铝型材设计说明书全解
模组尺寸如下表
设备吨位
500T
800T
1630T
Φ1×Φ2×H
Φ160×Φ180×190
Φ210×Φ250×240
Φ310×Φ350×340
H1
20
30
30
H2
80~90
90~100
110~150
H3
50~60
50~60
60~80
挤压模具的尺寸如下表
设备吨位
500T
800T
1630T
Φd1/d2×h2
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)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
序号
(mm)
(mm)
单重wd
填充系数K
填充后长度Le
压余厚hy
(mm)
切压余后的有效长度Ld
挤压比
λ
制品长
L制
(m)
成品数
nx6
(m)
成品重
W制(kg)
成材率
W制/Wd
(%)
1
Φ95
Φ90
270
4.64
1.114
242
20
222
54.65
13.51
2×6m
3.89
83.84%
2
Φ95
Φ90
320
5.50
1.114
287
20
267
54.65
16.25
2×6m
3.89
70.73%
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: =Φ90X270mmλຫໍສະໝຸດ 54.653.挤压力的计算
根据经验系数公式:
, D为挤压筒内径,d为制品等面积直径, 为某温度下坯料的抗拉强度,450℃下6063的 ≈12MPa
壁后尺寸
=0.05-0.15 薄壁取上限,后壁取下限,本设计取0.1
则 =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°
制造偏差为 mm,主要尺寸如下图
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)
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,本设计采用4Cr5MoSiV1作为模具的材料,热处理的硬度为HRC45~50
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
加工范围
最大外接圆直径
Φ65
Φ95
Φ147
挤一根最小制品断面积
F制min
72
150
372
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
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
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
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℃,挤压过程中温度控制在450℃左右
4)挤压速度
带入数据求得:
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
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
二.总设计过程概论
1.挤压工艺流程:
铸锭加热→挤压→切压余→淬火→冷却→切头尾→切定尺→时效→表面处理→包装→出厂
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
图1
牌号XC111(L型)
制品的截面积F制=116.4
模孔外接圆直径D外=46.28mm
现有设备(如下表):
设备吨位
500T
800T
1630T
挤压筒直径
Φ95
Φ125
Φ187
挤压截面积
7085
12266
27451
锭坯尺寸
Φ90x270/320
Φ120X400/450
Φ178X540/600/660
冷床长
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
序号
D0
(F0)
Dd
(mm)
Ld
(mm)
单重wd
填充系数K
填充后长度Le
压余厚hy
(mm)
切压余后的有效长度Ld
挤压比
λ
制品长
L制
(m)
成品数
nx6
(m)
成品重
W制(kg)
7)切压余
根据所选的设备:500T,切压余厚为20mm;800T,切压余厚为25mm
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
本工艺过程统一去头尾各300mm
三.实心型材模设计
1.所要设计的实心型材制品
本制品的形状和尺寸如下
Φ135/Φ145×20~25
Φ165/Φ175×25~30
Φ250/Φ260×30~40
h1
12
12~13
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 =95㎜ 锭坯尺寸: =Φ90×270
挤压比λ=54.65
2).模组及模子尺寸外形的计算
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 C为裕量系数 △为尺寸公差
则A=30(1+0.0085)+0.6=30.855mm