1、鋁合金型材擠壓工藝及模具計算二.總設計過程概論1 .擠壓工藝流程：鑄錠加熱一擠壓一切壓余一淬火一冷卻一切頭尾一切定尺一時效一表面處理一包裝一出廠2 .擠壓工藝條件1）鑄錠的加熱溫度6063鋁的最高允許加熱溫度為550C,下限溫度為320C,為了保證制品的組織，性能，擠壓時錠坯的加熱溫度不宜過高，應盡量降低擠壓溫度2）擠壓筒的加熱溫度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400c450Co3）擠壓溫度熱擠壓時，加熱溫度一般是合金熔點絕對溫度的0.750.95倍，本設計擠壓溫度為450c500C,擠壓過

2、程中溫度控制在450c左右4）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0.70.8m/s5）工模具的潤滑因本設計采用熱擠壓，故不采用潤滑6）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，低的膨脹系數和良好的導熱性，可加工性，及經濟性，本設計采用4Cr5MoSiV1作為模具的材料，熱處理的硬度為HRC45-507）切壓余根據所選的設備：500T,切壓余厚為20mm800T,切壓余厚為25mm8）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的目的9）冷卻直接露置在空氣中冷卻，達到自然時效的目的10）切頭

3、尾本工藝過程統一去頭尾各300mm三.實心型材模設計1.所要設計的實心型材制品本制品的形狀和尺寸如下鋁合金型材擠壓工藝及模具計算圖1牌號XC111（L型）制品的截面積F制=116.4mm2模孔外接圓直徑D外=46.28mm現有設備（如下表）：設備噸位500T800T1630T擠壓筒直徑D095125187擠壓截回積F070851226627451錠坯尺寸DdLd90x270/320120X400/450178X540/600/660冷床長26m32m44m填充系數1.1141.0851.104壓余厚202530最大擠壓比97.48273.6加工范圍最大外接圓直徑6595147擠一根最小制品斷F

4、制min721503722鋁合金型材擠壓工藝及模具計算2.選坯和選設備根據加工范圍要求(F制F制min,及D外0D外ma%只有500T的可用，按成才率最高的原則，進一步優化，計算列表序號D0Dd(mm)Ld(mm)單重wd填充系數K填充后長度Le壓余厚hy(mm)切壓余后的有效長度Ld擠壓比入制品長L制(m)成品數nx6(m)成品重W制(kg)成材率W制/Wd(%)195902704.641.1142422022254.6513.512x6m3.8983.84%295903205.501.1142872026754.6516.252x6m3.8970.73%最后選擇成才率最高的83.84%對應

5、的方案1即：500T的擠壓機設備錠坯尺寸為：DdLd=90X270mm入=54.653 .擠壓力的計算根據經驗系數公式：P11.77510.8D2b,D為擠壓筒內徑，d為制品等面積直徑，b為某溫度下坯料的抗拉強度，450c下6063的b=12MPa帶入數據求得：95-2P11.775.：0.89512253.8T12.2F額定噸位500T,設備選擇符合要求，即理論技術可行4 .實心型材模具體結構設計模組的結構如下圖鋁合金型材擠壓工藝及模具計算二一一一1圖21.模子2.模墊3.前環4.后環5.保護墊板6.前機架7.模座8.模套9.剪刀10.擠壓筒模組的結構：對于不同噸位的擠壓機，下圖中的主要結構

6、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模組尺寸如下表設備噸位500T800T1630T1X2XH160X180X190210X250X240310X350X340H1203030H2809090100110150H3506050606080擠壓模具的尺寸如下表設備噸位500T800T1630Td1/d2xh2135/145X2025165/175X2530250/260X3040h112121312135.實心模尺寸數據設計1).選坯和選擇設備根據前面的計算擠壓筒內直徑Do=95mm錠坯尺寸：DdLd=90X270擠壓比入=54.652).模組及模子尺寸外形的計算鋁

7、合金型材擠壓工藝及模具計算根據前面計算，從表5選取H1=20H2=90H3=60模子外形尺寸的確定(如下圖)hl依據表6的數據可以確定d1=135mmd2=145mmh1=12mmh2=25mm3)模子內形尺寸的確定擠壓比入=54.65入MAX故不需要多孔擠壓確定模孔尺寸：由公式外形尺寸AAo(1C)C為裕量系數為尺寸公差WJA=30(1+0.0085)+0.6=30.855mm壁后尺寸SkSC2鋁合金型材擠壓工藝及模具計算C2=0.05-0.15薄壁取上限，后壁取下限，本設計取0.1則Sk=2+0.2+0.1=2.3mm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角材在擠壓的過程

8、中由并現象，角度取91°制造偏差為0.05mm主要尺寸如下圖0.024）孔形在模子端面位置的確定（由于本型材為等壁厚的型材，故型材的幾何重心在置模子的中心）壓力中心的計算（以左下端點為坐標原點）算得x=8.47y=8.475）工作帶長度的確定鋁合金工作帶一般最短可取2.53.0mm最長可取810mm由于是等壁厚型材，故工作帶長度h定各處相等，本次設計取h=4mm如下圖：鋁合金型材擠壓工藝及模具計算6）阻礙角由于h定01015mm,故不采用阻礙角7）模子強度的校核本設計為L型薄壁型材，故模子的強度校核可以忽略8）畫圖,如下圖：四.空心型材模設計1 .所要設計的制品本設計制品的的牌號為I

9、513回型管具體參數為B=50.8H=38.1T=1.4重量：0.653Kg/m具體如下圖鋁合金型材擠壓工藝及模具計算2 .選坯核選設備制品的截面積：F制=241mm2模孔外接圓直徑D外=63.5mm根據加工范圍要求（F制F制min,及D外0D外ma為由表3知只有800T的可用按成才率最高的原則，在進一步計算優化，計算列表如下表7序D0DdLd單重填填壓切擠制成成成材率號(F0(mm(mmwd充充余壓壓品品品MJ/Wd)系后厚余比長數重(%)數K長hy后L制nx6W制度(mm的(m)(kgLe)有入(m)效長度Ld1112040012.1.03692534450.17.2X67.864.225

10、20859542112045013.1.04152539050.19.3X611.85.62573859875最后選擇成才率最高的85.6%對應的方案2即800T的擠壓設備錠坯尺寸為：DdXLd=120X450mm鋁合金型材擠壓工藝及模具計算入=50.903 .擠壓力的計算根據經驗系數公式P=a*Kf(In入+4uL/D)F=A*Pa表征擠壓難易程度的經驗系數，對于空心型材取a=1.11.5,本設計取0=1.3P為單位擠壓力，MPaF為最大擠壓力，NA擠壓筒內孔的面積，mm2擠壓系數Kf-材料在擠壓溫度下的變形抗力(查表)，MPa摩擦系數L鑄錠敦粗后額長度，mmKf查表取16U取0.30故P=

11、1.3X16(In50.90+4X0.30X415/125)=164.6MPaF=164.6xnx1252/4=2.02MN換算成噸位：約202TF額定噸位800T,設備選擇符合要求，即所選設備理論可行4 .模組及模子外形尺寸確定：模組尺寸結構簡圖如前圖3所示根據前面計算，從表6選取H1=30H2=100H3=50模子外形尺寸簡圖如前圖4依據表6的數據可以確定d1=165mmd2=175mmh1=12mmh2=88mm因為本設計采用孔道式分流組合模故：取H上=48H下=40模墊厚10mm5.組合模相關參數的確定：1) .分流孔的個數取4個，形狀為扇形2) .扇形面積的確定：因為分流孔面積與制品

12、斷面積的比值三F分/F型=K,K即為分流比，一般K對于空心型材時，取K=10-30。本設計取K=10分流孔的面積三5分=(F型=10X241=2410mm2且分流孔面積的大小按Fmax/Fmin=fmax/fmin其中,F-分流孔的面積，f-相應型材面積EF分=Fma奸Fmin故Fmax=711.2.Fmin=493.83) .分流孔位置的確定分流孔中心圓的直徑口分=0.7D0=0.7X125=87.5暫時先取其外接圓直徑為100鋁合金型材擠壓工藝及模具計算確定a,a,B的大小如圖圖7依據經驗a一般取25nm,有的取8mm,本設計取8mm關于a的計算，由上圖知h=H/2+8=38.1/2+8=

13、27.05mmFmax=f扇一f三角形得a=47.4°同理關于B的計算，由下圖知b=B/2+8=50.8/2+8=33.4mmFmin=f扇一f三角形得B=42.8°圖910鋁合金型材擠壓工藝及模具計算4) .分流孔的形狀分流孔由一定的傾斜錐度，這樣可以改善焊縫的質量，孔道錐面與其軸線的夾角為24。，本設計取4。5) .分流橋分流橋的寬窄和模具的強度以及金屬的流量有關，從增大分流比，降低擠壓力來考慮，分流橋的寬度B應該選擇小些，但為了改善金屬流動的均勻性，模孔最好受到分流橋的遮蔽，則B應該選擇得寬些，一般取：B=b+(320)mm本設計采用倒梯形結構，取B=26見下圖圖10

14、6) .焊合室焊合室的形狀和大小對焊縫的質量有很大的影響。按經驗公式：95130nlmh=1015nlm本設計取h=14,形狀為碟形如圖：圖1111鋁合金型材擠壓工藝及模具計算6.模子內形尺寸的確定工件及模具如圖所示圖12模具圖如下圖1312鋁合金型材擠壓工藝及模具計算按經驗公式A=A0+KA0A-制品外形的模孔尺寸A0制品外形的公稱直徑K-經驗系數，由于本設計爭對6063合金，取K=0.012得HK=38.1+0.5=38.6,BK=50.8+0.6=51.4制品型材壁厚可由經驗公式B=B0也確定由于B0=1.4mm.本設計=0.1故Tk=1.4+0.1=1.5mm7 .模孔工作帶長度hg的

15、確定由于本型材制品的對稱性較好，外形相對較小，一般可取26nim,生產實踐中對鋁合金常用615nlm本設計取hg=6mm8 .模芯的設計一般伸出下模工作帶35mm本設計取4mm模腔外形按空心型材的空心部分確9 .上模凸臺長取21mm用于裝配定位10 .定位銷，螺釘按GBfe準選取標準件定位銷的直徑取8,螺釘采用M10,具體說明見裝配圖11 .模子強度校核：這種模子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金屬充滿焊合室以后流出模孔之際，故強度的校核主要是爭對模子的分流橋，模橋的彎曲應力和抗剪強度：分流橋彎曲應力校核Hmin="p/2*V6b式中：Hmin=分流橋的最小高度L分流橋寬度，經計算L=20.613鋁合金型材擠壓工藝及模具計算P擠壓機的最大的比壓<rb模具材料在溫度下的許用應力.在4