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建筑铝合金型材的模具设计.docx
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建筑铝合金型材的模具设计.docx
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建筑铝合金型材(窗用)的模具设计
摘 要
为了适应不同的地区、不同系列、不同用途的门窗结构以及其他的建筑结构需要,
建筑铝合金型材的品种繁多,规格的范围也是十分的宽广。据不完全的统计,世界上已
经出现了上万种建筑型材。建筑铝合金型材一般采用挤压的方法得到,而挤压工模具对
于实现整个的挤压过程是有着十分重要意义的。
工具和模具结构的合理性是实现任何挤压的工艺过程的基础。因为工模具结构是传
递挤压力以及使金属产生挤压变形的关键部件;模具是使产品成形,并保证正确的形状、
尺寸以及精度的基本部分;同时模具是保证挤压产品的内外表面质量中最重要因素之一;
并且在一定程度上,模具可以控制产品的力学性能和内部组织。因此,合理的挤压模具
设计可以说是实现挤压生产中高产、低耗、优质的最重要保证之一。
本文论述了铝合金挤压模具设计的现状与发展趋势,介绍了挤压模具设计的步骤和
关键点。结合型材的特点设计了模具的分流孔、分流桥、模芯、焊合室、模孔、工作带
和空刀的结构与尺寸。
关键词:建筑铝合金型材;挤压模具设计;平面分流模
Design of extrusion die for aluminum alloy section for
windows of buildings
Abstract
In order to adapt to different regions, different series and different uses of
doors ,windows and other architectural structures’ needs, architectural aluminum profiles and
the range of specifications is very wide. According to incomplete statistics, the world has
been out of the tens of thousands kind of building profiles. Architectural aluminum profiles
generally are used by extrusion, and extrusion tooling is great significance to the whole of
extrusion process.
The consistency of tool and die structure is the basis of achieving any foundation
extrusion process. Because the die structure is the key components of passing extrusion
pressure and producing metal extrusion; Mold is the essential part of ensuring product’s
correct shape, size and precision; The same time, mold is the most important factors to ensure
the surface quality of the inner and outer of extrusion product ; The mold can control the
mechanical properties and internal organization. Therefore, reasonable extrusion die design is
one of the most important assurance of achieving extrusion production high yield, low cost
and high quality.
This paper discusses the situation and development trend of aluminum extrusion die
design, and introduces the steps and key points of extrusion die design. The paper design the
structure and size of mold sections’ diversion hole, split bridge, mold cores, welding chamber,
the die hole, working part and empty knife.
Key Words: Architectural aluminum profile;Design of extrusion die;Planar porthole die
目 录
摘 要 .......................................................................................................................................I
Abstract ......................................................................................................................................II
第一章 绪论...............................................................................................................................1
1.1 概述...............................................................................................................................1
1.2 模具在铝合金挤压生产中的重要作用与特殊地位...................................................1
1.3 国内外铝合金挤压模具技术的现状与发展趋势.......................................................2
1.3.1 铝合金挤压模具设计的现状..............................................................................2
1.3.2 铝合金挤压模具技术的发展与趋势..................................................................3
1.3.3 国内外模具设计水平比较..................................................................................7
1.4 建筑型材的模具设计...................................................................................................7
1.4.1 铝合金民用建筑型材的特点..............................................................................8
1.4.2 民用建筑型材模具设计特点..............................................................................8
1.4.3 建筑铝合金型材模具设计重点与难点.............................................................8
第二章 铝型材挤压工艺.........................................................................................................10
2.1 铝型材模具的设计原则.............................................................................................10
2.1.1 挤压模具设计时应考虑的因素........................................................................10
2.1.2 模具设计的原则与步骤....................................................................................10
2.1.3 模具设计的技术条件及基本要求....................................................................12
2.2 确定采用平面分流模的原则.....................................................................................12
2.3 模具材料的选择.........................................................................................................13
2.3.1 产品性能分析....................................................................................................13
2.3.2 挤压模具的工作条件........................................................................................14
2.3.3 模具材料的合理选择........................................................................................15
第三章 铝型材挤压模具设计.................................................................................................17
3.1 制品的分析.................................................................................................................17
3.1.1 制品尺寸分析...................................................................................................17
3.1.2 制品结构分析...................................................................................................17
3.2 挤压设备的选择.........................................................................................................18
3.2.1 挤压系数...........................................................................................................18
3.2.2 填充系数...........................................................................................................19
3.2.3 挤压力的计算...................................................................................................19
3.3 型材模具结构.............................................................................................................19
3.3.1 模具外径...........................................................................................................20
3.3.2 模具厚度...........................................................................................................20
3.4 上模设计.....................................................................................................................20
3.4.1 分流孔的设计....................................................................................................20
3.4.2 分流桥的设计...................................................................................................22
3.4.3 模芯的设计.......................................................................................................22
3.5 下模设计.....................................................................................................................23
3.5.1 焊合室的设计....................................................................................................23
3.5.2 模孔尺寸的设计................................................................................................25
3.5.3 模孔工作带的长度确定....................................................................................28
3.5.4 模孔空刀结构设计............................................................................................29
3.6 定位的设计.................................................................................................................29
3.6.1 凸台的设计........................................................................................................29
3.6.2 定位销的选择....................................................................................................30
3.6.3 螺钉的选择........................................................................................................30
3.7 强度校核.....................................................................................................................30
3.7.1 分流桥弯曲应力校核........................................................................................30
3.7.2 分流孔道抗剪应力校核....................................................................................31
第四章 零件图和装配图.........................................................................................................32
4.1 上模.......................................................................................................................32
4.2 下模.......................................................................................................................33
4.3 装配图...................................................................................................................34
结 论.......................................................................................................................................35
致 谢.......................................................................................................................................36
参考文献...................................................................................................................................37
第一章 绪论
1.1 概述
铝型材的挤压是指使铝合金的高温铸坯通过专用模具(机头),在挤压机提供的强
大压力的作用以及给定速度下,将铝合金从模腔中挤出,来获得所需要的形状、尺寸
和具有一定力学性能的铝合金挤压型材
[1]
。
铝合金型材挤压的成型过程是非常复杂的,除圆形截面的铝型材挤压是属于二维
轴对称的问题外,一般而言,其它形状铝型材挤压是属于三维流动的大变形问题。因
此,挤压模具设计制作的质量及其使用寿命就变成了挤压过程是否经济可行的关键之
一。合理的设计和制造是能大大的延长模具寿命的,同时对提高生产效率、降低成本
及能耗具有重要的意义。合理的模具结构是实现任何一种挤压工艺过程的基础。
目前,我国型材的挤压模具设计还基本上停留在依靠传统的工程类比及设计经验
积累上,所设计制造的模具必需经过反复的试模与调整,才可以保证其投入使用的成
功,造成了企业不定时的停工待模,影响正常的生产,与此同时会造成挤压产品的质
量不高,模具的使用寿命不长等诸多的缺陷。因此,由于铝合金型材的产品不断的向
着大型化、薄壁化、扁宽化、复杂化、高精化和多功能、多用途、多品种、长寿命的
方向发展,促使传统模具设计方法的改进成为了现在铝合金型材工业发展的需求。
1.2 模具在铝合金挤压生产中的重要作用与特殊地位
在现代化大生产中,工具和模具是对实现整个挤压的过程有十分重要意义的,工
具和模具结构的合理性是实现任何挤压的工艺过程的基础,因为工模具结构是传递挤
压力以及使金属产生挤压变形的关键部件;模具是使产品成形,并保证正确的形状、
尺寸以及精度的基本部分;同时模具是保证挤压产品内外表面质量中最重要因素之一。
工模具的结构、形状以及尺寸的合理性,可在一定程度上控制产品的内部组织和
力学性能,尤其是在控制空心制品力学性能和焊缝组织的方面,分流孔大小、数量、
形状以及分布的位置,焊合腔形状及尺寸、模芯结构等等起着决定性作用;模子、挤
压筒和挤压垫片的结构形状、尺寸和表面的质量,是对控制产品的缩尾和粗晶环、成
层等等缺陷也会有一定作用;模具结构形状和尺寸是对金属的流变、应力一应变场、
挤压温度一速度场等等都有很大的影响,从而对于提高生产效率、减少能耗以及产品
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