(完整版)擠壓鋁型材畢業(yè)課程設(shè)計

1、一. 題目：鋁合金型材擠壓工藝及模具設(shè)計二. 設(shè)計基本內(nèi)容：設(shè)計一件實心型材制品和一件空心型材制品的工藝工藝過程及模具設(shè)計，包括擠壓工藝參數(shù)，模具結(jié)構(gòu)，制造工藝等要求二.完成后應(yīng)繳的資料：課程設(shè)計說明書一份實心型材模零件圖空心型材模上模零件圖空心型材模下模零件圖空心型材模裝配圖四設(shè)計完成期限：指導(dǎo)老師簽發(fā)日期教研室主任批準(zhǔn)日期課程設(shè)計評語：成績：設(shè)計 指 導(dǎo)教 師年 月目錄2.12.23.14777993.23.33.43.5.101112134.1184.2184.3194.4204.5204.6234.7hg244.84.9244.10254.1226.2626一 . 緒論2050100

2、6063陽極氧化效果優(yōu)良，是典型的擠出合金，廣泛應(yīng)用于建筑型材， 灌溉管材，供車輛，臺架，家具，升降機(jī)，柵欄等用的管，棒， 型材。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(jìn)一步改變電解質(zhì)才達(dá)到古銅色，這兩種主體顏 色在國內(nèi)用了十多年。鋁材在擠壓過程中，如擠壓模具不是很好或模具擠壓鋁材 過多，鋁材表面會產(chǎn)生擠壓痕，用手可能觸摸到鋁材表面不平， 因此，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中實施擠壓加工技術(shù)，其成敗的關(guān)鍵是模 具，模具設(shè)計以及其質(zhì)量，事關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量，成本。在擠壓設(shè)計的過程中擠壓工藝條件：應(yīng)考慮擠壓溫度、擠 壓速度、潤

3、滑、模具（種類、形狀、尺寸等） 、切壓余、淬火、 冷卻、切頭切尾等多方面的因素。 其中，選擇擠壓筒直徑 D0 是 一個最核心的問題，有以下的選擇原則：1）保證產(chǎn)品表面質(zhì)量原則； 2）保證擠壓模強(qiáng)度的原則； 3）保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的原 則； 4 ）經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化原則生產(chǎn)成本最低；成材率最大；產(chǎn)量 最高。這次的設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一個實心型材和一個空心型材模， 實心型材模采用單模，空心型材模采用分流組合模，擠壓制品所有的材料是 6063。由于其強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，加工性能好，在退火狀態(tài)下，該合金有優(yōu)良的耐蝕性及物理機(jī)械性能，是一種可以時效強(qiáng)化的 AL-Mg-Si系合金，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)性建筑行業(yè)以及一些機(jī)械制造業(yè)

4、。其化學(xué)成分表示如下表1:表3：常用擠壓工具鋼及其機(jī)械性能:成分試驗溫鋼號(%)度MPaMpa%|熱處理工HB%藝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.總設(shè)計過程概論2.1擠壓工藝流程:鑄錠加熱f擠壓f切壓余f 淬火f冷卻f切頭尾 或（切定尺 ）f時效f表面處理f包裝f出廠2.2 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 550 C,下限溫度為 320 C, 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(yīng)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(dǎo)熱性差,為避免產(chǎn)生熱應(yīng) 力,擠壓前擠壓

6、筒要預(yù)熱,為保證擠壓制品的質(zhì)量,并且具有 良好的擠壓效應(yīng)，擠壓筒溫度可取400 C450 C。3) . 擠壓溫度熱擠壓時,加熱溫度一般是合金熔點絕對溫度的0.75 0.95倍，本設(shè)計擠壓溫度為 450 C500 C,擠壓過程溫度控制 在470 C左右。4) . 擠壓速度考慮金屬與合金的可擠壓性，制品質(zhì)量要求及設(shè)備的能力 限制，本設(shè)計的擠壓速度取 0.7 0.8ms。5) . 工模具的潤滑因本設(shè)計采用熱擠壓，故不采用潤滑。6) . 模具模具應(yīng)具有足夠的耐高溫疲勞強(qiáng)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(shù)和良好的導(dǎo)熱性，可 加工性，及經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計采用 4Cr5MoSiV1 作

7、為模具的材料， 熱處理的硬度為 HRC4047。7) . 切壓余根據(jù)所選的設(shè)備而定。8) . 淬火本工藝過程中，制品擠出后可通過設(shè)置風(fēng)扇對制品進(jìn)行吹 風(fēng)來達(dá)到風(fēng)淬的目的。9) . 冷卻 直接露置在空氣中冷卻，達(dá)到自然時效的目的。10) . 切頭尾 因頭尾組織性能不均勻，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，本工藝過程統(tǒng) 一去頭尾各 300mm 。三 . 實心型材模設(shè)計3.1 所要設(shè)計的實心型材制品 : 本制品的形狀和尺寸如下牌號（XC311 ）2制品的截面積 F制=212.9mm型材外接圓直徑D外=43.86mm現(xiàn)有設(shè)備:設(shè)備噸位500T800T1630T擠壓筒直徑D095125187擠壓截面積F070851226

8、627451錠坯尺寸Dd x Ld 90x270320120x400450冷床長26m32m44m填充系數(shù)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擠一根最小制品斷面積F 制 min721503723.2選坯和選設(shè)備根據(jù)加工范圍要求（F 制A F制 min , 及D 外w D外 max ）有 500T、800T可選，按成材率最高的原則，進(jìn)一步優(yōu)化，計算列表:最后選擇成材率最高的 84.95 對應(yīng)的方案 3 3.3 擠壓力的計算根據(jù)擠壓力公式：12 2P = 11.775 X (Dd) 0.8 X D XP 為單位擠壓力

9、， ND 擠壓筒內(nèi)直徑， mmd 制品的當(dāng)量直徑， mmMPa2X 125 X 16.2即理論技術(shù)可行(T b某一擠壓溫度下材料的抗拉強(qiáng)度，12 故 P = 11.775 X (12516.46 ) 0.8 =5829.21KN換算成噸位：約 595TP v額定噸位800T，設(shè)備選擇符合要求，3.4 實心型材模具體結(jié)構(gòu)設(shè)計 : 模組的結(jié)構(gòu)如下圖 圖 2：1.模子2.模墊3.前環(huán)4.后環(huán)5.保護(hù)墊板6.前機(jī)架7.模 座8模套9.剪刀10.擠壓筒模組的結(jié)構(gòu)：對于不同噸位的擠壓機(jī)，下圖中的主要結(jié)構(gòu)尺寸都是配套設(shè)置的，可以從有關(guān)資料中查得。模組的主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖3模組尺寸如下表:表6:設(shè)備噸位500T

10、800T1630T1 X2X H 160 X 180 X 210 X 250 X 310 X 350 X190240340H1203030H280 9090 100110150H350 6050 6060 80擠壓模具的尺寸如下表:表7:設(shè)備噸位500T800T1630T 135145 x 165 175 X 250 260 X d1d220 2525 3030 40h11212 1312 133.5.實心模尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計1) 選坯和選擇設(shè)備根據(jù)前面的計算擠壓筒內(nèi)直徑 Do=125mm錠坯尺寸：Dd x Ld二120 x400擠壓比入=57.612).模組及模子尺寸外形的計算根據(jù)前面計算，從表6

11、選取H2=100H3=60H仁30模子外形尺寸的確定（如下圖4）依據(jù)表7的數(shù)據(jù)可以確定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則，在進(jìn)一步計算優(yōu)化，計算列表如下Do(Fo)Dd(mm)Ld(mm)單重wd(k填充系數(shù)切成成填壓壓制品材充余成品余品數(shù)率后厚擠壓重后長nxW制長hy比入W制的L制6Wd度(m(kg)有(m)(m(%Lem)長度Ld175436.167.030.5X33.091.1188051.1049130461196657176040.167.034.5X33.082.2188061.1054530

12、515156637176644.167.038.6X39.689.3188081.1060030570126787最后選擇成才率最高的91.5 %對應(yīng)的方案1即1630T的擠壓設(shè)備錠坯尺寸為： Dd x Ld二178 X 540mm擠壓比入=67.014.3擠壓力的計算：根據(jù)擠壓力公式：12 2P = 11.775 X (Dd) 0.8 X D X” bP為單位擠壓力，ND 擠壓筒內(nèi)直徑，mmd 制品的當(dāng)量直徑，mm(T b某一擠壓溫度下材料的抗拉強(qiáng)度，MPa12 2故 P = 11.775 X (18722.84 ) 0.8 X 187 X 16.2=13750.3KN換算成噸位：約 140

13、3.1TP V額定噸位1630T ,設(shè)備選擇符合要求，即所選設(shè)備理論可4.4 模組及模子外形尺寸確定：模組尺寸結(jié)構(gòu)簡圖如前圖 3 所示 根據(jù)前面計算，從表 6 選取H2=150H3=70H1=30模子外形尺寸簡圖如前圖 4 依據(jù)表 7 的數(shù)據(jù)可以確定d =250 mm d =260 mm = L (2 X a b)12.式中:1 2 PHmin分流橋的最小高度L 分流橋兩個危險斷面的長度，經(jīng)計算L=mmP 作用在擠壓墊片上的單位壓力 a b 模具材料在溫度下的許用應(yīng)力。在 450 500 ° C 下，對于 4Cr5MoSiV1 取a b = 1000MPa 代入數(shù)據(jù)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強(qiáng)度的校核t = Qq F q < t Q 分流橋面上的總壓力；qFq 分流橋受剪應(yīng)力的總面積；T 許用剪應(yīng)力，T = （0.5 0.6） a b , 450 500 ° C下，對于 4Cr5MoSiV1 取a b=1000MPa代入公式有 :故強(qiáng)度符合要求。4.12 零件圖裝配圖 （ 見圖紙 ）五、總結(jié)與體會在兩個星期的擠壓模課程設(shè)計將近結(jié)束。設(shè)計開始的前幾天，袁老師 跟我們講解鋁合金的應(yīng)用，常用的加工方法，加工擠壓模的基本結(jié)構(gòu)，本 次設(shè)計

15、的步驟以及設(shè)計的注意問題，這些都對我本次課程設(shè)計提供了很大 幫助，意義重大。使我接觸到了很多關(guān)于擠壓模具設(shè)計的知識，比如一些 擠壓成型模具的基本結(jié)構(gòu)等，并且學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的關(guān)于鋁合金 材料的知識！設(shè)計過程中，除了最后三天畫圖以外，我每天準(zhǔn)時來到制圖室，即使老師有事沒來也一樣！在計算，設(shè)計過程中遇到過很多細(xì)節(jié)問題。我積極地與同學(xué)們討論，經(jīng)過思考后還是不懂的問題就向老師請教。在老師的指 導(dǎo)下很多問題迎刃而解！另外，在繪圖過程中也遇到一些問題， 比如我這學(xué)期練習(xí) PROE 軟件比 較多，但此次設(shè)計我用的是 AUTOCAD ，使我用些命令混淆了，導(dǎo)致繪圖速度 較慢，但后來隨著畫圖的進(jìn)行，情況逐漸好轉(zhuǎn)，相信以后會更加熟練！本次設(shè)計我已經(jīng)基本完成了， 雖然存在之許多不足， 需要一定的修改。不過我通過這次設(shè)計，已經(jīng)基本學(xué)