铝型材挤压模具设计实践

《铝加工》 工装设备与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 20031~-4总第151期 铝型材挤压模具设计实践 薛荣敬 赵 云路 。 (1．沈阳航天新光集团，2．沈阳新光模具公司；辽宁 沈阳 110043) 摘要：本文是过去从事铝型材挤压模具设计和生产的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 总结 ，可供从事铝型材模具设计及生产的技术人员参考。 关键词：铝型材 ；挤压模具；设计 D esign and Practice of Extrusion Die for Alum inttm ProfihOr um 1num otiles XUE Rong—jing ZHAO Yun—lu (1．Xinguang Group，Shenyang Aerospace Company； 2． Shenyang Xinguang Die Firm， Shenyang， Liaoning 110043) Abstract： The design and production experience of extrusion die for aluminum profiles are summaTized in the paper· It can give a reference to the technicians who carry on the design and production of extrusion die for alminum profiles· Key words： aluminum profiles；extrusion die；design 1 概念 1．1 挤压型材分类 ： (1)实心型材 ：整个形状均无孔，如图1所 示 。 。 意均 (2)中空型材 ：型材有孔，如图2所示。 ◎ 匿 圈2 空心型材示意图 收稿日期：2003—05一ld 作者筒介：赵云路(1942一)，辽宁人，金属压力加工专业，教授 级高工。 ·26· 1．2 铝型材合金的分类 (1)软合金 软合金具有高的挤压性能，如5005，6063， 6061。 (2)硬合金 硬合金具有低的挤压性能，如7A04，2A12， 2A06。 1．3 挤压模 (1)实心模的种类、结构和名称 ，如图1所 示，实心模看起来象一块模片，用于实心型材的挤 压 。 (2)中空模 如图2所示，中空模需由前模和后模组成。 2 模 口和布局 从事模口布局有各种限制，设计时必须充分考 ； ， ， { 《 ％ {冀 ； ? ～ 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003M24总第151期 工装设备与工程 《铝加工》 虑这些限制。下面详细叙述这些限制。 2．1 挤压比 挤压比是以数值 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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l0，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·C-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，计算方法如 下 ： 挤压比： 算准重量：挤压筒面积×铝的比重 (kg／m) 表1 挤压筒直径与算准重量表 挤压筒直径(ram) (2j150 (2j226 (2j282 (2j336 挤压筒截面积(era。) 176．6 401．0 624．6 886．0 算准重量(kg／m) 47．5 108．2 169．0 240．0 2．2 外接圆 如图3所示，当模 口布局确定后 ，以模子中心 至模口划一个外接于模口的圆，称为外接圆。 关于挤压简直径对外接圆的限制与模子尺寸对 外接园的限制一样，必须慎重考虑。其相关数值见 表2、3。 一 簟孔囊 多孔囊 圈3 外接圆示意图 表2最大外接圆与挤压筒直径(ram) 挤压筒直径 (2j150 (2j180 (2j226 (2j282 (2j336 O2oo 软合金 120 155 2Ol 257 3ll 175 硬合金 ll2 l42 188 244 2l8 162 表3 最大外接圆与模具尺寸 7 8” 9” 10" l1” 12" 13” 14" 1 模具尺寸 152 ． 4 l78 203 228．6 254 279 304 330 355 381 实孔模 89 1O6 124 l41 153 173 191 216 241 267 多孔模 101 118 136 153 168 185 203 228 253 279 2．3 多孔模内部布局的最小尺寸 如图4所示 ，多孔模布局必须控制在虚线之 外，即模口间桥最小为28ram。 圈4 多孔模布局示意圈 2．4 模口的方向 (1)模口方向的布置必须尽量使型材的装饰 面与出料台接触最小。只要总体布局允许，型材的 装饰面必须向上。 (2)必须考虑防止凸出腿在出料台上产生变 形 。 (3)只要在设计上没有困难，最薄的截面积 部位应排列在模子的中心。 3 样板 设 计 模具在挤压时受弯、剪、压等复杂抗力的作 用，挤压时模温升高到530℃左右，引起材料和模 口两者都膨胀 ，从而确定样板尺寸时必须考虑其收 缩量。设计样板的基本要求如下： (1)样板的图样绘制应与批准的图纸相符 合 。 (2)角和交点的尺寸都要算出，以节省模具 制造工人在工作中进行不必要的计算所花的时间和 劳动。 (3)计算中小数点后第三位，按四舍五入的 原则处理，尺寸精确到小数点后第二位。 (4)只要计算落入产品给予的容差之内，可 将舌头塌陷量 (裕度量)和模具偏移量 (裕度量) 相加，从而使制图简要一些。 3．1 收缩量 虽然不同材料的挤压收缩量有少许区别，但通 常对所有尺寸均按1 计算。例如批准图纸尺寸为 50ram，则样板尺寸为50．50ram(增加l ) 3．2 拉伸量 挤压型材需拉伸矫直。一般挤压情况下，拉伸 量不予考虑 ，但对5bs类材料应给0．5％左右的拉伸 ·27· 维普资讯 http://www.cqvip.com 《铝加工》 工装设备与工程 2003N94总第151期 量，因为这种材料需要考虑拉伸量。例如，5bs类 材料的准图纸尺寸为100ram，计算样板尺寸时应 加收缩量1．0ram，拉伸量 0．5ram，合计101·5ram。 3．3 舌头塌陷量 挤压时带舌头模具受弯曲应力而变形，因此变 a,----K(AB) al—K(AC) 形量必须在样板尺寸上予以补救。 图5为带舌头的基本形状。任何模子均由这些 几何 要素组 成 ，其舌头的塌陷量的计算如图5所 示 。 aI=K(AB) al；K(( ) 一K(EF) 一K(OH) 圈5 型材舌头基本形状 3．4 凹入腿 与舌头塌陷量不同，样板尺寸决定于自舌头顶 的长度L。如图6所示 ，B值为负值 ，常数值K在1／ 200至1／300之间。 圈6 凹入腿示意图 8一KL 3．5 模具偏移量 挤压时全部支承工具 弯曲 ，引起模 口变形，其 变形度称为模具偏移量 ，其值由模口的整长来决 ·28· 定 ，样板变为图7和图8形状，其a值为L／1000，这 仅适用于一孔和两孔非空·5-模。 3．6 扩张角 当模 口厚时，在模口拐角处金属流动非常困 难 ，样板变为图9所示形状，其参数按表4。 图7 单孔模具 维普资讯 http://www.cqvip.com 2o03№4总第l5l期 工装设备与工程 《铝加工》 1 ． · l l t二 I I l 一～ 一 ————． ：．- ．j 斜坡 ／ ～ 图8 双孔模具 l I 1 ● × ’ ·I皇f 醚 ．-1．一l’ Y X 图9 扩张角示意图 表4 图9参数表(mm) T lO 20 3O 4O 50 60 7O 80 × 3．O 6．0 9．0 l2．0 l5．0 l8．0 21．0 24．0 Y O．O5 O．1O O．15 O．2O O．25 0．3O O．35 O．4O 3．7 样板间隙 如图l0所示，加工模口较样板每边加大0．05～ 0．06mm，特别是当舌头形状的内尺寸是重要的尺 寸时，如规定容差和配合容差等，样板间隙需加0． 12mm。 ① @ 图l0中，①虚线为模口，②实线为样板⑧为内 尺寸，④对重要的尺寸，间隙应加0．12ram。 4 工作 带 根据过去的经验，挤压时金属在挤压筒中心流 动是非常容易的，但是逾接近挤压筒内壁处，金属 的流动性逐渐降低。同样地，当模口与模子中心距 离相同，金属经过模口的流动性几乎没有例外地与 模口的相关尺寸成正比。计算模子工作带时，首先 按上述基本原理考虑，模口布局，然后按照模口尺 寸和模子中心的距离确定工作带。 4．1 确定工作带的方法 (1)当模口均匀时，最小工作带由距模子中 心距离最大的位置而定，反之，当模口不均匀时， 最小工作带由最薄部分即模子厚度最小的部位确 定 ，以模具 中心为 圆心 ，每隔12．5mm划一个 圆 ， 直至整个模口均包容在圆上。 (2)在等截面厚度的情况下，离模具中心最 远的截面的工作带定为2．5mm，往模心相交一个 圆增加0．5mm，与此相似，在截面超过四个孔的 情况下，每经过两个圆加0．5mm。 (3)在变截面厚度的情况下，应从最薄截面 开始按表5所示来修正厚度确定工作带厚度。与等 厚度情况下相同，圆标度同时给予考虑，模具中心 的相对位置与相对厚度。 引证一个例子来说明，当两个位置在一个相同 的圆上，换句话说，当他们与模具中心等距离，第 一 位置厚度是2．Omm，第二位置厚度是4．Omm， 它们校正厚度按上表转换成第一位置为2．5mm， 第二位置为5．5mm。第二位置工作带变为第一位 置工作带的2．2倍。 (4)凸出腿端工作带为通常情况下相应工作 带 的五分之四 。 (5)当截面厚度很不均匀时，其计算公式如 下 ： 平均厚度一 差秦 (6)修正工作带取0．5mm或其倍数。 4．2 工作带的协调 (1)相邻工作带之间的差异不大于6ram时， 按4．5mm协调 (2)相邻工作带之间差异大于6mm时，工作 ·29· 维普资讯 http://www.cqvip.com 《铝加工》 工装设备与工程 2003N9-4总第151期 带长度从大的工作带到 小的工作带选从6mm到 8ram。 4．3 工作带的下挖 为获得现定的工作带的深度需要工作带下挖， 下挖过多模具工作强度减弱。反之，下挖过少，将 造成挤压产品上的条纹 (拉痕)和粘附 (粘模)， 表6是 满意的下挖量 。 5 斜 度 最满意模口斜度必须能够充分地支承模子不被 压坏 ，设计者还必须考虑便于加工。 表5 变截面厚度情况下的修正厚度 平均厚度 工．0 工．5 2．0 2．5 3．0 3．5 4．0 4．5 5．0 6．0 7．0 8．0 9．0 l0．0 - L L L L L _ _ 修正厚度 1．0 1．5 2．5 3．0 4．0 4．5 5．5 6．5 7．5 9．5 l2．0 l4．5 l7．0 20．0 (1)应准备总角度为10。、6。和3。三种刃具， 分别用于各种形状，斜度应在图低上标明，标明斜 度的例示如图11。 (2)尽可能采用10。刃具 ，斜度为5。 (3)特别是对舌头内边宽度窄，安排0。或0， 5。斜度。 (4)在一个截面内有小舌头情况下，需用1．5 。斜度。 6 有孔 型材模 具 表6 工作带的下挖量(ram) 舌部截面 工作带长度 除舌部外其它截面 oo～loo范围 超过l5o 2 0．1～ 0．4 0．1～0．4 0．3～ O．7 3 0．25～ 0．4 0．3"--0．5 0．4～ 1．0 4～ 6 0．25～ 0．4 0．4～ 0．7 0．4～ 1．5 6～ 5 0．25～O．4 0．4～ 1．2 0．4～ 2．5 图儿 斜度示倒 如图l2示 ，有孔型材模具设计普遍应考虑以下 几点： ·3O· 圈l2 有孔模材模具示侈l (1)与无孔型材模具不同，有孔型材模具不 需考虑模具的偏移量。 (2)心子中心布局在模子中心为一条法则。 (3)从后模面至心子螺旋槽和内棱角应下陷 到 1．5ram～3．Omm。 (4)桥 垫 与 心子 间距 离 不 得 少 于20～ 25ram 。 (5)焊接室的深度在12．5~--19mm。 (6)心子较后模最高工作带长3．0--,5．Omm。 (7)对于 围绕空腔周围的厚度 ，样板的尺 寸 数应加大0．03mm。 6．1 进料口的均衡 如 图13所示 ，四个桥的进料口A、B、C、D和四 个桥垫应布置得彼此尽量接近相等。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003N~-4总第151期 工装设备与工程 《铝加工》 6．2 工作带 (1)与无孔型材模具不同，模子中心距离对 有 孔型材模具的作用没有 对无孔 型材 模具 的作用 大。 (2)恰好在桥下的壁的最小工作带应不小于 3．0ram～ 4．0ram 。 (3)在变厚度情况下，工作带只按厚度比例 计算，计算值是下列常数的乘积：位于桥下的实心 壁厚度为1．2～1．5倍，位于进料口内的实心壁厚度 为1．5～2．O倍。 (4)在腿的末端或内边角处金属流动非常困 难，因此，这些部位采用短工作带。内边角为金属 不易到达处，最小工作带用于 内边角。如图14所 7／ 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 三，即 ：铸锭加热一挤压一碾头一拉拔一淬火一 自然时效 一 取样一检查一切成品一包装一交货。 2．2 冷变形量的确定 从表4的数据可以看出，随着变形量的增加棒 材强度也随着增加，2组和3组的各项数值比较接 近，在力学性能满足要求的情况下，冷变形量尽量 小一些，以便减轻拉伸等设备的负荷。因此，选 7％的冷变形量比较合理。 2．3 热处理 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 的确定 从表3的各项数据可以看出，最佳的热处理制 度为：淬火温度505土5℃，保温时间60min，淬火 介质为水。 3 结 论 3．1 2007合金高进度棒材最佳生产工艺为：挤压一 拉伸一淬火； 3．2 2007淬火工艺为：505+5~3；保温时间根据规 格确定 ； 3．3 2007合金高进度棒材的冷变形量控制在7％左 右 ； 3一 加强对废料的科学管理，防止环境污染。 参考文献 [1]王祝堂，田荣璋．铝及铝合金加工手册[M]．长沙：中南工 业大学 ，1989 [2]刘静安．轻合金工模具设计与翻造[M]．北京；冶金工业 出版社 ，1990 ·33· 维普资讯 http://www.cqvip.com