借助proe的铝型材模具设计_毕业设计论文正文文本(编辑修改稿)

借助proe的铝型材模具设计_毕业设计论文正文文本(编辑修改稿)内容摘要：

计要求 型材是挤压的主要产品，随着航空工业和其他工业部门的飞速发展，特别是建筑工业及民用事业的发展，对铝合金型材的要求不仅数量增加、规格扩大、品种增多，而且其形状日见复杂，并广泛用来制造承受重载的整体结构件。 铝合金型材可分为普通型材和专用型材两大类。 专用型材主要指变截面型材，空心型材和壁板型材等。 普通型材主要是指各种形状规格 和各种用途的实心型材。 普通型材的应用最广，品种规格多，是常用的铝合金型材。 普通型材主要用于单孔或多空的平面模来进行挤压。 在挤压断面形状比较的复杂，非对称性很强或型材各处的壁厚尺寸差别很大的型材时，往往由于金属流出模孔的速度不均匀而造成型材的扭拧、波浪、弯曲及裂纹等废品，因此，为了提高挤压制品的质量，在设计型材模具时，除了要选择有足够强度的模具结构以外，还需要考虑模孔的配置 [7]，模孔制造尺寸的确定和选择保证型材断面各个部位的流动速度均匀的设计。 铝型材挤压模具寿命的高低 ,与模具的结构形状及几何尺寸有很大关系。 实践表明 ,挤压模具的结构尤其是模具厚度和分流孔的位置，形状和大小以及分流桥等对模具的寿命影响很大。 模具几何形状影响材料 流动和工件 模具界面的压力分布 ,而且接触压力对失效机理有强烈的影响。 生产空心型材用的平面分流组合模一般是由上模 (阳模 ),下模 (阴模 ),定位销 ,联结螺钉四部分组成。 在上模上有分流孔，分流桥和模芯 ,分流孔是金属通往型孔的通道 ,分流桥是支承模芯 (针 )的支架 ,而模芯 (针 )用来形成型材内腔的形状和尺寸。 在下模上有焊合室，模孔型腔，工作带和空刀。 焊合室把分流孔流出来的金属汇集在一起重新焊合起来 ,形成以模芯为中心的整体坯料 ,由于金属不断聚集 ,静压力不断增大 ,直至挤出模孔。 模孔型腔的工作带部分确定型材的外部尺寸和形状以及 调节金属的流速 ,而空刀部分是为了减少摩擦 ,使制品能顺利通过 ,免遭划伤 ,以保证表面质量。 3 分流组合 模具各个部分设计 借助 proe 的铝型材模具设计 8 分流组合模 [8]的主要结构参数有分流孔的形状 、 大小和分布 、 分流桥 、 模芯 、焊合室 、 工作带等 ,这些因素对产品的质量和模具寿命均有重大影响 ,必须认真计算和慎重选 择。 挤压机的选择 图 2型材断面的图 从图 12可以得知该型材断面的外接圆直接约为 210mm，取直接 D1=230mm,可以通过查下面的表格数据获得挤压筒的直径 D=320mm，选择的挤压筒吨位为35MN。 表 1 部分模具外形标准尺寸表 挤压机 /MN 挤压筒直径 /mm D1 20 Φ 170,Φ 200 Φ 198 35 Φ 270, Φ 320, Φ 370 Φ 230,Φ 330 50 Φ 300,Φ 360,Φ 420 Φ 270,Φ 306,Φ 360 模具材料的选择 热挤压模具是在高温 (450℃ — 550℃ )、 高压 (700Mpa1200Mpa)环境下作业 ,并要 承受周期载荷的作用。 因此 ,要求热挤压模具必须具有高温下的各种良好性借助 proe 的铝型材模具设计 9 能 [9],如硬度、强度、热稳定性、耐冲击性、热疲劳性、抗变形等性能。 为此 ,用于挤压铝合金型材的模具材料必须具备下列条件： 1．高强度和高硬度值。 热挤压模具一般在高比压条件下工作 ,在挤压铝合金时 ,要求模具材料在常温下 240。 b 大于 1500Mpa。 2．高耐热性。 即在高温 (挤压铝合金时的工作温度为 500℃ 左右 )下 ,有抵抗机械负荷的能力而不过早地 (一般为 550℃ 以下 )产生退火和回火现象。 生产经验表明 ,在工作温度下 ,热挤压模具材料的 240。 b 不应低于 1000Mpa。 3．在常温和高温下具有高的冲击韧性和断裂韧性值 ,以防止工模具在低应力条件下或在冲击载荷作用下产生脆断。 4．高稳定性。 即在高温下有高抗氧化稳定性 ,不易产生氧化皮。 5．高耐磨性。 即在长时间的高温高压和润滑不良等工作条件下 ,表面有抵抗磨料磨损的能力 ,特别是在挤压轻合金时 ,有抵抗金属的 /粘结 0 和模具表面磨损的能力。 6．具有良好的淬透性 ,以确保模具的整个断面有高且均匀的力学性能。 7．具有抗激冷、激热的适应能力 ,以防止模具在连续、反复、长时间使用中产生热疲劳裂纹。 8．高导热性。 能迅速地从模具工作表面散发热量 ,防止被挤压工件和模具本身产生局部过烧或过多地损失其机械强度。 9．抗反复循环应力性能强。 即要求高的持久强度 ,防止过早疲劳破坏。 挤压模具材料经历了一个由碳素工具钢 —— 低合金工具钢 —— 高合金工具钢 —— 高级合金模具材料的发展过程。 20世纪 80 年代初 ,国内多采用 3CrZWSV钢 ,但是它的韧性低 ,抗疲劳性不好 ,耐磨性不足 ,易导致模具早期失效。 近几年来 ,被 4Cr5Mosivl 钢所取代， 4Cr5MoSiV1 钢又称 H13 钢 ,其化学成分见表 2,高温力学性能分别见表 3。 与 3Cr2W8V 钢相比 , 4Cr5MoSiV1 钢具有以下几个突出特点：① 化学成分设计合理 ,易采用先进的熔铸技术 ,从而使钢材本身质量较高。 ② 具有好的热处理特性 ,热处理工艺稳定 ,且有十分好的表面化学热处理性能 ,组织中含有较多的 Cr， Mo 元素 ,氮化处理时能生成丰富稳定的氮化物并弥散分布。 ③ 热处理后 ,具有良好的高温综合性能 (特别是韧性，塑性，断裂韧性 )和较高的热疲劳抗力。 因此 ,就延长模具使用寿命而言 ,选用 4Cr5MosiVI 钢加工模具是比较合适的。 统计数字表明 ,用 4Cr5MoSiV1 钢和 3CrZw8V 钢制造同种模具 ,前者的使用寿命是后者的 35 倍。 借助 proe 的铝型材模具设计 10 表 24Cr5MoSiV1钢的化学成分 表 % C Cr Mo V Si Mn P Ni Cu Fe 微量 表 3 4Cr5MoSiV1 钢高温力学性能 试验温度 / ℃ 屈服强度 /Mpa 抗拉强度 /Mpa 断面收缩率 / % 伸长率 / % 550 902 1058 51 600 960 1117 51 650 980 1078 52 700 451 500 80 挤压比的选择计算 为使挤压型材具有一定的变形量 , 同时又不致于难挤压 , 选择合理的挤压比是很重要的 , 现所采用的挤压机的挤压筒直径为 90mm,型材断面断面面积为1587。 0311mm2。 根据挤压比计算 公式 (1) F 挤 表示挤压筒的面积； F 型 表示型材断面的面积 可得计算结果： 计算结果在允许范围内，所以满足要求。 将挤压比调整为 51。 借助 proe 的铝型材模具设计 11 分流比的选择计算 分流比的大小直接影响到挤压阻力的大小、制品的成形和焊合质量 , 其值愈小时则挤压时变形阻力愈大 , 对模具的使用和挤压生产是不利的 , 在保证模强度的前提下 , 选择大的分流比是有利的 , 一般情况下 , 在生产空心型材时 , 取分流比 K 为 10— 30。 分流比 K就是各个分流空的断面积 与型材断面积 之比，即： （ 2） 将 =, =,代入以上公式可得计算结果：K=15。 考虑到分流比越大，越有利于金属流动与焊合，减少挤压力，所以在设计模具时选 K=20。 分流孔的总体设计 分流孔 [10]是平面分流模的基本结构部分 ,其形状、断面尺寸、数目及不同的排列方式都直接影响到挤压制品的质量、挤压力和模具的使用寿命 ,对于每一特定的产品必须设计特定的分。