铝型材设计说明书全解

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 0.75 0.95 倍，本设计挤压温度为 450 500，挤压过

2、程中温度控制在 450左右4）挤压速度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 0.7 0.8m/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

3、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 . 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1铝合金型材挤压工艺及模具计算图 1牌号 XC111（L 型）制品的截面积 F 制 116.4 mm2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 95125187D0挤压截面积70851226627451F0锭坯尺寸 90x270/320120X400/450178X540/600/660DdLd冷床长26m32m44m填充系数1.1141.0851.104压余厚202530最大挤压比97.48

4、273.6加最大外接工圆直径 6595147范围挤一根最小制品断 72150372面积F 制 min2铝合金型材挤压工艺及模具计算2. 选坯和选设备根据加工范围要求（ F 制 F 制 min, 及 D外 D 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D0DdLd单 重 填填压余切挤制品成品成品成 材号wd充充厚压压长数重率(mm (mm系后hy余比L 制nx6W 制W 制)数 K长(mm)后(m)(kg)/Wd度的(m)( )Le有效长度Ld1992704.641.12422022254.13 2 ×389838501465516m42993205

5、.501.12872026754.16 2 ×389707501465256m3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： DdLd =90X270mm =54.653. 挤压力的计算根据经验系数公式：P 11.775D0.8 D2b ， D 为挤压筒内径， d 为制品等面积直径，b 为d某温度下坯料的抗拉强度，450下 6063 的b 12MPa带入数据求得：P11.775950.895212253.8T12.2F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3铝合金型材挤压工艺及模具计算

6、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 × 180 210× 250310× 350×190× 240×340H1203030H280 9090100110150H350 6050606080挤压模具的尺寸如下表设备吨位500T800T16

7、30Td1/d2 × h2135/ 145 165/ 175250/ 260×2025× 2530×30 40h112121312135. 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 D0 =95 锭坯尺寸： Dd Ld 90×270 挤压比 =54.652). 模组及模子尺寸外形的计算4铝合金型材挤压工艺及模具计算根据前面计算，从表5 选取H1=20H2=90H3=60模子外形尺寸的确定（如下图）2dh1依据表 6 的数据可以确定d1=135 d2=145 h1=12 h2=25 3) 模子内形尺寸的确定挤压比 =54

8、.65 MAX，故不需要多孔挤压确定模孔尺寸：由公式外形尺寸 AA0 (1 C)C为裕量系数为尺寸公差则 A30（ 10.0085 ） +0.6=30.855mm壁后尺寸 SkSC25铝合金型材挤压工艺及模具计算C2 0.05-0.15薄壁取上限，后壁取下限，本设计取0.1则 Sk 20.2+0.1 2.3mm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°0.05制造偏差为mm，主要尺寸如下图0.024) 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

9、x=8.47y=8.475) 工作带长度的确定铝合金工作带一般最短可取 2.5 3.0mm，最长可取 8 10mm 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铝合金型材挤压工艺及模具计算6) 阻碍角由于 h 定 10 15 ，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=38.1T=1.4重量： 0.653Kg/m具体如下图7铝合金型材挤压工艺及模具计算图 62. 选坯核选设备制品的截面积： F

10、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，在进一步计算优化，计算列表如下表 7序 D0DdLd单 重填填压切挤制成成成材率号 (F0(mm (mmwd充充余压压品品品W制 /Wd)系后厚余比长数重( )数 K长hy后L 制nx6W 制度(mm的(m)(kgLe)有(m)效长度Ld1 112040012 1.03692534450.17.2X67.864.22520859542112045013 1.04152539050.19.3X611.85.6257385

11、9875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= 120X450mm8铝合金型材挤压工艺及模具计算 =50.903. 挤压力的计算根据经验系数公式P=*Kf( +4L/D) F=A*P表征挤压难易程度的经验系数，对于空心型材取 1.1 1.5,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 ×4

12、15/125) =164.6MPaF=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=30H2=100H3=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48H下40模垫厚 10 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

13、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=493.8 3). 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 1009铝合金型材挤压工艺及模具计算确定 a，的大小如图图 7依据经验 a 一般取 25 ，有的取 8 . 本设

14、计取 8 图 8关于 的计算，由上图知h=H/2+8=38.1/2+8=27.05 Fmax=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=33.4 Fmin=f 扇 f 三角形得 42.8 °图 910铝合金型材挤压工艺及模具计算4). 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， 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

15、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 1111铝合金型材挤压工艺及模具计算6. 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 1312铝合金型材挤压工艺及模具计算按经验公式 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.

16、8+0.6=51.4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=1.5 7. 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=L p/2* b式中 : Hmin= 分流桥的最小高度L 分流桥宽度 , 经计算 L=20.613铝合金型材挤压工艺及模具计算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 45