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1、摘要 针对建筑门窗铝合金空心型材进行了平面分流模设计，分析了平面分流模的各种结构要素及设计要求，并结合实际生产给出了空心挤压型材模具的详细设计方法、设计过程、设计要点、设计流程。实践证明，设计的模具结构合理，获得了好评，因为只有通过对所设计的系统进行分析，才能确定其性能是否满足设计要求。因此，不进行分析和优化就不能进行综合，对于铝型材产品挤压模具设计，更应该如此。随着社会各行业的飞速发展，型材断面形状随之复杂化、多样化，按常规常见形式设计，存在许多不足。所以，要得到优质型材，就得在生产、生活中不断地学习、积累，不断地改造和创新。关键词：铝合金型材；挤压；平面分流模；模具设计AbstractA
2、porthole die for forming the aluminum alloy hollow section used in doors and Electnic was developed.Each structuctural element of the die and the design requirements analyzed systematically .Then the method, the key points and process in designing the extrusion die for the hollow section were detemi
3、ned.，After the problem has been defined and a set of written and impliedspecifications has been obtained,the next step in design is the synthesis of and optimization because the system under design must be analyzed to determint whether the perrormance complies with the specifications. After the prob
4、lem has been defined and a set of written and impliedspecifications has been obtained,the next step in design is the synthesis of and optimization because the system under design must be analyzed to determint whether the perrormance complies with the specifications.Key words: aluminum alloy section;
5、 extrusion; porthole die ; die design.目录摘要1目录31 绪论42挤压件的尺寸分析52.1 挤压机吨位的选择62.2外形尺寸的确定原则73模孔尺寸的合理计算83.1模具设计的技术条件及基本要求93.2普通型材模具的变化103.3 单孔挤压型材时的模孔配置103.4多孔挤压型材时的模孔配置134分流孔的形状、数目及其分布164.1舌型模的工作特点174.2舌型模的结构类型174.3分流桥的设计184.4 模芯（或舌头）的设计194.5 焊合室设计204.6 模芯的强度校核215模具造型图23致谢23参考文献241 绪论随着的社会发展,人们生活水平的提高,居住
6、环境也趋于高档化,环保性,新型隔热保温型材这一新概念产品也由国外传到国内。我国北方属于寒冷地区，冬季漫长，因此在铝合金窗的设计上，定要充分考虑保温、节能和利用太阳辐射热的问题。窗户是薄壁的轻质构件，是整个建筑保温、隔热、隔声的薄弱环节，普通单层玻璃窗的能量损失约占整个建筑物冬季采暖和夏季降温能耗的半以上，其隔声量也只有25dB左右，只有厚重外墙隔声量的一半。因此，窗户是改善室内冷热和噪音环境、实现建筑节能的重中之重。隔热断桥铝合金窗是由普通铝合金窗衍变而成的，它属于保温节能型高档产品。隔热断桥铝合金窗优异的保温、隔热以及隔声性能，主要体现在其中空玻璃和铝合金窗框采用隔热断桥技术。中空玻璃可以选
7、用普通中空玻璃(即本体中空玻璃)，也可以选用镀膜中空玻璃或低辐射中空玻璃。镀膜中空玻璃或低辐射中空玻璃的节能效果要比普通中空玻璃好得多，尤其是低辐射中空玻璃的节能效果最佳。低辐射中空玻璃具有自天将太阳辐射热吸收到室内(90%），晚上又能将远红外辐射部分反射回室内的性能5。铝合金窗框所采用的隔热断桥技术，就是将铝合金窗框分成三部分组成复合材料，即外部铝合金框、内部铝合金框以及连接内外铝合金框的中间芯子部分，而中间芯子部分即称为“隔热断桥”，它不仅强度和抗老化性能要满足铝合金窗的要求，而且必须是种极好的隔热材料。铝合金窗采用隔热断桥技术后，既可以克服铝合金固有的高热导率的缺点，同时又保持了铝合金的
8、易挤压成型、易加工、抗腐蚀、坚固美观和经久耐用等重要性能，再通过与中空玻璃和密封材料巧妙结合，人们就可以设计出节能效果优异的隔热断桥铝合金门窗。在铝合金隔热断桥窗引进我国的初期，国内的门窗公司主要是模仿国外门窗公司产品进行制作，比较注重型材截面尺寸是否合理、五金件的选用是否安全、窗排水是否顺畅等问题，但对保温方面的问题考虑不周，即使是形成了标准系列的断热窗（以下简称断热窗），主要的型材截面变化也不大。市场上现有产品设计过程中，忽视了断热窗存在的问题。为满足节能门窗的需要，提高铝合金断热窗的热工性能，在对断热窗的改进设计过程中，本人吸取市场上现有产品存在的问题，另外，再从产品的组成结构及材料上分
9、析，开发出一种新型的铝合金断热窗（以下简称新型断热窗）。 型材是挤压的主要产品，随着航空工业和其它工业部门的飞速发展，特别是建筑工业及民用事业的发展，对铝合金型材的要求不仅数量增加、规格扩大、品种增多，而且其形状日见复杂，并广泛用来制造承受重载的整体结构件。铝合金型材可分为普通型材和专用型材两大类。专用型材主要是指变断面型材、空心型材和壁板型材等。普通型材主要是指各种形状规格和各种用途的实心型材。普通型材的应用最广，品种规格最多，是最常见的铝合金型材。 普通型材主要用单孔或多孔的平面模来进行挤压。在挤压断面形状比较复杂，非对称性很强或型材各处的壁厚尺寸差别很大的型材时，往往由于金属流出模孔时的
10、速度不均匀而造成型材的扭拧、波浪、弯曲及裂纹等废品，因此，为了提高极压制品的质量，在设计型材模具时，除了要选择有足够强度的模具结构以外，还需要考虑模孔的配置，模孔制造尺寸的确定和选择保证型材断面各个部位的流动速度均匀的设计。在相同的条件下挤压同一种金属材料，采用正挤压、反挤压和复合挤压所需要的挤压力各不相同。一般情况下反挤压力比正挤压力大，复合挤压力略小于单向正挤压力或单向反挤压力。反挤压时，挤压件的壁厚越小，则所需要的单位挤压力就越大。但壁厚小到一定程度的数值后，单位挤压力会急剧升高。正挤压时，凹模与挤压件接触面积的单位挤压力远大于凸模的，使得凹模的受力较凸模更大，磨损更为严重。因此，正挤压
11、时的变形程度的最大值取决于凹模的极限载荷，在本文的设计中选用：正挤压1。2挤压件的尺寸分析挤压件的尺寸及偏差是由模具、挤压设备和其他有关工艺因素决定的。其中受模具尺寸变化的影响很大，而影响模具尺寸变化的原因有模具的弹性变形、模具的温升、模具的材料以及模具的制造精度和模具磨损等。目前, 铝型材的绝大多数的材质是纯铝或铝合金,本设计的挤压件材料为6063铝合金，根据挤压模具简明设计手册表2.8中查得，挤出入模角为（90120），挤出直径d0.1D（其中D是挤压筒的直径），坯料直径lo10D，挤出余料厚度b0.20.3mm。由挤压模具简明设计手册表2.10中查得，壁厚0.1，其尺寸精度范围在（0.0
12、30.075）mm。图中所示的零件厚度最厚为20mm ,宽为43mm。图（1）铝合金型材截面图图（2）型材立体图2.1 挤压机吨位的选择 挤压比是以数值表示模具实现挤压的难易, 一般来说挤压比10 至150 之间是可以适用的.挤压比低于10 , 产品机械性能低; 反之挤压比过高,产品容易出现表面粗糙或角度偏差等缺陷。实心型材常推荐挤压比在30 左右, 中空型材在45 左右,特别是硬铝合金挤压比希望在20 至30 之间。为了选择合适的设备，拟订合理的工艺，设计先进而合理的模具和工具等，都必须精确的计算挤压比的大小。 根据下面的公式计算出挤压比r为：其中A是铸锭的截面积；A1是挤压件的总面积；r根
13、据挤压比的数值；选择挤压机的吨位为600UST。2.2外形尺寸的确定原则模具的外形尺寸是指模子的外圆直径D和厚度H以及外形锥角。模具外形尺寸主要有模具的强度来确定，同时还考虑到系列化和标准化，以便管理和使用。具体来说，应根据挤压机的结构形式各吨位、挤压筒的直径、型材在模子工作平面上的布置、模孔外接圆的直径、型材断面上是否有影响模具各整套工具强度的因素来选择模具外形尺寸。为了保证模具必需的强度，我们用以下的公式来确定模具的外圆直径：D（0.81）D （2）模具的厚度H取决于制品的形状、尺寸和挤压机的吨位、挤压筒的直径以及模具和模架的结构等。在保证模具组件有足够强度的条件下，模具的厚度H应尽量薄，
14、规格应尽量少，以便于管理和使用。一般情况下，对于中、小型挤压机，取H为25-80mm，对于80MN以上的大型挤压机，H可取80-150mm。2.3标准化、系列化的必要性（1） 减少模具设计与制造的工作量，降低产品成本，缩短生产周期，提高生产效率；（2） 通用性大，互换性强，只需配备几种规格的模支承或模架，可节省模具钢，容易备料，便于维修和管理；（3） 利用标准化有利于提高产品的尺寸精度。2.4确定模具系列的基本原则（1）便于装卸，便于大批量生产，能满足大生产的要求；（2）能满足该挤压机上允许生产的所有规格的产品品种用模具的强度要求；（3）能满足制造工艺的要求。D=（0.8-1）D=60 （3）
15、表（1）模具外形标准尺寸表挤压机/MN挤压筒直径/mmD/mmH/mm/()7.512-1520355012520085,95115,130170,20070,320,37000,360,420,500420,500,650,800650,800,1100113,132148198230,330270,306,360,420300,420,570,670,880570,670,900,100016,3232,50,7040,60,8060,8060,8060,80,120,15080,120,150,200333366,1010,153模孔尺寸的合理计算 计算模孔尺寸时，主要考虑被挤压合金的化学成分，产品的形状、公称尺寸及其允许公差，挤压温度及在此温度下模具材料与被挤压合金的线膨胀系数，产品断面上的几何形状的特点及其在拉伸矫直时的变化，挤压力的大小及模具的弹塑性变形情况等因素。对于型材来说，一般用以下公式计算模孔尺寸： A=A+M+（K+K+K） （4）式中 A型材断面的公称尺寸； M型材公称尺寸的允许偏差； K对于边缘较长的丁字形、槽形等型
