鋁合金門窗模具結構設計畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.12選取鋁合金門窗的材料.24鋁合金門窗截面分析.34.1擠壓件的尺寸分析.35模具結構設計.45.1?？椎呐渲?45.2模具的工作條件及其結構分析.75.3制定擠壓件截面圖.85.4確定擠壓方式.95.5確定擠壓件的毛邊形式的尺寸.95.6確定擠壓件所用的坯料的形狀和尺寸.95.7確定擠壓時所需的擠壓力，選擇擠壓設備.95.8根據熱擠壓件的尺寸，設計擠壓模具的工作部分.105.8.1設計上模結構.105.8.2設計下模結構.115.8.3模孔尺寸的設計.135.8.5?？卓盏督Y構設計.145.8.6焊合室設計.165.9強度校核.175.9.1分流橋彎曲應力的校核.175.9.2分流孔道抗剪應力的校核.175.9.3模芯的強度校核.185.9.4選擇模具材料.185.9.5模具材料的熱處理.195.9.6完成模具設計的實體圖.215.9.7設計緊固支撐上模和下模的零部件.215.9.8設計擠壓模具的定位機構和配合導向裝置.215.9.9選定合適的擠壓速度和擠壓溫度.226模具的合理使用.227結束語.23謝辭.23參考文獻.2411緒論發(fā)展我國的模具工業(yè)，3日益受到人們的重視和關注。“模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。模具行業(yè)的生產小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術管理水平都比較低?，F代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產品更新換代快，對模具的需求量加大。一般模具國內可以自行制造，但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口，近年來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量。為了推進社會主義現代化建設，適應國民經濟各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術結構調整和加速國產化的繁重任務。擠壓成形是一種精密常用的工件成形技術,具有切削加工無可比擬的優(yōu)點,如工件的力學性能好,生產率高和材料利用高,特別適合于大批量生產。近幾年來，擠壓設備發(fā)展迅猛，具體地說，擠壓機臺數急劇增加，壓力不斷擴大，結構型式不斷更新，自動化程度不斷提高，液壓擠壓機得到廣泛應用。在擠壓機本體方面，近年來國外發(fā)展了鋼板組合框架和預應力“T”型頭板柱結構機架和預應力混泥土機架，大量采用扁擠壓筒、活動模架和內置式獨立穿孔系統。在傳動形式方面發(fā)展了自給油傳動系統，甚至7296MN大型擠壓機上也采用了油泵直接傳動裝置?，F代擠壓機及其輔助系統的工作都采用了PLC（程序邏輯控制）系統；采用了記憶磁帶和帶模擬曲線的卡片控制系統或穿孔卡片控制系統，即實現了速度自動控制，實現了等溫-等速擠壓、工模具自動快速裝卸、乃至全機自動控制。擠壓機的機前設備（如長坯料自控加熱爐、坯料熱切裝置和坯錠運送裝置等）和機后設備（如牽引裝置、淬火裝置、前梁鋸、活動工作臺、冷床和橫向運輸裝置、拉伸矯直機、成品鋸、人工時效爐等）已經實現了自動化和連續(xù)化生產。鋁型材是擠壓的主要產品，隨著航空工業(yè)和其它工業(yè)部門的飛速發(fā)展，特別是建筑工業(yè)及民用事業(yè)的發(fā)展，對鋁合金型材的要求不僅數量增加、規(guī)格擴大、品種增多，而且其形狀日見復雜，并廣泛用來制造承受重載的整體結構件。22選取鋁合金門窗的材料目前，在擠壓鋁合金時，最常使用的熱加工工模具鋼有鉬鋼和鎢鋼兩大類，鉬鋼具有較好的導熱性，對熱裂紋不太敏感，韌性較好，其典型代表5CrNiMo鋼；鎢鋼具有較好的耐高溫性能，但韌性較低，其典型鋼種為3CrW8V。3CrW8V鋼廣泛地用來制造重載荷模具，這種鋼是含碳量為03%0.4%的Cr-W系的一種亞共析奧氏體合金鋼。它的特點是具有很高的室溫強度性能：當溫度為650時，s仍可保持1100MPa，HRC可達47。但超過650時，強度和硬度值則急劇下降。實驗研究表明，3CrW8V鋼的上述性能隨鋼材中的碳含量的增加而提高。由于3CrW8V鋼的化學成分和生產、使用條件在各國存在差異，所以，其熱處理工藝也不盡相同，因此所得到的性能也有區(qū)別。3CrW8V鋼的另一個特點是熱處理后具有良好的耐磨性和符合模具使用要求的熱疲勞強度4。鋁的最大優(yōu)勢是質量輕，比重僅是銅的三分之一，鋁資源遠較銅豐富，成本也遠低于銅。鋁散熱器以其在材料輕量化上的明顯優(yōu)勢，在轎車與輕型車領域逐步成為首選材料1?？紤]到環(huán)保等因素，國外轎車配套的散熱片多為鋁制品。在歐洲新型的轎車中，鋁散熱器占有的比例平均為64。因此，最終選擇6063鋁合金作為水箱散熱片的材料，所設計的模具亦是針對擠壓6063鋁合金型材而進行的。6063鋁合金擠壓型材在退火狀態(tài)下的抗拉強度為98117.6Mpa，在淬火和自然時效后的抗拉強度可提高到176.4196Mpa；此時相對伸長率下降不大（由2325下降到1520）。合金在160170下經過人工時效可以得到更大的強化效果2。此時，抗拉強度提高到269.5235.2Mpa。鋁合金熱擠壓時最大的擠壓比為1000。3鋁合金型材工藝流程圖圖1鋁合金型材加工工藝流程圖34鋁合金門窗截面分析擠壓件的極限成形尺寸取決于被擠壓材料是否破裂和失穩(wěn)、模具的強度以及擠壓過程中的潤滑和操作條件。給出必要的擠壓斜度，即為熱擠壓件出模設置的模壁斜度（若采用卸料裝置，也可以不給出擠壓斜度）。由于有了擠壓斜度，使擠壓件在模腔內的摩擦阻力大大減少，從而能較方便地將擠壓件從凹模型腔內取出。熱擠壓件如果平面尺寸較大且不高，金屬就容易壓入或擠入熱擠壓模的型腔，也容易從模具型腔內取出，擠壓斜度就可以小些。但當下頂出裝置頂出行程不能將擠壓件頂出模具型腔高度的2/3時，則還應給出1030的擠壓斜度。在保證質量的前提下，給出最小的機械加工余量和公差（對于要求不高的一般機械零件，可以不給出加工余量，而直接擠壓出符合要求的產品零件或部分加工半成品）。熱擠壓時，要將帶通孔的空心擠壓件一次擠壓出來很困難。通常先將坯料擠成杯形零件，留下一定厚度的擠壓余量，待下一道工序將其沖下而制成帶通孔的空心擠壓件。擠壓余量厚度過薄，會使金屬流動困難，擠壓力提高。擠壓余量厚度過大，會使材料利用率降低，需要的沖孔力增大，且沖孔時易使擠壓件產生變形。擠壓件截面過度處必須設計成圓角，并給出適當半徑。圓角半徑越小，金屬材料在此處的流動性就越差，也就越難充滿模具型腔，還會使熱擠壓模型腔的相應部位嚴重磨損。熱擠壓時在圓角半徑過小處，由于應力集中會產生裂縫，以致熱擠壓模型腔破裂。所以，在保證產品零件要求的前提下，熱擠壓件的圓角半徑應盡量取大。金屬坯料隨著加熱溫度的升高，其強度極限降低，塑性提高。所以為了降低擠壓力，擠壓溫度總是越高越好。加熱到1500C2000C復合擠壓時，擠壓力可比室溫時減少10%；加熱到1000C2000C反擠壓時，擠壓力可比室溫時減少20%40%。一般情況下，低溫溫擠壓可減少變形抗力15%，中溫及高溫溫擠壓的變形抗力可減少到室溫時的0.250.5。有色金屬溫擠壓時，加熱溫度對擠壓力的影響，也是很明顯的。對純鋁，如將室溫200C時的擠壓力設為100%，那么在1500C時