推拉窗铝合金型材热挤压模设计毕业设计(编辑修改稿)

推拉窗铝合金型材热挤压模设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

.............................. 33 致 谢 ................................................................................................................. 34 1 第一章 概述 铝合金挤压技术 的概况 随着科技和国民经济的 不断 发展，铝合金 型材 挤压 所使用的 工模具产业技术有了 非常的进步过程。 工模具的材料品质影响着铝合金的挤压技术的。 工模具的合理使用 是实现挤压工艺过程的基础 ： 模具是保证产品成型 ， 具有正确尺寸、形状、精度的基本工具，工具和模具是保证产品内外表面质量的最重要的因素之一 [1]。 合理的工模具结构、形状和尺寸，在一定程度上可 影响 产品的内部组织和力学性能。 挤压筒、挤压轴、挤压垫片和模子的结构形状与尺寸对挤压时金属流动景象、挤压速度和挤压力都有很大的影响，合理的工模具设计对提高装卸与更换速度 、减少辅助时间，改善劳动条件和保证生产安全等方面有重要的意义 [1]。 挤压用工模具的发展实际上伴随挤压技术的发展而发展。 中国 开始建立起独立的铝合金挤压工业开始于 1949 年 ， 80 年代中期是中国铝型材挤压工业大发展的第一个时期，在 1984~1986 年中期，生产企业由 69 个增加到 175 个，年平均增长率为 61％。 据初步统计，中国的铝合金挤压型材产量为 万吨， 2020 年铝加工材产量达 766 万 t/a，成为世界最大的挤压材料生产国。 铝合金加工材由主要的为军工服务转为军民两用的方向，除航空航天工业外，建筑、 交通和日常 生活用品 等部门对铝的需用量越来越大。 与国外先进水平相比，我国铝型材挤压技术还有非常大的差距。 铝挤压技术的发展趋势 国内外铝挤压技术现状与发展趋势如下： (1)工艺装备向大型化、现代化、精密化和生产线自动化方向发展。 挤压设备主要是指挤压机及其配套装置，是反应技术水平的重要指标 ， 大型优质圆、扁挤压筒与特种模具技术的突破性进展 [1]。 (2)电子计算机用于挤压模具的设计和制造（ CAD/CAM 技术）， 可以增强挤压铝型材使用工模具的品质和使用寿命。 (3)挤压工艺的不断改进和完善。 目前 出 现了 增强挤压过程中新的好的工艺方法 ， 优点有： 提高挤压速度和 挤压时的 生产效率、提高 产品质量 、 节约资源和经费使用等。 (4)铝挤压材的产品 的材料 结构 有了大的进步。 由于铝合金挤压材的产量、品质和规格不断扩大，其 使用愈来愈广泛 ， 在国民经济和生产过程中有着重要的作用。 铝合金门窗的特点和发展趋势 铝合金门窗的特点 铝合金门窗是铝合金型材 经过表面清洁处理等 ，经下料、打孔、铣槽、攻丝、制作待加工工艺而制成的门窗框料构件，再用连接件、密封材料和开闭五金配件一起组合装配而成的 [2]。 铝合金门窗适用于 对 密闭、保温、隔声要求 比 2 较高 的宾 馆、办公楼、图书馆以及居民所住房间等具有现代化特色建筑的门窗工程。 其种类非常多，根据产品材料不同，分类有 推拉门窗、固定窗、平开门窗、百叶窗、纱窗等，其中以推拉门窗 等使用比较广泛。 和 普通木门窗相 对 比， 铝合金门窗优点显著：门窗的 质量非常轻便 、 强度比较高 、密闭性 也非常 好、 在 使用中 门窗 变形 很 小、 非常 美观、 材料 耐腐蚀 性好 、使用维修 都比较 方便、便于 日常生活和 工业化生产。 铝合金门窗的发展趋势 中国的建筑门窗产业市场中，铝门窗产品使用最为广泛，占总体的一半以上。 随着近 些来建筑行业的不断发展和壮大，铝合金门窗生数量越来越多，据统计2020 年我国的铝合金门窗产量为 亿平方米， 2020 年 亿平方米， 2020 年为 亿平方米，因此中国是名副其实的门窗生产大国 [3]。 尽管近年来铝合金门窗在低档次产品的冲击下，市场表现疲软，但未来在房地产业发展的带动下，因铝合金门窗的耐腐蚀性、变形量小、防火性强、使用寿命长、 环保 节能等特性，决定其仍是今后市场上的主流。 铝合金 门窗由于重量轻、强度高、使用性能好、装饰强、经济耐用、无污染、能回收再利用而成为我国主要的建筑门窗产品，广泛应用于从高档公共建筑到一般的民用住宅和工业厂房 [3]。 未来的建筑门窗产业的主流必然是 铝合金型材 类的门窗。 铝合金门窗向高新技术、多功能 的方向 发展，首先 要求更新更好的铝型材 ，来满足 以后门窗 发展需 求。 铝合金门窗的发展趋势 挤压模具种类和 特点 挤压铝型材的模具可分为平面模和空心模。 空心模又可分为平面分流组合模、星形组合模和舌型模等，其中平面分流组合模在日常生产中使用最为广泛，占 95%以上 [2]。 平面模用于挤压实心铝型材，模子可以设计的很薄，在 以下的中小型挤压机上适用的模子可以做到 20~25mm， ~ 挤压机用的模子厚度可以取 30mm 左右。 为了保证模子强度和制品尺寸的准确性、稳定性，要增加模垫的厚度或者数目。 平面分流组合模多数情况下用于挤压空心的型材，因为加工过程中需要二次加工，因此所需要的挤压力会很大，要注意挤压时别造成闷车。 它的特点：材料的成品率比较高，模具容易加工制造，生产操作很方便，能生产各种高精度、高光洁表面的、形状复杂的空心型材。 缺点就比较明显修理工模具 和清洁残下废料就相对困难一点。 星型组合模适用于外形尺寸较大的空心型材，但是挤压力较分流组合模的小，型材成品率高，残料清理比较容易，但是模子加工比较困难。 相比之舌形模由于剩余残废料很长，型材成品率很低，模具加工难度一般，但是挤压阻力较小，清理残料容易，修模方便，因此多用与需要挤压力较大的品质要求较高的薄壁空心型材。 3 研究的目的和意义 与国际先进水平 相比我国所表现出的距离 ： （ 1） 挤压 模具材料的 种类 、 品质 和使用寿命 等特点 落后国际先进水平，与此相关的 材料 热处理 技术和 表面处理技术 相比较也是比较落后的 ， 因此 导致我国 模具的使用寿命仅为国际先进水平 一下 ； （ 2） 模具 设计理论、 加工 方法和 材料 结构选择 等 方面 与国际先进水平也有很大距离 ， 比如德国 在热挤压模拟技术、虚拟设计及软件开发等方面有了许多创新的亮点，基本上实现零试模或可大大减少试模次数，我国 目前情况还没有 达到这种技术； （ 3） 在模具结构 的高效 创新和精密 实用的 现代化加工 2 个方面 距离国际先进水平也有很大差距 ，国外已经 研制 出 许 多先进的结构模具，加工精度达到了 非常 高 的 水平， 结构非常 复杂的多孔、多腔空心型材模和多孔超精密复杂模等 很早已经投入 生产，产品 的品质还 十分稳定，我国 目前情 况尚处于 起步阶段。 本设计目的是熟悉所学的对挤压模具工艺设计的知识，增 强 自身 实际 操作设计的经验，为以后从事模具设计 等 方面的工作和学习打下坚实的基础。 由于 国内挤压模具技术水平还有待提高，这更需要我们这些模具专业方面的当代大学生努力学习、突破、创新。 因此推拉窗 88822 铝合金型材热挤压模设计正是一次展现自己所学知识，锻炼自己能力的机会。 4 第二章 挤压产品的工艺分析 产品代号及设计要求 产品代号： TLC88822 牌号及状态： 6063 T5 密 度： 壁 厚： 米 重 ： 技术标准： 挤出长度： 50m 产品形状如右图 21 所示。 产品形状及结构分析 形 状 和 尺 寸 分 析 图 21型材尺寸图 按形状尺寸变化特征，型材分为横断面型材和变断面型材。 横断面型材可分为实 心型材、空心型材、壁板型材和建筑门窗型材，很明显本次设计的属于建筑门窗型材。 型材断面大小用外接圆来衡量，挤压力的大小和外接圆的面积成正比关系。 根据型材断面形状可为实心型材，半空心型材和空心型材 ,如图 22所示。 （ 1）实心型材，一般的角型、槽型等型材； （ 2）半空心型材，根据断面形状分为半空心型材 I 级、半空心型材 II 级，半空心型材 III 级。 （ 3）空心型材根据断面形状也可以分为三级：空心型材 I 级，空心的部分是圆形，直径较小，断面形状是对称的，或内径较小，外形是不对称的；空心型材II 级，除 I 级以外的外接圆直径不大于 130mm，只有一个非圆形空心部分；空心型材 III，除 I、 II 外的所有空心型材，壁厚是均匀的，其空心断面是完整或多孔[2]。 经测量本次设计型材断面外接圆直径是 Φ=115mm，只有一个不对称的阶梯形空心部分属于典型的空心型材 II 级。 型材断面比较复杂，一般多采用平面分流组合模。 5 图 22 型材按断面分布图 a— 实心型材； b— 半空心型材； c— 空心型材 尺寸偏差的选择 图 23 型材尺寸公差图 6 由于铝合金建筑型材是热挤压型材，其尺寸偏差有特殊性。 型 材断面积的尺寸偏差由 技术标准： 可得 允许偏差分普通级、高精级和超高精级。 本次 由于本设计产品没有标注尺寸偏差值，则公差按普精级，尺寸偏差可查表21。 产品厚度 达到要求，壁厚尺寸偏差为 177。 挤压件截面的过渡处应避免尖角，因为锐角处金属流动困难，阻力升高，模具转角处容易磨损和开裂。 因此本设计的挤压型材有过渡圆角，这样比较适合挤压生产。 其各部分尺寸如图23 所示。 表 21 普通级 型材 截面 尺寸 允许 偏差 （ ） 序号 指定部位尺寸 /mm 允许偏差（ 177。 ） /mm 金属实体不小于 75%的部位尺寸 空间大于 25%，即金属实体小于 75%的所有部位尺寸 3 栏以外的所有尺寸 空心型材包围面积不小于 70mm2 时的壁厚 测量点与基准边的距离 L 6 ～ 15 15～ 30 30～ 60 60～ 100 100～ 150 150～ 200 1 栏 2 栏 3 栏 4 栏 5 栏 6 栏 7 栏 8 栏 9 栏 1 ≤ — — — — — 2 ＞ ～ 2.00 — — — — 3 ＞ ～ 3.00 — — — — 4 ＞ ～ 4.00 — — — 5 ＞ ～ 6.00 — — — 6 ＞ ～ 1 — — 7 ＞ ～ — — — 8 ＞ ～ — — 9 ＞ ～ — — 10 ＞ ～ — 11 ＞ ～ — 12 ＞ 0～ — 注：表中指定部位尺寸为 ～ 的型材壁厚偏差要求是强制性的。 a 除另有说明本标准提到的空心型材包括通孔未完全封闭且空心部分面积大于开口宽度平方数 2 倍的型材。 7 6063铝合金 在生产 建筑铝门窗 中使用较多， 它的优点有：材料 加工性能很好 、可焊接性 很优良 、电镀性 很好 、抗腐蚀性 非常好 、 有 韧性， 容易进行 抛光处理 、 阳极氧化效果 很好 ，是典型的挤压合金。 其主要的力学性能为 抗拉强度不小于 150MPa； 伸长应力不小于 110MPa； 伸长率 不小于 7%， 注：棒材室温纵向力学性能 ,试样尺寸：直径 ≤。 6063 铝合金是 ALMgSi 系中具有中等强度的可热处理强化合金， Mg 和 Si是主要合金元素， 合金中 Mg 和 Si 的含量变化直接影响了材料的品质。 Mg 的作用和影响是 Mg 和 Si 组成 一种热处理强化的化合物 Mg2Si， Mg 的含量 越少 ，Mg2Si 的数量就 越少 ，热处理强化效果 相应减少 ，型材 材料 的抗拉强度 降低 ， 因此变形抗力相应变大 ，合金的塑性 上升 ，加工性能变 的容易 ， 材料 耐蚀性 能变好。 Si 的作用和影响是 Si 的数 量应使合金中所有的 Mg 都能以 Mg2Si 相的形式存在，以确保 Mg 的作用得到充分的发挥。 随着 Si 含量增加，合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高而塑性降低，耐蚀性变坏 [4]。 T5 的意思就是在 高温成型 的 过程 中受到 冷却， 再 进行人工 的 时效状态。 适用于由高温成型过程冷却后，可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限，予以人工时效的产品 [4]。 6063 合金在 T5 状态下，融化温度为 615~655℃ ，相对腐蚀敏感性为 1，挤压性能、抗蚀性、可焊接性和抗应力腐蚀开裂性都很优良，切 削性能和成型性能一般。 成形工艺分。