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1、毕业设计（论文）散热器用铝型材挤压工艺与模具设计摘要铝合金因质轻、美观、良好的导热性和易加工成复杂的形状,而被广泛地用于生产散热器材。铝合金散热器型材主要有三种类型:扁宽形,梳子形或鱼刺形；圆形或椭圆形以及树枝形。与其他铝型材比，散热器有其自身的特点：散热片之间距离短,相邻两散热片之间形成一个槽形,其深宽比很大；壁厚差大,散热片的齿部很薄,而其根部的底板厚度大。散热器复杂的截面形状给模具设计、制造和生产带来很大的难度。本文以两种常用散热器为实例，在总结大量散热器模具设计制造经验的基础上，论述了散热片挤压模具设计的步骤和关键点。散热器型材挤压模具设计既要保证模具有足够的强度又要平衡金属在模具中的
2、流速。根据散热器的产品图，将梳子型散热器挤压模具设计成平摸，与导流模配合使用。把太阳花散热器挤压模具设计成分假流模，以保证在挤压时的金属流动比平模更均匀，这也是太阳花散热器模具设计的关键点。文中选用 4Cr5MoSiV1 模具钢作为模具材料，讨论了散热器挤压模具的热处理工艺和散热器的挤压工艺特点。关键词：散热器 挤压模具设计 挤压工艺 铝型材Extrusion Process and Die Design for Radiator Aluminum Extruded SectionsABSTRACTAluminum alloy, for its light weight, beautiful,
3、 good thermal conductivity and easy processing into complex shapes,is widely used to produce cooling equipment. Aluminum radiator profiles are mainly three typesg: flat wide shape, or a fishbone-shaped comb-shaped; round or oval-shaped;and branching shape. Compared with the other aluminum extruded s
4、ections radiator has its own characteristics: the distance between the heat sink is short, between two adjacent heat sink to form a trough, and its large aspect ratio; differential wall thickness, heat sink teeth thin, and its roots in the bottom thick. The mold design, manufacturing and production
5、are very difficulty for the complexity of the shape of radiator extruded sections. In this paper, the extruded die design of two common heat sink radiators are discussed in detail on the basis of a lot of experiences in mold design and manufacture for the radiator. Extruded die design has two key pa
6、rts,the first is sufficient strength to ensure that mold; the second is to balance the flow of metal in the mold. Based on the Product plans of radiators, the radiator comb flat extrusion die are designed to touch, used in conjunction with the diversion mode. The extrusion die is designed radiator s
7、unflowers streaming mode, split mode when the metal flow in the extrusion die is more complex than flat, so how to balance the flow rate of the metal mold is key points for the design of radiator sunflowers. 4Cr5MoSiV1 die steel is used and also the radiator heat treatment process and extruded proce
8、ss are discussed.Keywords: Radiator Extrude mold design Extrusion process Aluminum extruded sections目录摘要 IExtrusion Process and Die Design for Radiator Aluminum Extruded Sections IIABSTRACT II第一章 绪论 11.1 引言 11.2 挤压模具在铝型材挤压生产中的重要性 11.3 铝型材挤压模具技术发展概况 31.4 论文的主要研究内容 5第二章 型材挤压模具设计技术 62.1 型材模具的设计原则及步骤 62
9、.1.1 挤压模具设计时应考虑的因素 62.1.2 模具设计的原则与步骤 62.1.3 模具设计的技术条件及基本要求 92.2 挤压模典型结构要素的设计 92.2.1 模角 92.2.2 定径带长度和直径 102.2.3 出口直径或出口喇叭锥 102.2.4 入口圆角 112.3 确定采用平面和分流模的原则 112.4 平面分流组合模的特点与结构 122.4.1 工作原理与特点 122.4.2 分流组合模的结构 132.5 模具外形尺寸的确定原则 14第三章 典型散热器挤压模具设计 163.1 太阳花散热器的模具设计 163.1.1 太阳花散热器产品结构分析 163.1.2 太阳花散热器挤压模
10、具整体结构设计方案 173.1.3 太阳花散热器分流组合模结构设计 183.2 梳子型散热器模具设计 303.2.1 梳子型散热器产品结构分析 303.2.2 梳子型散热器挤压模具整体结构设计方案 323.2.3 梳子型散热器结构设计 32第四章 模具的选材与热处理及维护与保养 454.1 模具材料的选择 454.1.1 模具材料的使用条件 454.1.2 模具材料的性能要求 454.1.3 挤压工模具选材的特点 464.1.4 模具材料的选择 484.2 模具材料的热处理 504.2.1 退火工艺 504.2.2 淬火工艺 504.2.3 回火工艺 514.2.4 4Cr5MoSiV1 钢的
11、热处理工艺 524.3 模具的维护与保养 534.3.1 模具的修正 534.3.2 模具的合理使用 54第五章 型材挤压工艺 555.1 铝及铝合金材料挤压生产工艺流程 555.2 挤压工艺的制定 565.2.1 挤压方法的选择 565.2.2 坯料形状尺寸的确定 565.2.3 挤压温度范围 575.2.4 流动速度和挤压速度 585.2.5 挤压工具的结构 58第六章 结论 59参考文献 60致谢 62第一章 绪论1.1 引言挤压工模具设计与制造是铝合金挤压材，特别是铝合金型材生产的关键技术，不仅影响产品的质量、生产效率和交货周期，而且也是决定产品成本的重要因素之一。随着铝合金挤压材生产
12、难度的增加和对产品个性化性要求的提高，这种作用更加明显。2007 年，我国铝合金挤压材产销量超过 660 万 t，工模具消耗达 80 万套以上，价值高达 20 亿元以上，占挤压加工成本的25%30%，大大制约了我国铝合金挤压工业的发展。目前，我国铝合金挤压工模具的平均使用寿命为 510t/模，一次上机合格率为 50%左右，大大落后于国际上 1520t/模和一次上机合格率为 67%的先进水平，大有潜力可挖。因此，不断提高挤压工模具的质量和使用寿命不仅是企业的强烈愿望，也是我国从事挤压工作技术人员的责任1。1.2 挤压模具在铝型材挤压生产中的重要性我国模具工业的发展，逐渐受到人们的重视和关注，在电
13、子、汽车、电机、仪器、仪表、家电和通信等产品中，6080的零部件都要依靠模具成形 型 ，可以说模具是工业生产的基础工艺装备。在现代工业生产中，各类产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。与其它加工制造方法相比，用模具生产的产品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，因此，模具在工业生产中具有相当重要的地位。模具的质量和先进程度，直接影响产品的质量、产量、成本，影响新产品投产周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的
14、几十倍以上。目前，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，己成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志之一，决定着一个国家制造业的国际竞争力。现代模具行业是技术、资金密集型的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。按照一般公认的标准，模具产值与其带动实现的工业产值之比为 3:100。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料、降低能耗和成本，产品的一致性好。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低，而在各行各业得到了广泛应用，并且直接为高新技术产业服务，特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对国民经济的发展有着辐射性的影响。在现代化的大生产中，
15、模具对实现整个挤压过程有着十分重要的意义。模具使用寿命是评价某一挤压方法或挤压工艺经济可行的决定因素之一，工模具的设计与制造质量是实现挤压生产高产、优质、低耗、高效低成本的重要保证之一。具体来说，其重要地位和作用表现在以下几方面2:（1）合理的工模具结构是实现任何一种挤压工艺过程的基础，因为它是使金属产生挤压变形和传递挤压力的关键部件。（2）模具是保证产品成形，具有正确形状、尺寸和精度的基本工具。只有结构合理、精度和硬度合格的模具（包括针尖或模芯） ，才能实现产品的成形并具有精确的内外廓形状和断面尺寸。同时，合理的模具和工具（包括模垫、支承环和导路等）设计能保证产品具有最小的翘曲和扭曲，最小的
16、纵向弯曲和横向波浪度。（3）模具是保证产品内外表面质量最重要的因素之一。（4）合理的工模具结构、形状和尺寸，在一定程度上可控制产品的力学性能和内部组织，特别是在控制空心制品的焊缝组织和力学性能方面，分流孔的大小、数量和形状及分布位置，焊合腔的形状和尺寸，模芯的结构等起着决定性的作用。挤压垫片、挤压筒和模子的结构形状与尺寸及表面质量，对控制产品的粗晶环和缩尾、成层等缺陷也有一定的作用。（5）工模具的结构形状与尺寸对金属的流变、挤压温度-速度场、应力-应变场等有很大的影响，从而对提高生产效率、产品质量和减少能耗有重大作用。（6）合理的工模具设计对提高其装卸与更换速度，减少辅助时间，改善劳动条件和保证生产安全等方面意义重大。（7）新型的模具结构，对于开发新产品、新工艺，研制新材料和新设备，不断提高挤压技术起着很大的作用。如扁挤压筒、舌型模、组合模、多层预紧应力模、变断面模等。（8）高比压优质圆挤压筒和扁挤压筒及特种型材模和异形管材模的设计与制造技术是铝合金挤压生产的核心和关键技术
