(完整版)挤压铝型材毕业课程设计

1、一. 题目：铝合金型材挤压工艺及模具设计二. 设计基本内容：设计一件实心型材制品和一件空心型材制品的工艺工艺过程及模具设计，包括挤压工艺参数，模具结构，制造工艺等要求二.完成后应缴的资料：课程设计说明书一份实心型材模零件图空心型材模上模零件图空心型材模下模零件图空心型材模装配图四设计完成期限：指导老师签发日期教研室主任批准日期课程设计评语：成绩：设计 指 导教 师年 月目录2.12.23.14777993.23.33.43.5.101112134.1184.2184.3194.4204.5204.6234.7hg244.84.9244.10254.1226.2626一 . 绪论2050100

2、6063阳极氧化效果优良，是典型的挤出合金，广泛应用于建筑型材， 灌溉管材，供车辆，台架，家具，升降机，栅栏等用的管，棒， 型材。多年来世界各国均采用 6063 铝合金（铝合金近百种）作 为门窗框架。主要是为了该金属表面阳极氧化效果好，开始阳极 氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主体颜 色在国内用了十多年。铝材在挤压过程中，如挤压模具不是很好或模具挤压铝材 过多，铝材表面会产生挤压痕，用手可能触摸到铝材表面不平， 因此，在现代化大生产中实施挤压加工技术，其成败的关键是模 具，模具设计以及其质量，事关产品的质量，成本。在挤压设计的过程中挤压工艺条件：应考虑挤压温度、挤 压速度、润

3、滑、模具（种类、形状、尺寸等） 、切压余、淬火、 冷却、切头切尾等多方面的因素。 其中，选择挤压筒直径 D0 是 一个最核心的问题，有以下的选择原则：1）保证产品表面质量原则； 2）保证挤压模强度的原则； 3）保证产品内在质量的原 则； 4 ）经济上的优化原则生产成本最低；成材率最大；产量 最高。这次的设计任务是设计一个实心型材和一个空心型材模， 实心型材模采用单模，空心型材模采用分流组合模，挤压制品所有的材料是 6063。由于其强度高，质量轻，加工性能好，在退火状态下，该合金有优良的耐蚀性及物理机械性能，是一种可以时效强化的 AL-Mg-Si系合金，广泛应用于基础性建筑行业以及一些机械制造业

4、。其化学成分表示如下表1:表3：常用挤压工具钢及其机械性能:成分试验温钢号(%)度MPaMpa%|热处理工HB%艺0.55C30011509904711.03518501.51M n40010108606111.1311油淬6005CrMnMo0.67Cr5007806908617.5302回火0.26Mo6004304108426.72350.30C300152042911000.23Cr4001373429在油中淬3Cr2W8V8.65W50014301363155.6405火，55012808.30.29V600325回火0.37C4.74Cr4001360123049610501.25

5、Mo450130011355274Cr5MoSi1.05Si50012001025569油淬第一V11.11V55010508555812次回火6000.29 Mn6008257106710一.总设计过程概论2.1挤压工艺流程:铸锭加热f挤压f切压余f 淬火f冷却f切头尾 或（切定尺 ）f时效f表面处理f包装f出厂2.2 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 C,下限温度为 320 C, 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

6、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400 C450 C。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 C500 C,挤压过程温度控制 在470 C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 0.8ms。5) . 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

7、为模具的材料， 热处理的硬度为 HRC4047。7) . 切压余根据所选的设备而定。8) . 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 因头尾组织性能不均匀，为保证产品质量，本工艺过程统 一去头尾各 300mm 。三 . 实心型材模设计3.1 所要设计的实心型材制品 : 本制品的形状和尺寸如下牌号（XC311 ）2制品的截面积 F制=212.9mm型材外接圆直径D外=43.86mm现有设备:设备吨位500T800T1630T挤压筒直径D095125187挤压截面积F070851226

8、627451锭坯尺寸Dd x Ld 90x270320120x400450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 min721503723.2选坯和选设备根据加工范围要求（F 制A F制 min , 及D 外w D外 max ）有 500T、800T可选，按成材率最高的原则，进一步优化，计算列表:最后选择成材率最高的 84.95 对应的方案 3 3.3 挤压力的计算根据挤压力公式：12 2P = 11.775 X (Dd) 0.8 X D XP 为单位挤压力

9、， ND 挤压筒内直径， mmd 制品的当量直径， mmMPa2X 125 X 16.2即理论技术可行(T b某一挤压温度下材料的抗拉强度，12 故 P = 11.775 X (12516.46 ) 0.8 =5829.21KN换算成吨位：约 595TP v额定吨位800T，设备选择符合要求，3.4 实心型材模具体结构设计 : 模组的结构如下图 图 2：1.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:表6:设备吨位500T

10、800T1630T1 X2X H 160 X 180 X 210 X 250 X 310 X 350 X190240340H1203030H280 9090 100110150H350 6050 6060 80挤压模具的尺寸如下表:表7:设备吨位500T800T1630T 135145 x 165 175 X 250 260 X d1d220 2525 3030 40h11212 1312 133.5.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 Do=125mm锭坯尺寸：Dd x Ld二120 x400挤压比入=57.612).模组及模子尺寸外形的计算根据前面计算，从表6

11、选取H2=100H3=60H仁30模子外形尺寸的确定（如下图4）依据表7的数据可以确定d仁 165 mm d 2=175 mm ,及 D 外 W D 外max )由4知 表只有1630T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Do(Fo)Dd(mm)Ld(mm)单重wd(k填充系数切成成填压压制品材充余成品余品数率后厚挤压重后长nxW制长hy比入W制的L制6Wd度(m(kg)有(m)(m(%Lem)长度Ld175436.167.030.5X33.091.1188051.1049130461196657176040.167.034.5X33.082.2188061.1054530

12、515156637176644.167.038.6X39.689.3188081.1060030570126787最后选择成才率最高的91.5 %对应的方案1即1630T的挤压设备锭坯尺寸为： Dd x Ld二178 X 540mm挤压比入=67.014.3挤压力的计算：根据挤压力公式：12 2P = 11.775 X (Dd) 0.8 X D X” bP为单位挤压力，ND 挤压筒内直径，mmd 制品的当量直径，mm(T b某一挤压温度下材料的抗拉强度，MPa12 2故 P = 11.775 X (18722.84 ) 0.8 X 187 X 16.2=13750.3KN换算成吨位：约 140

13、3.1TP V额定吨位1630T ,设备选择符合要求，即所选设备理论可4.4 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H2=150H3=70H1=30模子外形尺寸简图如前图 4 依据表 7 的数据可以确定d =250 mm d =260 mm = L (2 X a b)12.式中:1 2 PHmin分流桥的最小高度L 分流桥两个危险断面的长度，经计算L=mmP 作用在挤压垫片上的单位压力 a b 模具材料在温度下的许用应力。在 450 500 ° C 下，对于 4Cr5MoSiV1 取a b = 1000MPa 代入数据得：12Hmin

14、= 125582（2 X 1000 ）Hmin 67.43mm由于上模厚度 H上=80mm >67.43mm，故符合要求分流孔道抗剪强度的校核t = Qq F q < t Q 分流桥面上的总压力；qFq 分流桥受剪应力的总面积；T 许用剪应力，T = （0.5 0.6） a b , 450 500 ° C下，对于 4Cr5MoSiV1 取a b=1000MPa代入公式有 :故强度符合要求。4.12 零件图装配图 （ 见图纸 ）五、总结与体会在两个星期的挤压模课程设计将近结束。设计开始的前几天，袁老师 跟我们讲解铝合金的应用，常用的加工方法，加工挤压模的基本结构，本 次设计

15、的步骤以及设计的注意问题，这些都对我本次课程设计提供了很大 帮助，意义重大。使我接触到了很多关于挤压模具设计的知识，比如一些 挤压成型模具的基本结构等，并且学到了许多课本上学不到的关于铝合金 材料的知识！设计过程中，除了最后三天画图以外，我每天准时来到制图室，即使老师有事没来也一样！在计算，设计过程中遇到过很多细节问题。我积极地与同学们讨论，经过思考后还是不懂的问题就向老师请教。在老师的指 导下很多问题迎刃而解！另外，在绘图过程中也遇到一些问题， 比如我这学期练习 PROE 软件比 较多，但此次设计我用的是 AUTOCAD ，使我用些命令混淆了，导致绘图速度 较慢，但后来随着画图的进行，情况逐渐好转，相信以后会更加熟练！本次设计我已经基本完成了， 虽然存在之许多不足， 需要一定的修改。不过我通过这次设计，已经基本学