《建筑型材成型工藝》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書-2015

1、建筑型材成型工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、課程設(shè)計(jì)目的建筑型材成型工藝課程設(shè)計(jì)是建筑型材成型工藝課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的擠壓模具設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其基本目的是：1、綜合運(yùn)用建筑型材成型工藝課程和其它有關(guān)先修理論課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)去分析和解決擠壓模具設(shè)計(jì)問題，并使所學(xué)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固和深化。2、學(xué)習(xí)擠壓模具設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用模具整體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。3、通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、書冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)擠壓模具設(shè)計(jì)的基本技能。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容課程設(shè)

2、計(jì)的題目是常用簡(jiǎn)單擠壓零件的擠壓模具設(shè)計(jì)，其具體內(nèi)容如下：1、擠壓模具整體方案設(shè)計(jì)包括擠壓零件的工藝分析、擠壓模具類型的確定、壓力中心的計(jì)算、刃口尺寸的計(jì)算、擠壓機(jī)的選擇等。2、擠壓模具總裝配圖和擠壓模具重要零件設(shè)計(jì)。3、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書三、課程設(shè)計(jì)工作量要求和考核成績(jī)說明擠壓模具總裝配圖1張，凸模、凹模、凸凹模等重要零件圖1-3張，20頁(yè)左右的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗的原則；制圖應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，圖面整潔、美觀、布局合理；說明書應(yīng)有條理，文字簡(jiǎn)潔，字跡工整，各種數(shù)據(jù)圖表的選用應(yīng)標(biāo)明出處。課程設(shè)計(jì)考核成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五等。四、課程設(shè)計(jì)參考實(shí)例：

3、玻璃幕墻立柱鋁合金型材擠壓模具設(shè)計(jì)（一）鋁合金型材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性分析1.材料分析與選取本設(shè)計(jì)采用6063鋁合金圓柱體形錠坯型材。6063鋁合金，具有加工性能極佳、優(yōu)良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性，而廣泛應(yīng)用于民用建筑。2.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析玻璃幕墻立柱產(chǎn)品如圖1所示。此型材截面長(zhǎng)度為99.5mm，寬度為49.8mm,其外接圓直徑約為112。此產(chǎn)品可以看著是由左邊邊長(zhǎng)為49.8mm正方形空心型材和右邊長(zhǎng)為49.7mm，寬為49.8mm的T字形型材組成。圖1 玻璃幕墻立柱產(chǎn)品截面圖3. 擠壓方法的確定本設(shè)計(jì)中的玻璃幕墻立柱型材產(chǎn)品左由正方形空心結(jié)構(gòu)和右為倒T字形實(shí)心結(jié)構(gòu)，是典型的正擠

4、壓產(chǎn)品。4. 錠坯及擠壓設(shè)備的選擇在本設(shè)計(jì)里錠坯的直徑按填充系數(shù)計(jì)算，計(jì)算公式為：式中，為填充系數(shù)，。這里，取。圓錠坯的長(zhǎng)度Ld的計(jì)算：對(duì)于不定尺型，所用錠坯的長(zhǎng)度按下式計(jì)算：式中-錠坯長(zhǎng)度（mm）-型、棒材正偏差擠壓時(shí)，對(duì)影響的面積修正系數(shù)； 制品壓出長(zhǎng)度；擠壓比；基本殘料長(zhǎng)度。由于型材制品外接圓直徑，型材制品截面積，根據(jù)，及，選用12MN擠壓機(jī)，經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品成材率的計(jì)算，選用錠坯。5. 擠壓力的計(jì)算根據(jù)擠壓力經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式，式中 P擠壓力, N；D擠壓筒內(nèi)直徑，mm；d制品的當(dāng)量直徑，mm；材料在擠壓溫度下的變形抗力，MPa； （二）玻璃幕墻立柱鋁合金型材擠壓模具設(shè)計(jì)1.?？自谄矫嫔系暮侠聿贾?/p>

5、在擠壓橫斷面尺寸對(duì)于一個(gè)坐標(biāo)軸相對(duì)稱的型材時(shí)，如果其緣板的厚度相等或彼此相差不大時(shí)，那么?？椎呐渲脩?yīng)使型材的對(duì)稱軸通過模子的一個(gè)坐標(biāo)軸，而使型材斷面重心位于另一個(gè)坐標(biāo)軸上。2.分流孔的形狀、數(shù)目及分布分流孔的形狀盡量保持和產(chǎn)品截面形狀的相似。通常情況下，矩形或斷面復(fù)雜的型材取扇形或異形孔。分流孔的數(shù)目根據(jù)制品的外形尺寸，斷面形狀，?？椎呐帕形恢玫葋?lái)確定。為了減少擠壓力，提高焊縫質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)斜度為13 o，外錐度取36o。為了保證金屬的合理流動(dòng)及模具強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量和模具的壽命，分流孔不能布置的過于靠近擠壓筒或模具的邊緣，也不宜布置的過于靠近擠壓筒附近。4.分流比的選擇在保證模具足夠強(qiáng)度的前提下

6、，K值盡量取大值，有利于金屬的流動(dòng)和焊合。對(duì)于生產(chǎn)空心型材，取K=1030，本設(shè)計(jì)取K=20。5.分流孔位置的確定根據(jù)玻璃幕墻立柱橫截面積F型分流孔總面積，按式計(jì)算各分流孔面積的大小。分流孔內(nèi)邊緣距離型材外邊緣要有一定的距離，分流孔出口邊離型材外邊緣38mm,如避免從上?？椎揽吹较履？障?。這里取。最終分流孔位置。6.分流橋的確定分流橋的截面形狀主要有矩形，矩形倒角的和水滴形的三種。采用矩形截面分流橋時(shí)，金屬在橋下形成一個(gè)死區(qū)，不利于金屬流動(dòng)與焊合。矩形倒角截面和水滴形截面的分流橋有利于金屬的流動(dòng)與焊合，而且便于模具加工，因此，在強(qiáng)度允許的條件下，應(yīng)盡量采用這兩種截面的分流橋。7. 分流強(qiáng)高度的

7、確定及校核分流橋抗彎強(qiáng)度校核式中 分流橋的最小高度，mm：分流橋支座間中心距離，mm；作用在擠壓墊片上的單位壓力，MPa；模具材料在工作溫度下的許用應(yīng)力。分流孔道抗剪強(qiáng)度的校核式中 許用剪應(yīng)力；Q橋分流橋端面上受的總壓力，N；A橋分流橋受剪切的總面積，。8.模芯的設(shè)計(jì)模芯有錐式、錐臺(tái)式和凸臺(tái)式三種。當(dāng)b20mm時(shí)，多采用凸臺(tái)式。由于本設(shè)計(jì)中的型材內(nèi)孔尺寸b=44.820mm，故采用凸臺(tái)式。舌芯長(zhǎng)度宜短，稍伸出工作帶即可。對(duì)于小型擠壓機(jī)，一般伸出下模工作帶13mm，本設(shè)計(jì)取3mm。9.焊合室的設(shè)計(jì)當(dāng)采用圓形焊合室時(shí)，在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，影響焊縫質(zhì)量。蝶形焊合室有利于消除這種死

8、區(qū)，提高焊縫質(zhì)量因此這里選用蝶形截面的焊合室。當(dāng)分流孔形狀、個(gè)數(shù)及排列方式確定后，焊合室的斷面形狀和大小也基本上確定，一般焊合室直徑比分流孔出口處約大5mm。10. 模孔尺寸模子外形的?？壮叽鏏的計(jì)算： 式中 A型材外形的模孔尺寸mm；A0型材外形的名義尺寸mm；K?？椎脑Ａ肯禂?shù)。型材的壁厚處模具間隙尺寸B的計(jì)算： 式中：B型材壁厚的?？壮叽鏼m；B0型材壁厚的名義尺寸mm；壁厚模孔尺寸增量，鋁合金：當(dāng)時(shí)，=0.1mm；B3mm時(shí)，=0.2mm。11.?？坠ぷ鲙В?）空心部位工作帶長(zhǎng)度的確定a.處于分流橋底下金屬流進(jìn)困難的部位，其工作帶長(zhǎng)度可取制品壁厚t的2倍。b.與分流孔鄰近部位的工作帶長(zhǎng)度

9、?。?t+1）mm或更長(zhǎng)。c其余部位應(yīng)根據(jù)具體情況確定(2)與空心部位相鄰的實(shí)心部位工作帶長(zhǎng)度的確定a.處于分流橋下面金屬不能直接到達(dá)的部位，其工作帶長(zhǎng)度可?。?4）t mm；b.處于分流孔下面金屬可以直接到達(dá)的部位，其工作帶長(zhǎng)度可取（45）t mm；c.模芯工作帶入口端和出口端均應(yīng)比模孔的工作帶加長(zhǎng)0.51.0mm；d.?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度變化較大時(shí)，模芯相應(yīng)部位的工作帶長(zhǎng)度也應(yīng)隨之變化。12.模孔空刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般說來(lái)，當(dāng)型材壁厚時(shí)，可從用加工容易的直空刀和斜空刀結(jié)構(gòu)；當(dāng)或帶有懸臂處可用組合空刀結(jié)構(gòu)； 13.模具外形尺寸模具外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，不但能夠降低成本，還有著其他的意義。本設(shè)計(jì)根據(jù)模具外形標(biāo)準(zhǔn)

10、尺寸表，取模具的外徑D為250mm，上模厚度取H上為70mm，下模厚度H下為50mm。（三）玻璃幕墻立柱鋁合金型材導(dǎo)流模設(shè)計(jì)導(dǎo)流模的實(shí)質(zhì)是在型材模的前面加一個(gè)型腔，形狀為和型材外形相似的異形或和型材的最大的外形尺寸相當(dāng)?shù)木匦?。?dǎo)流模的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種是將導(dǎo)流模和型材模分開制造，然后組裝成一個(gè)整體進(jìn)行使用；另一種是直接將導(dǎo)流模和型材加工成一個(gè)整體。可以根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品特點(diǎn)以及模具裝配結(jié)構(gòu)的不同，選擇不同的模具結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)原則是有利于金屬預(yù)分配和金屬流速的調(diào)整。一般來(lái)說，導(dǎo)流模的輪廓尺寸應(yīng)比型材的外形輪廓尺寸615mm，其深度可取1525mm，導(dǎo)流孔的入口最好呈315，導(dǎo)流模腔

11、的各點(diǎn)應(yīng)均勻圓滑過渡，表面應(yīng)光潔，以減少摩擦阻力。設(shè)計(jì)導(dǎo)流模重點(diǎn)在導(dǎo)流腔的設(shè)計(jì)計(jì)算和導(dǎo)流模厚度的確定。導(dǎo)流墻壁一般是垂直于模子平面的。但切殘料時(shí)往往把導(dǎo)流腔內(nèi)的金屬拉出，而使端面出現(xiàn)洞穴，再擠下一個(gè)錠坯時(shí)就把空氣封閉在洞穴里，而使型材表面出現(xiàn)氣泡，影響表面質(zhì)量。為了避免這種情況出現(xiàn)，本設(shè)計(jì)將導(dǎo)流孔壁與擠壓方向設(shè)計(jì)為有一個(gè)夾角為。導(dǎo)流模的厚度要根據(jù)模孔寬度和導(dǎo)流模腔寬度來(lái)定，可用下列公式近似計(jì)算。 或 式中：為導(dǎo)流模腔最大寬度，；為導(dǎo)流模厚度，；為?？讓挾龋?。 (四) 玻璃幕墻立柱鋁合金型材平面分流模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖本設(shè)計(jì)的模具采用平面組合分流模，該平面組合分流模由上模和下模組成，并和導(dǎo)流模通過螺釘

12、和銷連接在一起，如圖2所示。圖2 玻璃幕墻立柱鋁合金型材平面分流模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖1-導(dǎo)流模 2-上模 3-圓柱銷 4-下模5-內(nèi)六角圓柱頭螺釘（五）結(jié)論與其他鋁型材相比，該型材產(chǎn)品寬厚比較大，在擠壓時(shí)很容易出現(xiàn)折斷和扭彎。本文通過對(duì)型材產(chǎn)品的分析，設(shè)計(jì)出了一根4腔1芯平面分流摸，并設(shè)計(jì)出了導(dǎo)流模與分流模配合使用，成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)本設(shè)計(jì)中左有空心型腔，右為倒“T”字形的玻璃幕墻立柱產(chǎn)品擠壓生產(chǎn)。1. 在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的時(shí)候，將模具設(shè)計(jì)成分流組合模的結(jié)構(gòu)形式，其中分流孔采用四孔扇形的結(jié)構(gòu)形式，分流橋的截面形狀設(shè)計(jì)為矩形倒角，模芯采用凸臺(tái)式，焊合室采用蝶形，通過對(duì)分流孔等的合理設(shè)計(jì)，既能對(duì)金屬流速起到調(diào)節(jié)的作用，又能降低模面的正壓力。2. 為了提高制品的質(zhì)量，增大坯料與型材的幾何相似性，增加了導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)，便于控制金屬流動(dòng)，改善模具的受力條件，大大提高成品率和模具壽命。3. 通過計(jì)算及校核可以總結(jié)出調(diào)整金屬流速最主要的方法是工作帶的設(shè)計(jì)。在合理布置分流孔的前提下，通過調(diào)整工作帶的長(zhǎng)短可以使金屬流速得到有效調(diào)整。參考文獻(xiàn)1 賈俐俐. 擠壓工藝及模具M(jìn). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 20112 劉靜安. 鋁合金大型擠壓材生產(chǎn)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景. 輕合金加工技術(shù). 2005,(33):8113 劉靜安,謝建新.大型鋁合金型材擠壓技術(shù)與工模具優(yōu)化設(shè)