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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..《铝型材挤压模具知识》铝型材挤压模具知识所谓挤压,就是对放在容器(挤压筒)中的锭坯一端加以压力,使之通过模孔成型的一种压力加工方法。3):1)金属正向流动的挤压焊合管材、空心型材正向热挤压1-挤压杆;2-挤压垫;3-挤压筒;4-上模;5-下模;6-锭坯;7-)金属反向流动的挤压通过挤压筒传递压力通过坯料传递压力同上图,运动构件不同用三个可拆卸模挤压阶段变断面型材的示意图3)正向和反向的联合挤压a-挤压基本型材部分;b-挤压过渡区;c-挤压大头部挤压筒、坯料、:优点:1)固定针挤压1)具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图,金属可以2)随动针挤压发挥其最大的塑性。因此可以加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料。也可以用挤压法先对锭坯进行开坯。2)还可以生产断面极其复杂的,以及变断面的管材和型材。3)具有极大的灵活性。在同一台设备上能够生产出很多的产品品种和规格。只需要更换相应的模具就可。4)产品尺寸精确,表面质量高。无缝管材正向热挤压(a)固定针挤压;(b)随动针挤压缺点:1-挤压杆;2-挤压垫;3-挤压筒;4-挤压模;5-锭1)金属的固定废料损失较大,要留压余和有挤压缩尾。坯;6-挤压制品;7-挤压针2)加工速度低。3)工具消耗较大。-1-:..《铝型材挤压模具知识》挤压法非常适合于生产品种、规格和批数繁多的有色相反的两次变形,其弯角由外层向内逐渐减少,而中心线金属管、棒、型材,以及线坯等。在生产断面复杂或壁薄的纵向线不发生变形;的管材和型材,直径与壁厚之比趋近于2的超厚壁管材,4)在变形区内,横向线弯曲,中心部分超前,越接近出以及脆性的有色金属和钢铁材料方面,挤压法是唯一可行口面其弯曲越大。的压力加工方法。5)存在两个难变形区,一般称为死区。发展概况:,其中包括各a挤压方法种具有复杂外形的型材、逐渐变断面型材和阶段变断面型材、大型整体带筋壁板及异形空心型材。挤压型材的最大宽度可达2500mm,最大断面积可达1500平方厘米,最大长度可达25~30m,最重可达2t左右。超高精度的型材,,最精公差可达±。薄壁宽型材的宽厚比可达150~300以上,带孔空心型材的孔数可达数十个之多。。a阶段为开始挤压阶段(填充挤压阶段)b阶段为基本挤压阶段(平流挤压阶段)a-正向挤压;b-反向挤压;c-活性摩擦挤压c阶段为终了挤压阶段(紊流挤压阶段)挤压时坐标网格变化示意图一般来说,反向挤压比正向挤压流动均匀,润滑挤压比不润滑挤压流动均匀,冷挤压比热挤压流动均匀,有效摩擦挤压比其它挤压方法流动均匀。b接触摩擦与润滑A处为缩尾a-开始挤压阶段;b-基本挤压阶段;c-终了挤压阶段;d-压缩锥出口处主延伸变形图;e-制品断面上主延伸变形图;f-主延伸变形沿制品轴向上的分布:Ⅰ-中心层;Ⅱ-外层简要说明:正向法挤压铝合金时铸锭中的金属的变形在挤压金属流动的过程中,由于受到外摩擦、锭横截面温a-润滑挤压(平面模);b、d-无润滑挤压(平面模);c度分布、金属强度、变形程度、挤压设备等因素的影响,-无润滑挤压(锥形模)挤压时金属流动不均匀总是绝对的。为便于分析,用网格挤压时流动的金属与工具间存在接触摩擦力,其中以线的流动来模拟金属流动,并利用网格线状态来说明金属挤压筒壁上的摩擦力对金属流动的影响最大。接触摩擦力流动的不均匀性。对金属的流动均匀性起不良的影响。但是,在某种情况下,可以有效地利用金属与工具之间接触摩擦作用来改善金金属挤压过程中,可以进行以下分析:属的流动。在设计模孔时利用不同的工作带长度对金属产1)网格线顶点间的距离关系L89>L78>L67......生不同的摩擦作用来调节型材断面上的各部分的流速。2)挤压终了时,产生缩尾;3)锭纵剖面上,纵向线进入变形区压缩锥时,发生方向-2-:..《铝型材挤压模具知识》c挤压工模具立式挤压机的工模具装配形式(a)立式正向挤压机;(b)立式反向挤压机同模角对金属流的影响a-α=90°;b-α=75°;c-α=60°;d-α=45°;e-α=30°由上几图可知,挤压工模具一般包括:模子、穿孔针或芯挤压工模具的结构形状,表面状态、模孔排列、加热棒、挤压垫、挤压杆和挤压筒。温度对金属的流动有很大的影响,设法提高金属流动的均穿孔针基本结构形式匀性,是设计、制造和使用挤压工模具的一个非常重要的问题。其中包括了:1)模子结构和形状的影响2)模孔排列的影响3)表面状态的影响4)加热温度的影响a-圆柱式针;b-瓶式针;c-立式挤压机用的固定针;d-异型针;e-变断面型材针;f-(a)模座平面密封的热挤压;(b)模座锥面密封的热挤压1-挤压杆;2-挤压筒;3-挤压垫;4-前置模(如导流模、宽度模、保护模等);5-挤压模;6-模垫;7挤压垫基本结构形式-模支承;8-前支承环;9-后支承环;10-模座;11-挤压针。a-棒、型材挤压垫;b-管材挤压垫;c-铝合金用挤压垫;d-立式挤压机用挤压垫-3-:..《铝型材挤压模具知识》模子按模孔压缩区断面形状可分为以下几类切头、尾:由于挤压制品的头部会保持原来的铸造组织而挤压制品的尾部则容易出现缩尾的缺陷,因此,头、尾部分制品的组织并不能符合要求,所以要切掉;一般来讲,制品头部应切掉100~300mm。而制品尾部应切掉300~500mm;切尾长度具体视是否去除缩尾现象(制品截面上有肉眼都可见的小孔)而有所不同。时效:是指制品的强度和硬度随时间而增大的现象,出现这种现象是由于室温保持或加热以使过饱和固溶体分解的缘故。时效分自然失效和人工时效,以温度来划分,温度高于100摄氏度的叫做人工时效。相反,温度低于100摄氏度的叫自然时效。时效一般维持2~3小时。a-锥形模;b-平模;c-平锥模;d-流线型模;e-双锥模表面处理:它是用物理、化学和机械等方法,改变固体表面的形态、化学成分和组织结构,以获得所要求的表面性能的各种技术的总称。。1挤压工艺设计挤压工艺条件:挤压工艺流程为:应考虑挤压温度、挤压速度、润滑、模具(种类、形铸锭加热→挤压→切压余→淬火→冷却→切头、尾(→切状、尺寸等)、切压余、淬火、冷却、切头切尾等多方面定尺)→时效→表面处理→包装......的因素。其中,选择挤压筒直径D是一个最核心的问题,有0铸锭加热:以下的选择原则:一般材料为6063的铸锭应加热到430~510°C,1)保证产品表面质量原则而挤压筒应相应加热到400~480°C2)保证挤压模强度的原则3)保证产品内在质量的原则切压余:4)经济上的优化原则-生产成本最低;成材率最大;产压余厚度一般与挤压机吨位有关,可在确定挤压机吨量最高。位后确定。为了防止缩尾缺陷的出现,可进行不完全挤压。由1、2、3基本上可找到一定范围内的D,然后0即是在挤压过程中,在可能出现缩尾时。便中止挤压的操用经济上优化中的成材率最大的原则确定,而后确定设备作。此时,留在挤压筒内的锭坯部分称为压余。所以应该吨位。切压余。压余厚度如上所述与挤压机的吨位有关。淬火:目的是为了在挤压后可以得到淬火组织,保证一定的组织性能,具体操作可让挤压温度高于6063的淬火温度,然后空冷,以便于达到淬火目的。6063系列铝合金采用较高挤压温度,是由于大部分场合下采用直接风冷淬火的需要,500摄氏度以上的6063合金材料经自然冷却后,其延展性有较明显降低,其主要原因是由于晶界析出物的增加和晶粒的过分粗大化。冷却:在挤压机的冷床上实现,冷床长度因挤压机吨位而变。-4-:..《铝型材挤压模具知识》实心型材挤压工艺设计实例一已知材料的牌号为LD31(6063)现有设备如下表,欲进行实心型材的挤压工艺设计:设备吨位500T800T1630T挤压筒内直径D0φ95φ125φ187挤压筒截面积F()7085**********锭坯尺寸Dd×(模孔孔形)φ65φ95φ147加工范围挤一根最小制品断面积F制min72150372工艺设计的成品断面形状、尺寸如下表:H25±±±,r21mm型材成品断面示意图经计算或通过参数的选择得到下表:工艺参数1材料牌号LD31(6063)1该型材最高成材率(%)(吨)500注释锭坯尺寸(mm)φ90×320注释挤压筒直径(mm)(%)~20m/min注释挤压筒加热温度400~480°C注释锭坯加热温度480~500°C注释-5-:..《铝型材挤压模具知识》注释实心型材成材率列表切压单重W填充d序填充压余厚余后积压制品成品数成品重成材D/FD(mm)L(mm)(kg/后的00dd号系数(mm)有效比长(m)(n×6m)(kg)率(%)根)长度长度1φ95/×.×(%),对应方案2。对应已知设备选择表:设备吨位500T800T1630T挤压筒内直径Dφ95φ125φ1870挤压筒截面积F()7085**********锭坯尺寸Dd×(模孔孔形)φ65φ95φ147加工范围挤一根最小制品断面积F72150372制min选择500T的挤压机。-6-:..《铝型材挤压模具知识》空心型材挤压工艺设计实例一已知材料的牌号为LD31(6063)现有设备如下表,欲进行空心型材的挤压工艺设计:设备吨位500T800T1630T挤压筒内直径Dφ95φ125φ1870挤压筒截面积F()7085**********锭坯尺寸D×(模孔孔形)φ65φ95φ147加工范围挤一根最小制品断面积F72150372制min工艺设计的成品断面形状、尺寸如下表:型材成品断面示意图经计算或通过参数的选择得到下表:工艺参数1材料牌号LD31(6063)1该型材最高成材率(%)(吨)500注释锭坯尺寸(mm)φ90×270注释挤压筒直径(mm)(%)~20m/min注释挤压筒加热温度400~480°C注释锭坯加热温度480~500°C注释-7-:..《铝型材挤压模具知识》注释:空心型材成材率列表切压单重W填充d序填充压余厚余后积压制品成品数成品重成材D0/F0Dd(mm)Ld(mm)(kg/后的号系数(mm)有效比长(m)(n×6m)(kg)率(%)根)长度长度1φ95/×.×(%),对应方案1。对应已知设备选择表:设备吨位500T800T1630T挤压筒内直径Dφ95φ125φ1870挤压筒截面积F()7085**********锭坯尺寸D×(模φ65φ95φ147孔孔形)加工范围挤一根最小制品断面72150372积F制min选择500T的挤压机。-8-:..《铝型材挤压模具知识》2挤压模具结构设计不对称和缘板厚度比大的型材模孔的配置挤压模结构要素有:多孔型材模的配置方案1)模角α2)定径带长度h定和直径d定3)出口直径d出或出口喇叭锥4)入口圆角r入等模具的外形是实现了标准化和系列化的。多孔还有模孔数目选择原则,要保证足够大的挤压系数和保证模子的强度,一般取1、2、3、4、6个模孔。2)型材模孔形状与加工尺寸的设计角形型材及其模孔的尺寸图下面分两项说明:A普通型材模具的设计B平面分流组合模设计对称型材模孔的外型尺寸:A=M+(1+K))模孔在模子平面上的合理配置A-模孔的外形尺寸可分为单孔挤压型材时模孔配置、多孔挤压型材时的模孔A-型材的公称尺寸0配置。M-型材尺寸的正偏差轴对称型材模孔的配置K-综合经验系数,~:δ=δ+M01式中δ-型材壁厚的公称尺寸0对称于一个坐标轴而缘板厚度比不大的型材模模孔的布M-型材壁厚的正偏差1置-9-:..3)控制型材各部分流速均匀性的方法其他方法:工作带长度:有平衡孔的模子示意图计算公式为式中h、h-分别为F1、F2区段上工作带长度;用增加工艺余量的方法来均衡金属流速的例子F1F2S、S-分别为F1、F2区段上的型材之周长;F1F2f、f-分别为F1、F2区段上型材之面积。F1F2型材模孔工作带分布图4)型材模具强度校核型材模子强度校核示意图阻碍角:带有阻碍角的型材模子举例模具的最小厚度为促流角:式中用促流角控制金属的流速h-模具(包括模子和模支承的总厚度)的最小厚度;minl-槽形模子悬臂梁的长度,即槽形型材的槽深尺寸,mm;P-挤压筒的比压,MPa;a-模孔悬臂梁根部断面宽度,mm;b-模孔悬臂梁根部断面出口处的宽度,mm;c-模孔悬臂梁根部出口空刀尺寸(~3mm)[δ]-模具材料的许用弯曲应力,其值一般许用抗拉应弯力的(~)倍左右,在温度为450~500摄氏度的条件下,对3Cr2W8V钢,取[δ弯]=600~700MPa,对4Cr5MoSiV1钢,取[δ弯]=600MPa是安全的。-10-:..,分流桥应尽量设计得短平面分流组合模有称为焊合挤压而窄。1)结构平面分流模的一般结构图分流桥的截面形状a-矩形截面;b-矩形倒角截面;c-焊合角模芯设计:模芯定带的结构形式1-阳(上)模;2-阴(下)模;3-定位销;4-联结螺钉2)结构要素设计分流比:分流比K就是分流孔的断面积(∑F分)与型材断面积(F)之比,即型a-凸台式;b-锥台式;c-锥式生产空心型材时,取K=10~30,焊合室设计:对于生产管材时,取K=8~15。焊合室形状分流孔形状、断面尺寸、数目及分布:a-圆形的;b-蝶形的;c-焊合室剖面图1-分流孔;2-焊合室;3-死区推荐φ95~130mm的挤压筒取h=10~15mmφ150~200mm的挤压筒取h=20~25mmφ200~280mm的挤压筒取h=30~35mmφ300~350mm的挤压筒取h=40~50mmφ500mm以上的挤压筒取h=40~80mm由图可看出,:模孔尺寸设计:分流桥桥宽B从增大分流比、降低挤压力来考虑,分流桥宽度B可参考实心型材应选择得小些,但从改善金属流动均匀性来考虑,模孔最好受到分流桥的遮蔽,则B应该选择宽些,一般:模孔工作带:B=b+(3~20)mm式中B-分流桥宽度;b-型腔宽度;3~20mm-经验系可参考实心型材数,制品外形及内腔尺寸大的取下限,反之取上限。-11-:..强度校核:φh225mm平面分流组合模强度校核图φh330mm注:上下模间应该有一台阶,高度取25mm。上下模的配合应该有1mm的间隙。得到结果:分流桥宽度26mm注释1分流孔面积(平方毫米)1075注释2两模芯的距离36mm注释3工作带长度3mm注释4焊合室注释51-模外套;2-分流桥;3-模芯;4-焊合室;6-固定式分流出口带φ21mm注释6桥;7-分流孔;8-挤压制品注释1分流桥弯曲应力的校核分流桥宽度按两端固定,均匀载荷的筒支梁计算,校对模子厚度HB=b+(3~20)mm式中B-分流桥宽度b-型腔宽度式中3~20为经验系数,本次设计取10H-分流桥的最小高度;minl-分流桥的高度(两危险断面之间的距离);注释2p-挤压机的最大比压;分流孔面积[σ]-模具材料在工作温度下的许用应力,在450~500b本例中分流孔外接圆直径比500T挤压机的最大加工分摄氏度下,对3Cr2W8V取[σ]=1000MPa;对b为外接圆直径φ65小5mm4Cr5MoSiVi取900MPa。于是取其值R=30mm因为分流桥宽度为B=26mmF=2×(1/4×π×30×30-13×13)=1075mm2分空心管材模具的结构设计例一F-分流孔面积分符合文献刘静安《轻合金挤压工具及模具》,K值在8~已知模子的外形尺寸:15的范围注释3模芯设计对于挤压圆管,多用圆柱形的模芯,它具有加工方便,易于清理模具,挤压力低的优点。,圆柱形长度为15mm,保证沿制品生产方向比工作带长2mm;所有转角以圆角过渡,而模芯距离为:36mm由于本例选取了500T的挤压机。故模子的外形尺寸确定为:注释4端面直径135mm工作带长度端面直径φd2145mm工作带长度是选定的,本例选择3mm。上模高φh112mm-12-:..注释5焊合室设计焊合室定为圆形,半径为30mm,高为10mm。焊合室高度与底面以圆角过渡,半径为2mm。注释6出口带出口带直径为21mm,以工作带以圆角过渡,半径为2mm上模的图分流组合模的装配图-13-:..)材料的选择我国的部分挤压工模具材料选用表材料挤压工具名称要求硬度HRC备注选用的代用的125MN挤压机圆挤压筒内、中、外套5CrNiMo5CrNiW,5CrMnMo42~48125MN挤压机扁挤压筒内套3Cr2W8V4Cr5MoSiV1,5Cr2NiMoVSi45~50分为三段加工125MN挤压机扁挤压筒中、外套5CrNiMo5CrNiW,5CrMnMo42~4835MN~50MN挤压机挤压筒5CrNiW,5CrNi2SiWV5CrNiMo43~~25MN挤压机挤压筒内套3Cr2W8V5CrNiW45~~25MN挤压机挤压筒外套5CrNiMo5CrNiW42~48所有扁挤压筒内套3Cr2W8V4Cr5MoSiV145~505MN~25MN挤压机挤压轴3Cr2W8V5CrNiW45~5035MN~125MN挤压机挤压轴5CrNiMo5CrNiW42~48小挤压轴轴头5Cr2W8V4Cr5MoSiV148~52大挤压轴轴头5CrNiW30CrMnSiAl40~46挤压轴支承器5CrNiMo5CrNiW42~48?130mm以下压挤垫片3Cr2W8V7Cr348~52?130mm以上压挤垫片5CrNiMo5CrNiW45~50各种模子3Cr2W8V,4Cr5MoSiV1ЭⅡ16049~52舌型模、平面组合模内套3Cr2W8V,4Cr5MoSiV1ЭⅡ16048~52ЭⅡ160为俄罗斯牌号舌型模、平面组合模外套3Cr2W8V,4Cr5MoSiV1ЭⅡ16048~52模子垫5CrNiW5CrNi2SiWV44~50模支承5CrNiW,5CrNiMo6CrNi3Mo,40CrNiMoAl42~48-14-:..2)模具的制造技术多孔组合模常用加工工序框图平面模加工工艺图-15-:..《铝型材挤压模具知识》模具热处理常用挤压工模具热处理工艺举例材料及要求工模具名称工艺曲线硬度平面分流模上模和舌型模3Cr2W8Vφ115~φ250×40~HRC46~5060mm特大型平面分4Cr5MoSiV1流模φ900×150mmHRC40~44实心型材模3Cr2W8V(平面模)φ200×40mmHRC48~523Cr2W8V变断面型材模φ225×125mmHRC48~525CrNiMo型材模垫φ225×80mmHRC42~48-16-:..《铝型材挤压模具知识》3Cr2W8V特大型型材模φ900×150mmHRC42~46SKD61日本挤压模HRC48~、修正方法1)模具主要失效与损坏形式有磨损、塑性变形、疲劳加快破坏和断裂。平面模的加快修模法2)模具修正修模原理:修模的本质就在于调整金属的流速,使之能均衡地流出模孔。修模方法阻碍主要阻碍方法a-前加快;b-后加快;c-加快角1-前减薄;2-后减薄α前-促流角;α后-工作带与轴线呈一定角度,减少接触摩擦a-打麻点;b-补焊;c-堆焊;d-做阻碍角扩大模孔尺寸注意的是锉刀始终保持与模子平面垂直平流分流组合模的阻碍方法缩小模孔尺寸打击缩孔法及打击锤1-缩小角度,加快流动;2-增大角度,阻碍流动。-17-:..《铝型材挤压模具知识》还有补焊法、镀铬法a-单腿并口;b-单腿扩口;c-双腿扩口;d-双腿并口;e-凹下;f-凸起光模——→表示阻碍处光模是挤压现场经常使用的修模方法。当挤压制品出现表面粗糙、擦划伤、麻面等缺陷时,或者模孔尖角充填不满引起超负差的型材经过上述方法修理后重新投入试模或试生产前,以及模子送去镀铬或氮化前,均应进行光模处理。光模后物体表面的粗糙度应该达到Ra=~、2、6、t处难填充,模孔需扩大模孔弹性下塌引起尺寸过小及修正方法a-角材;b-丁字型材;c-工字型材;d-槽形型材模孔弹性变形引起下塌及修正方法(虚线为弹性变形的模孔形状)1-下塌;2-修正壁板型材的模孔尺寸a-弹性下塌;b-修模后(虚线为修正后的尺寸)Π形型材的扩口、并口情况及修模方法工字形型材侧弯和间隙的综合修理方案(接上图)-18-:..《铝型材挤压模具知识》空心型材模的修正举例方管的扭拧、侧弯及修理方法方管四壁凹下及其修理方法a-四壁凹下的方管;b-发生弹性变形的模子;c-加垫修理1-舌头;2-加垫片;3-模子;4-弹性变形处a-侧弯;b-扭拧;c-分流孔的分布及修理方管四壁外凸及修理方法(1、2、3、4为分流孔,虚线为修正后的位置和尺寸)方管角裂及修正方法a-四壁外凸的方管;b-已磨损的模子a-产生角裂的方管;b-有合理焊合室的模子;c-焊合室过小的模子1-舌头;2-舌头工作带磨损处;3-模子1-焊合室过小;2-(无独立穿孔系统)1-后机架;2-张力柱;3-挤压筒;4-残料分离筒;5-前机架;6-挤压筒移动缸;7-模座;8-挤压筒座;9-斜面导轨;10-挤压杆;11-挤压活动横梁;12-基础;13-主缸;14-加力缸(副缸)-主柱塞返回缸-19-:..《铝型材挤压模具知识》、。挤压时,锭坯借助筒内得高压液体压力(高达1000~3000MPa)从模孔中被挤出,获得所需的形状和尺寸的制品。静液挤压工作原理图1-挤压杆;2-斜切密封环;3-O型密封环;4-模子;5-制品;6-锭坯;7-高压液体;8-。其特点是:在挤压时挤压筒沿金属流出方向以高于挤压杆的速度运动,从而使挤压筒作用给锭坯的摩擦力方向与通常的正挤压时的相反,促进金属向模孔中流动,摩擦力是辅助挤压的力。。其特点是:当前一个锭坯挤出2/3长度时,装入下一个锭坯进行连续挤压,因此它具有半连续挤压的性质。主要应用于生产长的制品。1-机架;2-主缸;3-主柱塞回程缸;4-回程缸3的柱塞;5-主柱塞;6-滑座;-回转盘;8-挤压筒;9-模子;CONFORM挤压是一种连续挤压过程。金属在塑性变形时,完全借助金属与10-挤压筒锁紧缸;11-挤压杆;12-冲头;工具接触表面间的摩擦力实现的。这种方法克服了通常挤压法的过程不连续性和13-滑板变形金属与工具接触摩擦所带来的不足之处,因此它是对常规的挤压工艺和设备的一次重大改革。-20-