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: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 (7)2.1挤压工艺流程 (7)2.2挤压工艺条件 (7)三、实心型材模设计 (9)3.1所要设计的实心型材制品 (9)3.2选坯和选设备 (10)3.3挤压力的计算 (11)3.4实心型材模具体结构设计 (12)3.5.实心模尺寸数据设计 (13)四、空心型材模设计 (18)4.1所要设计的制品 (18)4.2选坯和选设备 (18)4.3挤压力的计算 (19)4.4模组及模子外形尺寸确定 (20)4.5组合模相关参数的确定 (20)4.6 模子内形尺寸的确定 (23)4.7模孔工作带长度h g的确定 (24)4.8模芯的设计 (24)4.9上模凸台设计 (24)4.10定位销，螺钉 (24)4.11模子强度校核 (25)4.12零件图装配图 (26)五、总结与体会 (26)参考文献…………………………………………………26一. 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50—100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，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）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:表1:6063机械性能:（《铝合金及应用》）表3:常用挤压工具钢及其机械性能：二.总设计过程概论2.1挤压工艺流程:铸锭加热→挤压→切压余→淬火→冷却→切头尾或（切定尺）→时效→表面处理→包装→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550℃，下限温度为320℃，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，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400℃～450℃。

3）.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450℃～500℃，挤压过程温度控制在470℃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0.7～0.8ms。

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，本设计采用4Cr5MoSiV1作为模具的材料，热处理的硬度为HRC40～47。

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＝212.9mm2 型材外接圆直径D外＝43.86mm 现有设备：表4：3.2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）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：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：P=11.775×[（Dd）12－0.8 ]×D2×σbP——为单位挤压力，ND——挤压筒内直径，mmd——制品的当量直径，mmσb——某一挤压温度下材料的抗拉强度，MPa故P＝11.775×[（12516.46）12－0.8 ] ×1252×16.2 ＝5829.21KN换算成吨位：约595TP＜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。

模组的主要结构尺寸如图3模组尺寸如下表：表6：挤压模具的尺寸如下表：表7：3.5.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：D d×L d＝Φ120×400挤压比λ=57.612).模组及模子尺寸外形的计算图3：根据前面计算，从表6选取H2=100H3=60H1=30模子外形尺寸的确定（如下图4）图4：依据表7的数据可以确定d1=165㎜ d2=175㎜ ,及D外≤D外max）由表4知只有1630T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8最后选择成才率最高的91.5％对应的方案1 即1630T的挤压设备锭坯尺寸为：D d X L d＝Φ178×540mm挤压比λ＝67.014.3挤压力的计算:根据挤压力公式：P=11.775×[（Dd）12－0.8 ]×D2×σbP——为单位挤压力，ND——挤压筒内直径，mmd——制品的当量直径，mmσb——某一挤压温度下材料的抗拉强度，MPa故P＝11.775×[（18722.84）12－0.8 ] ×1872×16.2＝13750.3KN换算成吨位：约1403.1TP＜额定吨位1630T，设备选择符合要求，即所选设备理论可行4.4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H2=150H3=70H1=30模子外形尺寸简图如前图4依据表7的数据可以确定d1=250㎜ d2=260㎜＝L[P(2× [σb])]12，式中:H min——分流桥的最小高度L——分流桥两个危险断面的长度，经计算L＝mmP——作用在挤压垫片上的单位压力[σb] ——模具材料在温度下的许用应力。

在450～500°C下，对于4Cr5MoSiV1取[σb]＝1000MPa代入数据得：H min＝125[582（2× 1000）]12H min≈67.43mm由于上模厚度H上＝80mm＞67.43mm，故符合要求②分流孔道抗剪强度的校核τ＝Q q F q ≤[τ]Q q——分流桥面上的总压力；F q——分流桥受剪应力的总面积；[τ]——许用剪应力，τ＝(0.5～0.6) [σb]，450～500°C 下，对于4Cr5MoSiV1取[σb]=1000MPa代入公式有:故强度符合要求。

4.12零件图装配图(见图纸)五、总结与体会在两个星期的挤压模课程设计将近结束。

设计开始的前几天，袁老师跟我们讲解铝合金的应用，常用的加工方法，加工挤压模的基本结构，本次设计的步骤以及设计的注意问题，这些都对我本次课程设计提供了很大帮助，意义重大。

使我接触到了很多关于挤压模具设计的知识，比如一些挤压成型模具的基本结构等，并且学到了许多课本上学不到的关于铝合金材料的知识！设计过程中，除了最后三天画图以外，我每天准时来到制图室，即使老师有事没来也一样！在计算，设计过程中遇到过很多细节问题。

我积极地与同学们讨论，经过思考后还是不懂的问题就向老师请教。

在老师的指导下很多问题迎刃而解！另外，在绘图过程中也遇到一些问题，比如我这学期练习PROE软件比较多，但此次设计我用的是AUTO CAD，使我用些命令混淆了，导致绘图速度较慢，但后来随着画图的进行，情况逐渐好转，相信以后会更加熟练！本次设计我已经基本完成了，虽然存在之许多不足，需要一定的修改。

不过我通过这次设计，已经基本学会了如何设计一套挤压模具的基本过程，看着自己的劳动成果，感到很开心。

更重要的是，它使我对模具设计产生了强烈的兴趣，以后会在模具设计这方面继续加强！参考文献：【1】刘静安《铝型材挤压模具设计·制造·使用及维修》冶金工业出版社【2】刘静安《轻合金挤压工具与模具（上）》冶金工业出版社【3】中国机械工程学会李春胜《钢铁材料手册》江西科学技术出版社 2004.7【4】王树勋林法禹魏华光《实用模具设计与制造》国防科技大学出版社【5】马怀宪《金属塑性加工学—挤压、拉拔与管材冷扎》冶金工业出版社。