铝型材设计说明书

1、铝合金型材挤压工艺及模具计算二.总设计过程概论1.挤压工艺流程：铸锭加热挤压切压余淬火冷却切头尾切定尺时效表面处理包装出厂2.挤压工艺条件1）铸锭的加热温度6063铝的最高允许加热温度为550，下限温度为320，为了保证制品的组织，性能，挤压时锭坯的加热温度不宜过高，应尽量降低挤压温度2）挤压筒的加热温度模具的成分多为合金钢，由于导热性差，为避免产生热应力，挤压前挤压筒要预热，为保证挤压制品的质量，并且具有良好的挤压效应，挤压筒温度可取400450。3）挤压温度热挤压时，加热温度一般是合金熔点绝对温度的0.750.95倍，本设计挤压温度为450500，挤压过程中温度控制在450左右4）挤压速度

2、考虑金属与合金的可挤压性，制品质量要求及设备的能力限制，本设计的挤压速度取0.70.8m/s5)工模具的润滑因本设计采用热挤压，故不采用润滑6）模具模具应具有足够的耐高温疲劳强度和硬度，较高的耐回火性及耐热性，足够的韧性，低的膨胀系数和良好的导热性，可加工性，及经济性，本设计采用4Cr5MoSiV1作为模具的材料，热处理的硬度为HRC45507）切压余根据所选的设备：500T,切压余厚为20mm；800T，切压余厚为25mm8)淬火本工艺过程中，制品挤出后可通过设置风扇对制品进行吹风来达到风淬的目的9）冷却直接露置在空气中冷却，达到自然时效的目的10）切头尾本工艺过程统一去头尾各300mm三.

3、实心型材模设计1.所要设计的实心型材制品本制品的形状和尺寸如下 图1牌号XC111（L型）制品的截面积F制116.4 模孔外接圆直径D外46.28mm现有设备（如下表）：设备吨位500T800T1630T挤压筒直径95125187挤压截面积70851226627451锭坯尺寸90x270/320120X400/450178X540/600/660冷床长26m32m44m填充系数1.1141.0851.104压余厚202530最大挤压比97.48273.6加工范 围最大外接圆直径6595147挤一根最小制品断面积F制min721503722.选坯和选设备根据加工范围要求（F制F制min,及D外D

4、外max）只有500T的可用，按成才率最高的原则，进一步优化，计算列表序号 (mm) (mm)单重wd填充系数K填充后长度Le压余厚hy(mm)切压余后的有效长度Ld挤压比制品长L制(m)成品数nx6(m)成品重W制(kg)成材率W制/Wd()195902704.641.1142422022254.6513512×6m3898384295903205.501.1142872026754.6516252×6m3897073最后选择成才率最高的83.84对应的方案1即：500T的挤压机设备锭坯尺寸为：=90X270mm =54.653.挤压力的计算根据经验系数公式：， D为挤压

5、筒内径，d为制品等面积直径，为某温度下坯料的抗拉强度，450下6063的12MPa带入数据求得：F额定吨位500T，设备选择符合要求，即理论技术可行4.实心型材模具体结构设计模组的结构如下图 图21.模子 2.模垫 3.前环 4.后环 5.保护垫板 6.前机架 7.模座 8.模套 9.剪刀 10.挤压筒模组的结构：对于不同吨位的挤压机，下图中的主要结构尺寸都是配套设置的，可以从有关资料中查得。模组的主要结构尺寸如图3模组尺寸如下表设备吨位500T800T1630T1×2×H160×180×190210×250×240310×

6、350×340H1203030H2809090100110150H3506050606080 挤压模具的尺寸如下表设备吨位500T800T1630Td1/d2×h2135/145×2025165/175×2530250/260×3040h112121312135. 实心模尺寸数据设计1)选坯和选择设备根据前面的计算挤压筒内直径 =95 锭坯尺寸：90×270挤压比=54.65 2).模组及模子尺寸外形的计算根据前面计算，从表5选取H1=20 H2=90 H3=60模子外形尺寸的确定（如下图）依据表6的数据可以确定d1=135 d2=1

7、45 h1=12 h2=253)模子内形尺寸的确定挤压比=54.65MAX，故不需要多孔挤压确定模孔尺寸：由公式外形尺寸 C为裕量系数 为尺寸公差则A30（10.0085）+0.6=30.855mm壁后尺寸 0.05-0.15 薄壁取上限，后壁取下限，本设计取0.1则20.2+0.12.3mm型材的圆角及圆弧没有偏差要求，故可按名义尺寸设计由于这种角材在挤压的过程中由并口现象，角度取91°制造偏差为mm，主要尺寸如下图4)孔形在模子端面位置的确定（由于本型材为等壁厚的型材，故型材的几何重心在置模子的中心）压力中心的计算（以左下端点为坐标原点）算得x=8.47y=8.475)工作带长度

8、的确定铝合金工作带一般最短可取2.53.0mm，最长可取810mm由于是等壁厚型材，故工作带长度h定各处相等，本次设计取h4，如下图：6)阻碍角由于h定1015，故不采用阻碍角7)模子强度的校核本设计为L型薄壁型材，故模子的强度校核可以忽略8)画图，如下图：四.空心型材模设计1.所要设计的制品本设计制品的的牌号为I513回型管具体参数为B=50.8 H=38.1 T=1.4 重量：0.653Kg/m具体如下图图62.选坯核选设备制品的截面积：F制241mm2模孔外接圆直径D外63.5根据加工范围要求（F制F制min,及D外D外max）由表3知只有800T的可用按成才率最高的原则，在进一步计算优

9、化，计算列表如下表7序号D0(F0)Dd(mm)Ld(mm)单重wd填充系数K填充后长度Le压余厚hy(mm)切压余后的有效长度Ld挤压比制品长L制(m)成品数nx6(m)成品重W制(kg)成材率W制/Wd()112512040012201.0853692534450.917.52X67.8464.2212512045013731.0854152539050.919.83X611.7585.6最后选择成才率最高的85.6对应的方案2即800T的挤压设备锭坯尺寸为：Dd X Ld=120X450mm =50.90 3.挤压力的计算根据经验系数公式P=*Kf(+4L/D)F=A*P表征挤压难易程度

10、的经验系数，对于空心型材取1.11.5,本设计取1.3P为单位挤压力，MPaF为最大挤压力, NA挤压筒内孔的面积，mm2挤压系数Kf材料在挤压温度下的变形抗力（查表），MPa摩擦系数L铸锭敦粗后额长度，mmKf查表取16取0.30故P=1.3×16(50.90+4×0.30×415/125)=164.6MPa F=164.6××1252 /4=2.02MN换算成吨位：约202TF额定吨位800T，设备选择符合要求，即所选设备理论可行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H1=30 H2=100 H3=

11、50模子外形尺寸简图如前图4依据表6的数据可以确定d1=165 d2=175 h1=12 h2=88因为本设计采用孔道式分流组合模故：取H上48 H下40 模垫厚105.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，取K=1030。本设计取K=10分流孔的面积F分K. F型=10×241=2410 mm2且分流孔面积的大小按Fmax/Fmin=fmax/fmin其中,F-分流孔的面积, f-相应型材面积F分FmaxFmin故Fmax711.2. Fmin=493.83).

12、分流孔位置的确定分流孔中心圆的直径D分0.7D0=0.7×125=87.5暂时先取其外接圆直径为100确定a，的大小如图图7依据经验a一般取25，有的取8.本设计取8图8 关于的计算，由上图知h=H/2+8=38.1/2+8=27.05Fmax=f扇f三角形得47.4°同理关于的计算，由下图知b=B/2+8=50.8/2+8=33.4Fmin=f扇f三角形得42.8°图94).分流孔的形状分流孔由一定的倾斜锥度，这样可以改善焊缝的质量，孔道锥面与其轴线的夹角为2°4°，本设计取4°5).分流桥分流桥的宽窄和模具的强度以及金属的流量有关

13、，从增大分流比，降低挤压力来考虑，分流桥的宽度B应该选择小些，但为了改善金属流动的均匀性，模孔最好受到分流桥的遮蔽，则B应该选择得宽些，一般取： B=b+(320)本设计采用倒梯形结构，取B=26见下图 图106).焊合室焊合室的形状和大小对焊缝的质量有很大的影响。按经验公式：95130 h=1015本设计取h=14，形状为碟形如图：图116. 模子内形尺寸的确定工件及模具如图所示图12模具图如下图13按经验公式A=A0+K A0A-制品外形的模孔尺寸A0制品外形的公称直径K-经验系数，由于本设计争对6063合金，取K=0.012得HK=38.1+0.5=38.6, BK=50.8+0.6=5

14、1.4制品型材壁厚可由经验公式B=B0+确定由于B0=1.4.本设计0.1故Tk=1.4+0.1=1.57.模孔工作带长度hg的确定由于本型材制品的对称性较好，外形相对较小，一般可取26，生产实践中对铝合金常用615本设计取hg6mm8.模芯的设计一般伸出下模工作带35mm，本设计取4mm，模腔外形按空心型材的空心部分确定。9.上模凸台长取21mm.用于装配定位10.定位销，螺钉按GB标准选取标准件定位销的直径取8，螺钉采用M10,具体说明见装配图11.模子强度校核：这种模子在工作时承受载荷最不利的情况是分流孔道和焊合室尚未进入金属和金属充满焊合室以后流出模孔之际，故强度的校核主要是争对模子的分流桥，模桥的弯曲应力和抗剪强度：分流桥弯曲应力校核Hmin=Lp/2*b式中: Hmin=分流桥的最小高度 L分流桥宽度,经计算L=20.6 P挤压机的最大的比压b模具材料在温度下的许用应力.在450500下,对于3