铝型材设计说明书全解文档格式.docx

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12266

27451

F0

锭坯尺寸

Φ90x270/320

Φ120X400/450

Φ178X540/600/660

Dd

Ld

冷床长

26m

32m

44m

填充系数

1.114

1.085

1.104

压余厚

20

25

30

最大挤压比

97.4

82

73.6

加

最大外接

工

圆直径

Φ65

Φ95

Φ147

范

围

挤一根最

小制品断72

150

372

面积

F制min

2

2.选坯和选设备

根据加工范围要求（F制≥F制min,及D外≤D外max）只有500T的可用，按成

才率最高的原则，进一步优化，计算列表

序

单重填

填

压余

切

挤

制品成品

成品

成材

号

wd

充

厚

压

长

数

重

率

（mm（mm

系

后

hy

余

比

L制

nx6

W制

）

数K

（mm）

（m）

（kg）

/Wd

度

的

（％）

Le

有

λ

效

Φ9

270

4.64

1.1

242

222

54.

13．

2×

3．89

83．8

5

14

65

51

6m

4％

320

5.50

287

267

16．

70．7

3％

最后选择成才率最高的

83.84％对应的方案1

即：

500T的挤压机设备

锭坯尺寸为：

DdLd=Φ90X270mm

λ=54.65

3.挤压力的计算

根据经验系数公式：

P11.775

D

0.8D2

b，D为挤压筒内径，d为制品等面积直径，

b为

d

某温度下坯料的抗拉强度，450℃下6063的b≈12MPa

带入数据求得：

P

11.775

95

0.8

952

12

253.8T

12.2

F＜额定吨位500T，设备选择符合要求，即理论技术可行

4.实心型材模具体结构设计模组的结构如下图

3

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。

模组的主要结构尺寸如图3

模组尺寸如下表

Φ1×

Φ2×

H

Φ160×

Φ180

Φ210×

Φ250

Φ310×

Φ350

×

190

240

340

H1

H2

80～90

90～100

110～150

H3

50～60

50～60

60～80

挤压模具的尺寸如下表

Φd1/d2×

h2

Φ135/Φ145

Φ165/Φ175

Φ250/Φ260

20～25

25～30

30～40

h1

12～13

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=95㎜锭坯尺寸：

DdLd＝Φ90×

270挤压比λ=54.65

2）.模组及模子尺寸外形的计算

4

根据前面计算，从表5选取

H1=20H2=90H3=60

模子外形尺寸的确定（如下图）

依据表6的数据可以确定

d1=135㎜d2=145㎜h1=12㎜h2=25㎜

3）模子内形尺寸的确定

挤压比λ=54.65＜λMAX，故不需要多孔挤压

确定模孔尺寸：

由公式

外形尺寸AA0（1C）C为裕量系数△为尺寸公差

则A＝30（1＋0.0085）+0.6=30.855mm

壁后尺寸SkSC2

C2＝0.05-0.15薄壁取上限，后壁取下限，本设计取0.1

则Sk＝2＋0.2+0.1＝2.3mm

型材的圆角及圆弧没有偏差要求，故可按名义尺寸设计

由于这种角材在挤压的过程中由并口现象，角度取91°

0.05

制造偏差为mm，主要尺寸如下图

0.02

4）孔形在模子端面位置的确定

（由于本型材为等壁厚的型材，故型材的几何重心在置模子的中心）压力中心的计算

（以左下端点为坐标原点）算得x=8.47

y=8.47

5）工作带长度的确定

铝合金工作带一般最短可取2.5～3.0mm，最长可取8～10mm由于是等壁厚型材，故工作带长度h定各处相等，本次设计取h＝4㎜，如下图：

6

6）阻碍角

由于h定≤10～15㎜，故不采用阻碍角

7）模子强度的校核

本设计为L型薄壁型材，故模子的强度校核可以忽略

8）画图，如下图：

四.空心型材模设计

1.所要设计的制品

本设计制品的的牌号为I513回型管具体参数为

B=50.8H=38.1T=1.4重量：

0.653Kg/m

具体如下图

7

图6

2.选坯核选设备

制品的截面积：

F制＝241mm2模孔外接圆直径D外＝63.5㎜

根据加工范围要求（F制≥F制min,及D外≤D外max）由表3知只有800T的可用

按成才率最高的原则，在进一步计算优化，计算列表如下表7

序D0

单重

制

成

成材率

号（F0

品

W制/Wd

（mm

（kg

1Φ1

120

400

12．1.0

369

344

50.

17.

2X6

7.8

64.2

85

9

Φ1

450

13．1.0

415

390

19.

3X6

11.

85.6

73

8

75

85.6％对应的方案

即800T的挤压设备

DdXLd=Φ120X450mm

λ=50.90

3.挤压力的计算根据经验系数公式

P=α*Kf（㏑λ+4υL/D）F=A*P

α表征挤压难易程度的经验系数，对于空心型材取α＝1.1～1.5,本设计取α＝1.3

P――为单位挤压力，MPa

F――为最大挤压力,N

A――挤压筒内孔的面积，mm2

λ――挤压系数

Kf－――材料在挤压温度下的变形抗力（查表），MPaυ――摩擦系数

L――铸锭敦粗后额长度，mm

Kf查表取16

υ取0.30

故P=1.3×

16（㏑50.90+4×

0.30×

415/125）=164.6MPa

F=164.6×

∏×

1252/4=2.02MN

换算成吨位：

约202T

F＜额定吨位800T，设备选择符合要求，即所选设备理论可行

4.模组及模子外形尺寸确定：

模组尺寸结构简图如前图3所示根据前面计算，从表6选取

H1=30H2=100H3=50

模子外形尺寸简图如前图4依据表6的数据可以确定d1=165㎜d2=175㎜h1=12㎜h2=88㎜

因为本设计采用孔道式分流组合模

故：

取H上＝48H下＝40模垫厚10㎜

5.组合模相关参数的确定：

1）.分流孔的个数取4个，形状为扇形

2）．扇形面积的确定：

因为分流孔面积与制品断面积的比值∑F分/F型＝K,K即为分流比，，一般K对于空心型材时，取K=10～30。

本设计取K=10

分流孔的面积∑F分＝K.F型=10×

241=2410mm2且分流孔面积的大小按Fmax/Fmin=fmax/fmin

其中,F---分流孔的面积,f----相应型材面积

∑F分＝Fmax＋Fmin

故Fmax＝711.2.Fmin=493.83）.分流孔位置的确定

①分流孔中心圆的直径D分＝0.7D0=0.7×

125=87.5

②暂时先取其外接圆直径为100

③确定a，α，β的大小如图

图7

α

β

依据经验a一般取2～5㎜，有的取8㎜.本设计取8㎜

图8

关于α的

计算，由上图知

h=H/2+8=38.1/2+8=27.05㎜

Fmax=f扇－f三角形得

α≈47.4°

同理

关于β的计算，由下图知

b=B/2+8=50.8/2+8=33.4㎜

Fmin=f扇－f三角形得

β≈42.8°

图9

10

4）.分流孔的形状

分流孔由一定的倾斜锥度，，这样可以改善焊缝的质量，孔道锥面与其轴线的夹角为2°

～4°

，本设计取4°

5）.分流桥

分流桥的宽窄和模具的强度以及金属的流量有关，从增大分流比，降低挤压力来考虑，分流桥的宽度B应该选择小些，但为了改善金属流动的均匀性，模孔最好受到分流桥的遮蔽，则B应该选择得宽些，一般取：

B=b+（3～20）㎜

本设计采用倒梯形结构，取B=26见下图

图10

6）.焊合室

焊合室的形状和大小对焊缝的质量有很大的影响。

按经验公式：

Φ95～130㎜h=10～15㎜

本设计取h=14，形状为碟形如图：

图11

11

6.模子内形尺寸的确定工件及模具如图所示图12

模具图如下

图13

按经验公式A=A0+KA0

A--制品外形的模孔尺寸

A0－制品外形的公称直径

K-经验系数，由于本设计争对6063合金，取K=0.012

得HK=38.1+0.5=38.6,BK=50.8+0.6=51.4

制品型材壁厚可由经验公式B=B0+△确定

由于B0=1.4㎜.本设计△＝0.1

故Tk=1.4+0.1=1.5㎜

7.模孔工作带长度hg的确定

由于本型材制品的对称性较好，外形相对较小，一般可取2～6㎜，生产实践中

对铝合金常用6～15㎜

本设计取hg＝6mm

8.模芯的设计

一般伸出下模工作带3－5mm，本设计取4mm，模腔外形按空心型材的空心部分确定。

9.上模凸台长取21mm用.于装配定位

10.定位销，螺钉按GB标准选取标准件

定位销的直径取Φ8，螺钉采用M10,具体说明见装配图

11.模子强度校核：

这种模子在工作时承受载荷最不利的情况是分流孔道和焊合室尚未进入金属和

金属充满焊合室以后流出模孔之际，故强度的校核主要是争对模子的分流桥，模桥的弯曲应力和抗剪强度：

分流桥弯曲应力校核

Hmin=L√p/2*√[σb]

式中:

Hmin=分流桥的最小高度

L分流桥宽度,经计算L=20.6

13

P挤压机的最大的比压

[σb]模具材料在温度下的许用应力.在450~500℃下,对于3Cr2W8V取[σ

b]=1000Pa

代入数据得

Hmin≈7.0

由于上模厚度H上＝48＞7.0

故符合要求

②分流孔道抗剪强度的校核

τ=P/n*F≤[τ]有:

τ=（0.5~0.6）[σb],在450~500℃下,对于3Cr2W8V取[σb]=1000PaP挤压机的公称压力

n分流孔的数目:

F.以分流孔间的最短距离为长度.以模子厚度为高度所形成的面积代入公式有:

τ=1.28÷

4÷

0.0206÷

0.048=323.6≤500MPa

故强度符合要求

12．零件图装配图见图纸