《建筑型材成型工艺》课程设计指导书-2015

1、建筑型材成型工艺课程设计指导书一、课程设计目的建筑型材成型工艺课程设计是建筑型材成型工艺课程的最后一个教学环节，同时第一次对学生进行全面的挤压模具设计训练。其基本目的是：1、综合运用建筑型材成型工艺课程和其它有关先修理论课程的理论及生产实践的知识去分析和解决挤压模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步的巩固和深化。2、学习挤压模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算能力。3、通过计算和绘图，学会运用标准、规范、书册、图册和查阅有关技术资料等，培养挤压模具设计的基本技能。二、课程设计的内容课程设

2、计的题目是常用简单挤压零件的挤压模具设计，其具体内容如下：1、挤压模具整体方案设计包括挤压零件的工艺分析、挤压模具类型的确定、压力中心的计算、刃口尺寸的计算、挤压机的选择等。2、挤压模具总装配图和挤压模具重要零件设计。3、编写设计计算说明书三、课程设计工作量要求和考核成绩说明挤压模具总装配图1张，凸模、凹模、凸凹模等重要零件图1-3张，20页左右的设计计算说明书一份。设计应贯彻保证产品质量、节能降耗的原则；制图应符合国家标准，图面整洁、美观、布局合理；说明书应有条理，文字简洁，字迹工整，各种数据图表的选用应标明出处。课程设计考核成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五等。四、课程设计参考实例：

3、玻璃幕墙立柱铝合金型材挤压模具设计（一）铝合金型材产品结构工艺性分析1.材料分析与选取本设计采用6063铝合金圆柱体形锭坯型材。6063铝合金，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，而广泛应用于民用建筑。2.产品结构分析玻璃幕墙立柱产品如图1所示。此型材截面长度为99.5mm，宽度为49.8mm,其外接圆直径约为112。此产品可以看着是由左边边长为49.8mm正方形空心型材和右边长为49.7mm，宽为49.8mm的T字形型材组成。图1 玻璃幕墙立柱产品截面图3. 挤压方法的确定本设计中的玻璃幕墙立柱型材产品左由正方形空心结构和右为倒T字形实心结构，是典型的正挤

4、压产品。4. 锭坯及挤压设备的选择在本设计里锭坯的直径按填充系数计算，计算公式为：式中，为填充系数，。这里，取。圆锭坯的长度Ld的计算：对于不定尺型，所用锭坯的长度按下式计算：式中-锭坯长度（mm）-型、棒材正偏差挤压时，对影响的面积修正系数； 制品压出长度；挤压比；基本残料长度。由于型材制品外接圆直径，型材制品截面积，根据，及，选用12MN挤压机，经过对产品成材率的计算，选用锭坯。5. 挤压力的计算根据挤压力经验系数公式，式中 P挤压力, N；D挤压筒内直径，mm；d制品的当量直径，mm；材料在挤压温度下的变形抗力，MPa； （二）玻璃幕墙立柱铝合金型材挤压模具设计1.模孔在平面上的合理布置

5、在挤压横断面尺寸对于一个坐标轴相对称的型材时，如果其缘板的厚度相等或彼此相差不大时，那么模孔的配置应使型材的对称轴通过模子的一个坐标轴，而使型材断面重心位于另一个坐标轴上。2.分流孔的形状、数目及分布分流孔的形状尽量保持和产品截面形状的相似。通常情况下，矩形或断面复杂的型材取扇形或异形孔。分流孔的数目根据制品的外形尺寸，断面形状，模孔的排列位置等来确定。为了减少挤压力，提高焊缝质量，应设计内斜度为13 o，外锥度取36o。为了保证金属的合理流动及模具强度、产品质量和模具的寿命，分流孔不能布置的过于靠近挤压筒或模具的边缘，也不宜布置的过于靠近挤压筒附近。4.分流比的选择在保证模具足够强度的前提下

6、，K值尽量取大值，有利于金属的流动和焊合。对于生产空心型材，取K=1030，本设计取K=20。5.分流孔位置的确定根据玻璃幕墙立柱横截面积F型分流孔总面积，按式计算各分流孔面积的大小。分流孔内边缘距离型材外边缘要有一定的距离，分流孔出口边离型材外边缘38mm,如避免从上模孔道看到下模空隙。这里取。最终分流孔位置。6.分流桥的确定分流桥的截面形状主要有矩形，矩形倒角的和水滴形的三种。采用矩形截面分流桥时，金属在桥下形成一个死区，不利于金属流动与焊合。矩形倒角截面和水滴形截面的分流桥有利于金属的流动与焊合，而且便于模具加工，因此，在强度允许的条件下，应尽量采用这两种截面的分流桥。7. 分流强高度的

7、确定及校核分流桥抗弯强度校核式中 分流桥的最小高度，mm：分流桥支座间中心距离，mm；作用在挤压垫片上的单位压力，MPa；模具材料在工作温度下的许用应力。分流孔道抗剪强度的校核式中 许用剪应力；Q桥分流桥端面上受的总压力，N；A桥分流桥受剪切的总面积，。8.模芯的设计模芯有锥式、锥台式和凸台式三种。当b20mm时，多采用凸台式。由于本设计中的型材内孔尺寸b=44.820mm，故采用凸台式。舌芯长度宜短，稍伸出工作带即可。对于小型挤压机，一般伸出下模工作带13mm，本设计取3mm。9.焊合室的设计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，影响焊缝质量。蝶形焊合室有利于消除这种死

8、区，提高焊缝质量因此这里选用蝶形截面的焊合室。当分流孔形状、个数及排列方式确定后，焊合室的断面形状和大小也基本上确定，一般焊合室直径比分流孔出口处约大5mm。10. 模孔尺寸模子外形的模孔尺寸A的计算： 式中 A型材外形的模孔尺寸mm；A0型材外形的名义尺寸mm；K模孔的裕量系数。型材的壁厚处模具间隙尺寸B的计算： 式中：B型材壁厚的模孔尺寸mm；B0型材壁厚的名义尺寸mm；壁厚模孔尺寸增量，铝合金：当时，=0.1mm；B3mm时，=0.2mm。11.模孔工作带（1）空心部位工作带长度的确定a.处于分流桥底下金属流进困难的部位，其工作带长度可取制品壁厚t的2倍。b.与分流孔邻近部位的工作带长度

9、取（2t+1）mm或更长。c其余部位应根据具体情况确定(2)与空心部位相邻的实心部位工作带长度的确定a.处于分流桥下面金属不能直接到达的部位，其工作带长度可取（34）t mm；b.处于分流孔下面金属可以直接到达的部位，其工作带长度可取（45）t mm；c.模芯工作带入口端和出口端均应比模孔的工作带加长0.51.0mm；d.模孔工作带长度变化较大时，模芯相应部位的工作带长度也应随之变化。12.模孔空刀结构设计一般说来，当型材壁厚时，可从用加工容易的直空刀和斜空刀结构；当或带有悬臂处可用组合空刀结构； 13.模具外形尺寸模具外形尺寸标准化，不但能够降低成本，还有着其他的意义。本设计根据模具外形标准

10、尺寸表，取模具的外径D为250mm，上模厚度取H上为70mm，下模厚度H下为50mm。（三）玻璃幕墙立柱铝合金型材导流模设计导流模的实质是在型材模的前面加一个型腔，形状为和型材外形相似的异形或和型材的最大的外形尺寸相当的矩形。导流模的基本结构形式有两种：一种是将导流模和型材模分开制造，然后组装成一个整体进行使用；另一种是直接将导流模和型材加工成一个整体。可以根据挤压机的结构、产品特点以及模具装配结构的不同，选择不同的模具结构。导流模的设计原则是有利于金属预分配和金属流速的调整。一般来说，导流模的轮廓尺寸应比型材的外形轮廓尺寸615mm，其深度可取1525mm，导流孔的入口最好呈315，导流模腔

11、的各点应均匀圆滑过渡，表面应光洁，以减少摩擦阻力。设计导流模重点在导流腔的设计计算和导流模厚度的确定。导流墙壁一般是垂直于模子平面的。但切残料时往往把导流腔内的金属拉出，而使端面出现洞穴，再挤下一个锭坯时就把空气封闭在洞穴里，而使型材表面出现气泡，影响表面质量。为了避免这种情况出现，本设计将导流孔壁与挤压方向设计为有一个夹角为。导流模的厚度要根据模孔宽度和导流模腔宽度来定，可用下列公式近似计算。 或 式中：为导流模腔最大宽度，；为导流模厚度，；为模孔宽度，。 (四) 玻璃幕墙立柱铝合金型材平面分流模具结构设计图本设计的模具采用平面组合分流模，该平面组合分流模由上模和下模组成，并和导流模通过螺钉

12、和销连接在一起，如图2所示。图2 玻璃幕墙立柱铝合金型材平面分流模结构设计图1-导流模 2-上模 3-圆柱销 4-下模5-内六角圆柱头螺钉（五）结论与其他铝型材相比，该型材产品宽厚比较大，在挤压时很容易出现折断和扭弯。本文通过对型材产品的分析，设计出了一根4腔1芯平面分流摸，并设计出了导流模与分流模配合使用，成功的实现了对本设计中左有空心型腔，右为倒“T”字形的玻璃幕墙立柱产品挤压生产。1. 在进行模具设计的时候，将模具设计成分流组合模的结构形式，其中分流孔采用四孔扇形的结构形式，分流桥的截面形状设计为矩形倒角，模芯采用凸台式，焊合室采用蝶形，通过对分流孔等的合理设计，既能对金属流速起到调节的作用，又能降低模面的正压力。2. 为了提高制品的质量，增大坯料与型材的几何相似性，增加了导流模的设计，便于控制金属流动，改善模具的受力条件，大大提高成品率和模具寿命。3. 通过计算及校核可以总结出调整金属流速最主要的方法是工作带的设计。在合理布置分流孔的前提下，通过调整工作带的长短可以使金属流速得到有效调整。参考文献1 贾俐俐. 挤压工艺及模具M. 北京：机械工业出版社. 20112 刘静安. 铝合金大型挤压材生产现状及应用前景. 轻合金加工技术. 2005,(33):8113 刘静安,谢建新.大型铝合金型材挤压技术与工模具优化设