机的生产率和成品率，降低挤压系数和减少挤压力，减短挤出长度以适应挤压机工作台的结构等。早生产非对称的复杂型材时，为了均衡金属的流速，有时也采用多孔模挤压。 模孔数目的选择原则 为了保证模子的强度，多孔型材模孔之间应保持一定的距离，在实际生产对于 8000于 500050000 7分流孔的形状、数目及其分布 分流孔是平面分流模的基本而结构部分，其形状、断面尺寸，数目及不同的排列方式都直接影响到挤压制品的质量、挤压力和模具的使用寿命，对于每一个特定的产品必须设计特定的分流孔。 当采用单孔模挤压时，可按单一同心圆规则来确定模孔工作带的长度。 当采用多孔模挤压时，可按复合同心圆规则来确定各个模孔工作带的长度， 8焊合室设计 焊合室的形状，入口方式，尺寸大小，对于金属流动，焊接质量，挤压力的大小很大的影响。 常用的焊合室截面形状有圆形和蝶形两种，当采用圆形焊合室时，在两分流孔之间会产生一个十分明显的死区，不仅增大挤压阻力，而且会影响焊缝质量。蝶形焊合室有利于消除这种死区，提高焊缝质量，为了消除焊合室边缘与模孔平面之间的接合出的死区，可采用大圆角（ R=520 ,或将焊合室的入口处作成 15 左右的角度，同时，在与蝶形焊合室对应的分流桥根部也作成相应的凸台，这样就改善了金属的流动，减少了挤压阻力。因此，这里我们选用圆形截面的焊合室。 9模芯的强度校核 （ 1）桥梁受弯曲应力（循环）的数值很大，是主要的作用应力。 （ 2）将刀桥看作固定梁，受均布载荷的作用，桥的工作跨度为 L。 （ 3）在计算外力时，一般按挤压机的最大吨位（如12500t）来考虑。 型材模具的强度校核 用平面模挤压双孔扁条型材或悬壁部分很长的半空心槽形型材时，在高温高压下，模子容易产生弹性翘曲，甚至塑性变形，这不仅会改变型材的尺寸，而且会减低甚至消除工作带和阻碍角的阻碍作用。在受力过大的情况下，模子会沿危险断面破裂。因此，对型材模子必须进行强度校核。 危险断面在挤压时受到的弯矩为