買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 一  、 緒論  壓加工方法  擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產與零件成型加工的主要方法之一，也是各種復合材料、粉末材料等先進材料制備與加工的重要方法。從大尺寸金屬鑄錠的熱擠壓開 坯 、大型管棒型材的熱擠壓加工至小型精密零件的冷擠壓成型，從粉末、顆粒料為原料的復合材料直接固化成型到金屬間化合物、超導材料等難加工材料，現代擠壓技術得以廣泛的應用。  擠壓加工的方法主要有正擠壓，反 擠壓，側向擠壓，玻璃潤滑擠壓，靜液擠壓，連續擠壓。擠壓加工特點是 處于強烈的三向壓應力狀態 ， 這 有利于提高金屬的 塑性變形能力，提高制品的質量 ， 改 善制品內部微觀組織和性能。除此以外，擠壓加工還具有應用范圍廣，生產靈活性大，工藝流程簡單和 設 備 投資少 的特點 。應用 擠壓加工工藝 最多的材料是低熔點的有色 合金，如鋁及鋁合金。  加工行業的分布  中國 的鋁加工企業主要 集中于沿海 (廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、河北、天津、北京、遼寧 )地區，即珠江三角洲 (廣州一深圳為中心的經濟圈 )、長江三角洲 (上海為中心的經濟圈 )、環渤海灣地區 (京津經濟圈 )所占比例較大，許多鋁加工企業都云集于此三大經濟圈。在珠三角地區，主要集中在佛山地區，其中大瀝更是全國，甚至世界地區鋁 加工業的佼佼者 。  及鋁合金的特點與應用  鋁及鋁合金 具有一系列 特性，在金屬材料的應用中僅次于 鋼 材而居第二位。目前全世界鋁材的消費量在 1800 萬 噸 以上，其中用于交通運輸（包括鐵道車輛、汽車、摩托車、自行車、汽艇、快艇、飛機等）的鋁材約占 27%，用于建筑裝修的鋁材約 23%，用于包裝工業的鋁材約占 20%。 隨著中國經濟建設的高速發展，人民生活水平的不斷提高，中國的建筑行業發展迅速，包括鋁型材在內的建筑裝飾材料不斷增加。鋁型材的應用已經擴展到了國民經濟的各個領域和人民生活的各個層面。  根據鋁合金的成分和生產工藝 特點 ,通常分為 變形鋁合金 與鑄造鋁合金兩大類 。 變形鋁合金也叫熟鋁合金 ， 根據 據其成分和性能特點又分為防銹鋁 ， 硬鋁 ， 超硬鋁 ， 鍛鋁和特殊鋁等五種 。  鋁合金比純鋁具有更好的物理力學性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類，各種類均有各自的使用范圍，并有各自的代號，以供使用者選用。  鋁合金型材具有強度高、重量輕、穩定性強、耐腐蝕性強、可買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 塑性好、變形量小、無污染、無毒、防火性強，使用壽命長（可達 50 100 年），回收性好，可回爐重煉。多年來世界各國均采用 6063 鋁合金 （鋁合金近百種） 作 為門窗框架。主要是為了該金屬表面陽極氧化效果好，開始陽極氧化是白色，后進一步改變電解質才達到古銅色，這兩種主體顏色在國內用了十多年。  表 1： 鋁合金 化學成分 (: 3190 牌號  e n r i 其它元素  注  每種  合計  6063 量  005 量   6061 量  082 量   本設計選用 6063 鋁合金 ,由于其強度高，質量 輕，加工性能好，在退火狀態下，該合金有優良的耐蝕性及物理機械性能，是一種可以時效強化的 泛應用于基礎性建筑行業以及一些機械制造業。  6063合金中的主要合金元素為鎂與硅，具有加工性能極佳、優良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性，易于拋光、上色膜，陽極氧化效果優良，是典型的擠壓合金。廣泛應用于建筑型材、灌溉管材、供車輛、臺架、家具、升降機、柵欄等用的管、棒、型材。  表 2： 6063 室溫下的 機械性能 （  : 合 金  狀態  彈性   模量  E/ 剪切  模量  G/ 抗拉    強度  屈服  強度  伸長率   /% 泊松系數 u 布氏硬度  度 / 3/6063 淬火 自然 時效  7100 2700 145 186 12 073 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 表 3： 6063 鋁合金隨溫度變化的力學性能  合金  狀態  溫度  T/  抗拉強度  屈服強度  伸長率   /% 6063 淬火 + 人工時效  150 142 133 20 205 62 45 40 260 31 24 75 315 23 17 80 370 16 14 105 從表 可以看出隨著溫度的升高抗拉強度和屈服強度逐漸變小，伸長率增大 。  表 4：常用擠壓工具鋼化學成分  鋼號  (C)/% (% (% (% (% (W)/% (V)/% 5 5  3   設計選用模具材料為 4稱 。鋼中碳化物類型有623在鋼中起回火時二次硬化作用； W、 V 能提高鋼抗回火軟化能力，保持高溫下的強度、韌度； 硅提高鋼的回火穩定性和抗熱疲勞能力。 鉻和硅還能提高抗氧化和抗燒蝕性。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 表 5： 常用擠壓工具鋼及其機械性能：  鋼號  試驗溫度T/  b/  /%  /% 處理工藝  500 400 500 600 1150 1010 780 430 990 860 690 410 47 61 86 84 51 311 302 235 850 空淬，600 回火  300 400 450 500 600 - 1491 1520 1430 1280 - 1373 1363 1304 - - - - 15 - -   429 429 405 325 325 1100 在油中淬火，550 回火  400 450 500 550 600 1360 1300 1200 1050 825 1230 1135 1025 855 710 49 52 56 58 67 6 7 9 12 10 - - - - - 1050 油淬，625 回火在油中兩小時  二、總設計過程概論  壓工藝流程  金屬制品是經若干個工序制作出來的，每個工序按一定順序連接起來，就形成了工藝。工藝要在一定條件下完成，有特定的工藝參數。  擠壓工藝流程： 鑄錠加熱 擠壓 切壓余 淬火 冷卻 切頭尾  切定尺   時效 表面處理 包裝入庫  壓工藝及工藝參數條件的確定  應考慮擠壓溫度、擠壓速度、潤滑、模具（ 種類 形狀、形狀等） 、 切壓余 、 切頭尾 、 淬火 、冷卻、等多方面的因素，合理 地 選擇工藝或參數。  1） 鑄錠的加熱溫度  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 6063鋁的最高允許加熱溫度為 550，下限溫度為 320，為了保證制品的組織，性能，表面質量，為了降低變形抗力，擠壓時錠坯的加熱溫度不宜過高，應盡量降低擠壓溫度。一般取 490 530。  2） 擠壓筒預熱  模具的成分多為合金鋼，由于導熱性差，為避免產生熱應力，擠壓前擠壓筒要預熱，為保證擠壓制品的質量，并且具有良好的擠壓效應，擠壓筒溫度可取 400 450。可采用通電自行預熱。  3） 模子預熱  避免 急 熱，延長模具壽命， 應對模具進行預熱。  4） 擠壓溫度  熱擠壓時，加熱溫度一般是合金熔點絕對溫度的 壓過程中溫度最好控制在 500左右。  6） 擠壓速度  考慮金屬與合金的可擠壓性，制品質量要求及設備的能力限制，本設計的擠壓速度取m .0 錠 ， m 060 流出 。  7）工模具的潤滑  因本設計采用熱擠壓，故不采用潤滑。  8）模具  模具應具有足夠的耐高溫疲勞強度和硬度，較高的耐回火性及耐熱性，足夠的韌性，低的 熱 膨脹系數和良好的導熱性，可加工性，及經濟性，本設計采用 4為模具的材料，熱處理的硬度為 52。  9） 切壓余  本設計視擠壓設備而定，一般 20 30控制質量，切去縮尾 等缺陷。  10） 淬火  本工藝過程中，制品 擠出后可通過設置風扇對制品進行吹風來達到風淬（固溶強化）的目的， 或采用噴水霧的方法。  11）冷卻  直接露置在空氣中冷卻，達到自然時效的目的。  12） 切頭尾  一般擠壓制品的頭部和尾部都存在缺陷，為了不影響制品的性能，需要進行切頭尾的工  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 作。切頭尾的量可以是 300 50000 1000次設計頭尾各切 300 13） 切定尺     本次設計取每根制品 6m 長作為切定尺的標準。  14） 時效    時效處理可以分為兩種：自然時效和人工時效。自然時效即讓擠壓制品在空氣中停放；  人工時效對 680 240下保溫 6 8h。  15）表面處理  為了提高制品的耐蝕性和抗疲勞性等，可以對其進行表面處理。表面處理一般有：陽極氧化、著色、噴粉、噴涂、電泳、拋光等。  16）包裝入庫  將鋁合金成品進行包裝入庫。  三、實心型材模設計  要設計的實心型材制品  （ 1） 已知： 要求 本制品的形狀和尺寸 及公差 如下  圖 1  U 型材 截面  牌號    制品的截面積 22  31 3 4.1 制制品材料為 6063， 制品 擠一米的重量 3  模孔外接圓直徑 2 外買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 (2)現有設備  表 6 設備噸位  500T 800T 1630T 擠壓筒直 經0D(95 125 187 擠壓截面積0F(7085 12266 27451 錠坯尺寸dD270/320 120 400/450 178 540/600/660 冷床長 (m) 26 32 44 填充系數 K 余厚 (20 25 30 最大擠壓比2 工范圍  最大外接圓直徑  65 95 147 擠一根最小制品斷面積  2 72 150 372 坯和選設備  選擇擠壓筒直徑 一個最核心的問題，有以下的選擇原則：  1）保證產品表面質量原則  C 1K （ C 為模孔距筒內表面的距離， 1K 為經驗數據， 可取 15、 20、 30）  2）保證擠壓模強度的原則  3）保證產品內在質量的原則  4）經濟上的優化原則生產成本最低；成材率最大；產量最高  模孔外接圓直徑外D=品的截面積制F  根據加工范圍要求（制F=外D=所以 只 有 500T 可用， 按成才率最高的原則，進一步優化，計算如下 表 所示：  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 序號  單重g) 填充系數K 填充后長度余厚 切壓余后的有效長度  壓比    制品長度L 制  (m) 切頭尾后制品長度制L(m) 成品       數  m) 成品重制W(成材率  W 制/ ) 1 95 90 270 42 20 222 6  95 90 320 87 20 267 6 后選擇成才率最高的 案 1 即： 選擇 500擠壓筒內徑  95坯尺寸為：  90 270 =壓力的計算  根據擠壓力經驗系數公式，  2)  P 擠壓力 , N D 擠壓筒內直徑， mm d 制品的當量直徑， （ 制）  b 材料在擠壓溫度下的變形抗力， 表 3，并由外推法得出 500時的變形抗力為 12 所以 d= 制 =2) 7   = 1295) 7    買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 =2564895N 換算成噸位：約 262T P=236T額定噸位 500T，設備選擇符合要求，即理論技術可行  心型材模具體結構設計  模組的結構如下圖  圖 2 模組的結構  對于不同噸位的擠壓機，下圖中的主要結構尺寸都是配套設置的，可以從有關資料中查得。模組的主要結構尺寸如圖 3 模組尺寸如下表  表 7 模組尺寸  設備噸位  500T 800T 1630T 1 2 H 160 180 190 210 250 240 310 350 340 0 30 30 0 90 90 100 110 150 0 60 50 60 60 80 擠壓模具的尺寸如下表  表 8 擠壓模具的尺寸  設備噸位  500T 800T 1630T d1/135/145 165/175 250/260買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 20 25 25 30 30 40 2 12 13 12 13 心模尺寸數據設計  （ 1） 選 坯和選擇設備  根據前面的計算  選 500擠壓筒內直徑0D=95       錠坯尺寸：  90 320壓比 = 2） 模組及模子尺寸外形的計算  圖 3 模組主要結構尺寸標注  模組主 要結構尺寸 確定  根據前面計算，從表 7選取  H=190  1H =20 2H =80 3H=55 1 1601 180子外形尺寸的確定（如下圖 4）      模子外形尺寸  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 依據表 8的數據可以確定  1d = 135    2d = 145   1h =12    2h =25  （ 3） 模 孔 幾何 尺寸的確定  擠壓比 =故不需要多孔擠壓 。   模孔的外形尺寸 （指型材的寬與高） 公式  11(1 ) C 式中： 型材的名義尺寸， C 裕量系數，見金屬塑性加工學，冶金工業出版社，  5 1鍛鋁取 本設計取 型材外形尺寸的正偏差 ，  型材的 壁 厚的尺寸 22 C 式中： 型材壁厚的名義 尺寸， 型材壁厚的正偏差 ， C 裕量系數，對鋁合金取 其中壁薄的取下限，厚 壁  取上限。 本設計 取  計算 得出幾何尺寸 : 模孔外型尺寸 ：  長 度 方向 25  kB=+ 1C ） +1=32 （ 1 +度方向 13 kH=+ 1C ） +1=13 （ 1 +文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 壁 厚的尺寸    22 C =  型材的圓角及圓弧沒有偏差要求，故可按名義尺寸設 計  由于這種 型 材在擠壓的過程中有并口現象，角度取 91  制造偏差為  ，主要尺寸如下 圖  圖 5   模孔幾何尺寸  （ 4） 孔形在模子端面位置的確定  由于本型材為等壁厚的型材，故型材的重心 與 模子的中心 重合。  模孔 重 心的計算 ， 如 下 圖建立坐標系：  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 6模孔 幾何中心 確定  設壓力中心為（0x，0y） 由于 圖 6關于  所以0x=0 ， 則 壓力中心為 （ 0，0y）  各邊中心坐標為： 0,0, 111 222 13,33 444 , 555 666 13,777 888 各邊長分 別為： 1l =252l =8l=13l=7l=4l =6l=l=y=876543218877665544332211 = =于制品對稱， 所以 （0x，0y） =（ 0，  （ 5）工作 帶長度的確定  工作帶又稱定徑帶，是 用以穩定制品尺寸和保證制品質量的關鍵部分。 由于是等壁厚型材，故定徑帶長度 一般可取 2 生產實踐中對鋁合金常用 3 8 ，  本 次設計取 4  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 模角工作帶與工作端面的連接都有一個尖棱角，擠壓過程中易于出現裂紋和壓禿、壓塌 等現象從而會改變模孔尺寸，導致難以保證擠壓制品的尺寸精度，因此，必須采用過渡圓角半徑 r。  （ 6）出口直徑  模子的出口直徑一般應比工作帶直徑大 3 5防止劃傷制品表面，本設計取 4作帶與出口的過渡部分以圓角半徑等于 4 5 做成 20 45的斜面。  （ 7）入口圓角半徑  入口圓角半徑 進入工作帶時所產生的非接觸變形，也是為了減輕在高溫下擠壓時模子的入口棱角被壓頹而很快改變模孔尺寸用的，但擠壓鋁合金時不應有入口圓角，而要求保持銳利的角度，一般取r= （ 8） 阻礙角  由于 10 15，故不采用阻礙角  （ 1） 設備 能力的 校核  根據前面擠P=262采用凸臺式。 由于本設計中的模芯寬度為 40于 20采用凸臺式。 舌芯長度宜短，稍伸出工作帶即可，過長則造成管子偏心，過短則形成橢圓型，對于小型擠壓機， 一般伸出下模工作帶 1設計取 3 腔外形按空心型材的空心部分確定。 成型部分以上的部分要造成圓角，這樣有利于焊合質量提高  mm,t=下圖所示：  圖  12 上模凸臺 高 取 下模 裝配定位 ，用于裝配定位 。而 下模的凸 臺 高度為 5為 2置在下模的邊緣部分，用于與上模裝配定位。   螺釘 及搬運螺釘的選擇  定位方面采用 固定銷， 在上模做一個凸出 5 8的圓柱，下模作相應的孔來定位，而省去采用 定位銷 ，固定銷布置時應采用不對稱布置 。  螺釘采用 內六角圓柱頭螺釘 長度為 70 搬運螺釘 采用吊環螺釘，選用  組合模在使用過程中，常因受較高的壓力而使橋被壓塌和壓斷，根部還被拉斷，而且在舌芯根部和分流孔周圍也可能產生裂紋。因此在設計中應對強度進行校核。  孔道式組合模在 工作時承受載荷最不利的情況是分流孔道和焊合室尚未進入金屬和買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 金屬充滿焊合室以后流出模孔之際，故強度的校核主要是 針 對模子的分流橋，模橋的彎曲應力和抗剪強度 。  1)分流橋彎曲應力校核   2m 式中 : 分流橋的最小高度 ； mm l 分流橋 支座間中心距離； 由 圖 7 算出  l = 2=p 作用在擠壓墊片上的單位壓力， p P/9255325N/27451=337 b 模具材料在 工作 溫度下的許用應力 50500 下 ,對 4 b =900入數據得   2m =于上模厚度上H 80符合要求  2） 分流孔道抗剪強度的校核   Fn p  式中： 許用剪應力 =(b,在 450500 下 ,對于 4b=1200所以 600 720 分流橋端面上受的總壓力， N N 分流孔的數目 :為 4 F 以分流孔間的最短距離為長度  2  由圖 7測出分流孔間的最短距離  F=80=1096 2分流橋端面買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 27 上受的總壓力為  5 6 2 0 8 77 6 0 3337 橋 =09642562087=584 600 720強度符合要求  （見圖紙）  五、總結與體會  在袁老師的諄諄教導下，通過兩個星期的課程設計，我對模具以及模具設計的一般步驟有了初步的了解。  原來以為專業知 識學得好就能做得好