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1、一. 题目:铝合金型材挤压工艺及模具设计二. 设计基本内容:设计一件实心型材制品和一件空心型材制品的工艺工艺过程及模具设计，包括挤压工艺参数，模具结构，制造工艺等要求三. 完成后应缴的资料:课程设计说明书一份实心型材模零件图空心型材模上模零件图空心型材模下模零件图空心型材模装配图四. 设计完成期限:2007年6月11日2007_年6月22日指导老师签发日期教研室主任 批准日期 课程设计评语:成绩:设计指导教师年月日目录一、绪论 4二、总设计过程概论 72.1挤压工艺流程72.2挤压工艺条件7三、实心型材模设计 93.1 所要设计的实心型材制品93.2选坯和选设备103.3挤压力的计算113.4
2、实心型材模具体结构设计123.5.实心模尺寸数据设计 13四、空心型材模设计 184.1 所要设计的制品184.2选坯和选设备184.3挤压力的计算194.4模组及模子外形尺寸确定204.5组合模相关参数的确定204.6模子内形尺寸的确定234.7模孔工作带长度hg的确定 24244.8 模芯的设计4.9上模凸台设计 244.10定位销，螺钉 244.11模子强度校核 254.12零件图装配图26五、总结与体会 .26参考文献 26绪论 近 20 年来，随着建筑行业的高速发展，我国民用建筑铝型材工业也从无到 有，从弱到强地迅猛前进。至今，广东省的建筑铝型材产品已约占全国的三分 之二左右，铝型材
3、的生产能力超过社会的需求，如何提高产品质量，降低成本 是取得市场竞争胜利的关键环节。铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变 形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达 50100 年），回收性好， 可回炉重炼。 6063 合金中的主要合金元素为镁及硅，具有加工性能极佳，优良 的可焊性，挤出性及电镀性，良好的抗腐蚀性，韧性，易于抛光，上包膜，阳 极氧化效果优良，是典型的挤出合金，广泛应用于建筑型材，灌溉管材，供车 辆，台架，家具，升降机，栅栏等用的管，棒，型材。多年来世界各国均采用 6063 铝合金（铝合金近百种）作为门窗框架。主要是为了该金属表面阳极氧化 效果好
4、，开始阳极氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主 体颜色在国内用了十多年。铝材在挤压过程中，如挤压模具不是很好或模具挤压铝材过多，铝材表面 会产生挤压痕，用手可能触摸到铝材表面不平，因此，在现代化大生产中实施 挤压加工技术，其成败的关键是模具，模具设计以及其质量，事关产品的质量， 成本。在挤压设计的过程中挤压工艺条件：应考虑挤压温度、挤压速度、润滑、 模具（种类、形状、尺寸等）、切压余、淬火、冷却、切头切尾等多方面的因素。 其中，选择挤压筒直径 D0 是一个最核心的问题，有以下的选择原则： 1）保证 产品表面质量原则； 2）保证挤压模强度的原则； 3）保证产品内在质量的原则；4）
5、经济上的优化原则生产成本最低；成材率最大；产量最高。这次的设计任务是设计一个实心型材和一个空心型材模，实心型材模采用单模，空心型材模采用分流组合模，挤压制品所有的材料是6063。由于其强度高，质量轻，加工性能好，在退火状态下，该合金有优良的耐蚀性及物理机械 性能，是一种可以时效强化的 AL-Mg-Si系合金，广泛应用于基础性建筑行业以 及一些机械制造业。其化学成分表示如下：6063AL 的成分：GB/T3190-1996 :表1:牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其它元素每种总量60630.20.6w0.350.100.100.450.90.100.100.100.050.156063机械性
6、能：（铝合金及应用）表3：常用挤压工具钢及其机械性能:钢号成分（）试验温度oCb/MPa0.2/MPa/%/%HB热处理工艺0.55C30011509904711.03518501.51M n40010108606111.1311oC5CrMnMo0.67Cr5007806908617.5302油淬600 oC0.26Mo6004304108426.7235回火0.30C30042911000.23Cr40015201373429C在油中淬3Cr2W8V8.65W500143013635.6405火，550 C0.29V6001280158.3325回火0.37C4.74Cr400136012
7、3049610501.25Mo45013001135527C4Cr5MoSiV11.05Si50012001025569油淬第一次1.11V550105085558120.29 Mn6008257106710回火600C二.总设计过程概论2.1挤压工艺流程：铸锭加热 t 挤压 t 切压余 t 淬火 t 冷却 t 切头尾或(切定尺)T时效T表面处理T包装T出厂2.2挤压工艺条件：1) .铸锭的加热温度6063铝的最高允许加热温度为550C，下限温度为320C，为了保证制品 的组织，性能，挤压时锭坯的加热温度不宜过高，应尽量降低挤压温度。2) .挤压筒的加热温度模具的成分多为合金钢，由于导热性差，
8、为避免产生热应力，挤压前挤压 筒要预热，为保证挤压制品的质量，并且具有良好的挤压效应，挤压筒温度可 取 400C 450 Co3) . 挤压温度 热挤压时，加热温度一般是合金熔点绝对温度的 0.75 0.95 倍，本设计挤 压温度为450C500C，挤压过程温度控制在 470C左右。4) . 挤压速度考虑金属与合金的可挤压性，制品质量要求及设备的能力限制，本设计的 挤压速度取 0.7 0.8m/s 。5) . 工模具的润滑因本设计采用热挤压，故不采用润滑。6) . 模具模具应具有足够的耐高温疲劳强度和硬度，较高的耐回火性及耐热性，足 够的韧性，低的膨胀系数和良好的导热性，可加工性，及经济性，本
9、设计采用 4Cr5MoSiV1作为模具的材料，热处理的硬度为 HRC447。7) . 切压余根据所选的设备而定。8) . 淬火本工艺过程中，制品挤出后可通过设置风扇对制品进行吹风来达到风淬的 目的。9) . 冷却 直接露置在空气中冷却，达到自然时效的目的。10) . 切头尾因头尾组织性能不均匀， 为保证产品质量，本工艺过程统一去头尾各 300mm。三 . 实心型材模设计3.1 所要设计的实心型材制品 :本制品的形状和尺寸如下图 1 ：牌号（XC311制品的截面积F制=212.9mm型材外接圆直径。外=43.86mm现有设备:表4:设备吨位500T800T1630T挤压筒直径D095125187
10、挤压截面积F070851226627451锭坯尺寸Ddx Ld 90x270/320 120x400/450 178x540/600/660冷床长26m32m44m填充系数1.1141.0851.104压余厚202530最大挤压比97.48273.6加工 范 围最大外接圆直径6595147挤一根最 小制品断 面积F 制 min721503723.2选坯和选设备：根据加工范围要求（F制F制min,及D外WD外max）有500T、800T可选，按成材率最高的原则，进一步优化，计算列表： 表5：序号D0(F0)Dd(mm)Ld(m重 w 创 ) 单 W 根填充系数K填充 后长 度Ld压余厚hy(mm
11、 )切压余后 有效 长度Ld ”挤压比入制品长L制(m)成 品 数 nx6(m)成品重W制(kg)成材率W制/Wd(%)195902704.621.1142422022233.297.391X63.4474.40%295903205.471.1142872026733.298.891X63.4462.77%312512040012.201.0853692534457.6119.823X610.3284.95%412512045013.731.0854152539057.6122.473X610.3275.38%最后选择成材率最高的84.95 %对应的方案33.3挤压力的计算：根据挤压力公式：1
12、/2 2P = 11.775 x (D/d) 0.8 x D bP为单位挤压力，ND挤压筒内直径，mmd制品的当量直径，mm(T b某一挤压温度下材料的抗拉强度，MPa丄.1/22故 P= 11.775 x (125/16.46 ) 0.8 x 125 x 16.2=5829.21KN换算成吨位：约595TPV额定吨位800T,设备选择符合要求，即理论技术可行。3.4实心型材模具体结构设计模组的结构如下图图2:1.模子2.模垫3.前环4.后环5.保护垫板6.前机架7.模座8.模套9.剪刀10.挤压筒模组的结构：对于不同吨位的挤压机，下图中的主要结构尺寸都是配套设置的，可以从有关资料中查得。模组
13、的主要结构尺寸如图3模组尺寸如下表：表6：设备吨位500T800T1630T1X2X H 160XO 180210X250 310XO 350X 190X 240X 340H1203030H280 9090 100110 150H350 6050 6060 80挤压模具的尺寸如下表:表7:设备吨位500T800T1630T d1/d2 135/ 145 X 20 25165/ 175X 2530 250/ 260X 30 40hi1212 1312 133.5.实心模尺寸数据设计1) .选坯和选择设备根据前面的计算挤压筒内直径D0=125mm锭坯尺寸：Dd x Ld=O 120X 400挤压比入=57.612)
