【正文】 ................................................................................. 45 外文資料翻譯 ........................................................................................ 46 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 擠壓是有色金屬、鋼鐵材料生產(chǎn)與零件成型加工的主要方一，也是各種復(fù)合材料、粉末材料等先進(jìn)材料制備與加工的重要方法。 擠壓加工的方法主要有正擠壓，反擠壓，側(cè)向擠壓，玻璃潤(rùn)滑擠壓，靜液擠壓，連續(xù)擠壓。除此以外，擠壓加工還具有應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)靈活性大，工藝流程簡(jiǎn)單和設(shè)備投資少的特點(diǎn)。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。 對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。 模具影響著制品的質(zhì)量。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng) 重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來越高的要求。 模具主要類型有：沖模、鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模，橡膠模、陶瓷模等。 擠壓模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，擠 壓加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見 。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第一章 擠壓件結(jié)構(gòu)工藝性分析 產(chǎn)品圖 及其分析 本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是 推拉 窗中空 光企鋁型材，其截面如下圖所示： 圖 圖 11 產(chǎn)品截面圖 表 11：所設(shè)計(jì)中空光企的相關(guān)尺寸 名稱 型號(hào) 壁厚 單重（ kg/m） 光企 7606 本材料是 6060 鋁合金，截面是空心型材，給定的數(shù)據(jù)有壁厚 1 mm，52 及截面形狀，其他根據(jù)實(shí)際情況自行擬定 制品的截面積： 制F ＝ 1000/＝ 模孔外接圓直徑 外D ＝ 22 ? ＝ ㎜ 鋁及鋁合金的特點(diǎn) 鋁及鋁合金具有一系列特性，在金屬材料的應(yīng)用中僅次于鋼材而居第二位。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，中國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，包括鋁型材在內(nèi)的建筑裝飾材料不斷增加。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 鋁合金 比純鋁具有更好的物理力學(xué)性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。 鋁合金型材具有強(qiáng)度高、重量輕、穩(wěn)定性強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)、可塑性好、變形量小、無污染、無毒、防火性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)（可達(dá) 50— 100 年），回收性好，可回爐重?zé)?。主要是為了該金屬表面陽極氧化效果好，開始陽極氧化是白色，后進(jìn)一步改變電解質(zhì)才達(dá)到古銅色，這兩種主體顏色在國(guó)內(nèi)用了十多 年 表 12： 鋁合金 化學(xué)成分 (Chemical Composition Limits wt%): GB/T31901996： 牌號(hào) Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 其他元素 Al 備注 每種 合計(jì) 6063 ～ 5 ～ 余量 LD31 6005 ～ 5 ～ 余量 6061 ～ 5 ～ ～ ～ 5 5 余量 Ld30 6082 ～ ～ ～ 余量 本設(shè)計(jì)選用 6063 鋁合金 ,由于其強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，加工性能好，在退火狀態(tài)下，該合金有優(yōu)良的耐蝕性及物理機(jī)械性能，是一種可以時(shí)效強(qiáng)化洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 的 ALMgSi 系合金，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)性建筑行業(yè)以及一些機(jī)械制造業(yè)。廣泛應(yīng)用于建筑型材、灌溉管材、供車輛、臺(tái)架、家具、升降機(jī)、柵欄等用的管、棒、型材。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 13： 6063 室溫下的機(jī)械性能（ Mechanical amp。工藝要在一定條件下完成，有特定的工藝參數(shù)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 擠壓工藝參數(shù) 確定時(shí)，應(yīng)綜合考慮金屬與合金加工時(shí)的可擠壓性和對(duì)制品質(zhì)量的要求（尺寸與形狀的允許偏差，表面質(zhì)量，組織與性能等），以滿足提高成品率與生產(chǎn)率的需要。為了保持?jǐn)D壓制品的整體性，擠壓塑性變形區(qū)的溫度必須與金屬塑形最好的溫度范圍相匹配。擠壓速度越大，被周圍介質(zhì)吸收的熱量就越小，則塑性變形區(qū)的溫度就越高；反之亦然。當(dāng)變形速度較小時(shí)，必須提高預(yù)熱溫度；而變形速度較大時(shí)，則必須降低預(yù)熱溫度。 擠壓時(shí)的溫度條件 確定擠壓的溫度制度時(shí)，應(yīng)考慮以下一些因素： 分析合金的塑性圖與狀態(tài)圖，了解合金最佳塑性溫度范圍和相變情況，避免在多相和相變溫度下變形。 盡可能地降低變形抗力以減小擠壓力和作用在工具上的載荷。 保證溫度不超過該合金的臨界溫度，以免塑性降低產(chǎn)生裂紋。 保證擠壓制品的溫度分布均勻、尺寸精度高、組織均勻和力學(xué)性能最佳。 min1 錠坯 擠壓筒 2A14 2A12 2A50 2A80、 2A70、 5A07A40 1050A、 1035 3A21 5A0 5A06 6A0 606 6061 圓棒、方棒、六角棒及通用型材 380～ 440 380～ 440 380～ 440 320～ 430 350～ 430 390～ 440 390～ 440 400～ 450 430～ 510 360～ 440 360～ 440 360～ 440 350～ 400 330～ 400 360～ 430 360～ 430 480～ 440 400～ 480 1～ 1～ 3～ 6 3～ 15 1～ 2 40～ 250 20～ 100 1～ 2 3～ 1 6063 合金可達(dá)到 120 2A12 一般用途型材、高負(fù)載型材、空心型材、大頭型材、壁板 380～ 460 430～ 460 420～ 470 360～ 440 400～ 440 400～ 450 1～ ～ 2 ～ 2A11 一般用途型材 330～ 460 360～ 440 1～ 3 7A40 等斷面型材、大頭型材、壁板 370～ 450 390～ 440 360～ 430 390～ 440 ～ 2 ～ 1 5A0 2A0 5A05A0 5B06 型材、壁板 420～ 480 400～ 460 ～ 1 6063 606 6A0 6A02 裝飾型材 空心建筑型材 ， 重要用途型材 320～ 500 400～ 510 490～ 510 300～ 450 380～ 460 460～ 480 到 120 8～ 60、 6063 合金可達(dá) 100 3～ 15 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在確定擠壓時(shí)的最佳溫度時(shí)，還應(yīng)該考慮鑄錠的冶金學(xué)特點(diǎn)：如結(jié)晶組織的特點(diǎn)、合金化學(xué)成分的波動(dòng)、金屬間化合物的特點(diǎn)，以及坯料的疏松程度、氣體和其他的非金屬與金屬雜志的含量等。 由 表 15 知， 6063 鋁合金的最高允許加熱溫度為 510℃，下限溫度為300℃，對(duì)于本題，為了保證 推拉窗中空光企 鋁型材制品的組織性能、表面質(zhì)量，降低擠壓加工時(shí)的變形抗力，擠壓時(shí)錠坯的加熱溫度不宜過高，應(yīng)盡量降 低擠壓溫度。 擠壓筒預(yù)熱 模具的成分多為合金鋼，由于導(dǎo)熱性差，為避免產(chǎn)生熱應(yīng)力，擠壓前擠壓筒要預(yù)熱，為保證擠壓制品的質(zhì)量，并且具有良好的擠壓效應(yīng)，擠壓筒溫度可取 400℃～ 450℃。 模子預(yù)熱 避免急熱，延長(zhǎng)模具壽命，應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。 擠壓速度 擠壓時(shí)的速度有三種：擠壓速度 νj， 表示擠壓機(jī)柱塞、擠 壓桿和擠 壓墊的移動(dòng)速度；金屬流出速度 νi，表示金屬流出模孔時(shí)的速度， νi = νj；變形速率 ? ，即單位時(shí)間內(nèi)變形量變化的大小。一般來說，提高擠壓速度會(huì)造成錠坯的溫度升高，因此要降低錠坯的加熱溫度。但是，如果錠坯原始溫度和擠壓速度導(dǎo)致制品出口溫度洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 接近該合金的固相線溫度時(shí)，則表面將產(chǎn)生裂紋、粗糙，質(zhì)量變壞。圖中 給出了兩條極限曲線：一條表示設(shè)備能力的最大擠壓力曲線；另一條表示合金制品開裂的冶金學(xué)極限。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，這個(gè)最佳值只是從擠壓速度角度出發(fā)，不一定能滿足制品的物理 冶金性能要求。 表 15 給 出了常用的鋁合金擠壓各種型材的錠坯、擠壓筒加熱溫度和平 均的流出速度。 工模具的潤(rùn)滑 在許多加工過程中， 潤(rùn)滑的作用 很多， 擠壓加工一次變形量很大，金屬與模具接觸面上的單位正壓力極高（相當(dāng)于金屬變形抗力的 310 倍，甚至更高）。因此，擠壓時(shí)潤(rùn)滑劑的作用是盡可能地使表面干摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)檫吔缒Σ痢? 使用平模熱擠壓型材與棒材時(shí)，平模工作面與擠壓筒壁交接處存在一個(gè)環(huán)形的死區(qū)，可有效地阻止錠坯表面上的氧化物、夾雜與灰塵進(jìn)入制品表面，故不允許涂抹潤(rùn)滑劑。采用錐模擠壓棒材時(shí)，可以進(jìn)行潤(rùn)滑。擠壓型材與棒材時(shí)，均不潤(rùn)滑擠壓墊，以防縮尾形成。 使用錐模擠壓管材時(shí)，穿孔針的摩擦作用可使金屬的流動(dòng)較為均勻。擠壓厚壁管時(shí)，亦不允許潤(rùn)滑擠壓墊。 綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)題目而言，不采用潤(rùn)滑。在常溫 和高溫下具有高的沖擊韌性和斷裂韌性值，以防止模具在低應(yīng)力條件下或沖載荷作用下產(chǎn)生脆斷。在工作溫度下，擠壓工具材料的 s? 不應(yīng)低于1000MPa。在高溫下有抗氧化穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生氧化皮。 (4). 良好的淬透性，以確保模具的整個(gè)斷面（特別是大型模具的橫斷面）有高且均勻的力學(xué)性能。 (5). 抗激冷、激熱的適應(yīng)能力，以抗高熱應(yīng)力和防止模具在連續(xù)性、反復(fù)、長(zhǎng)時(shí)間使用中產(chǎn)生熱疲勞裂紋。 (6). 良好的工藝性能，材料易于熔煉、鍛造、加工和熱處理。 結(jié)合本設(shè)計(jì)題目和 表 15， 模具應(yīng)具有足夠的耐高溫疲勞強(qiáng)度和硬度，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 較高的耐回火性及耐熱性，足夠的韌性，低的膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性，可加工性，及經(jīng)濟(jì)性， 故 本設(shè)計(jì) 可 采用 4Cr5MoSiV1 作為模具的材料，熱處理的硬度為 HRC40～ 47。 淬火 本工藝過程中，制品擠出后可通過設(shè)置風(fēng)扇對(duì)制品進(jìn)行吹風(fēng)來達(dá)到風(fēng)淬（固溶強(qiáng)化）的目的，或采用噴水霧的方法。 切頭尾 一般擠壓制品的頭部和尾部都存在缺陷，為了不影響制品的性能，要進(jìn)行切頭尾的工作。 時(shí)效 時(shí)效處理可以分為兩種：自然時(shí)效和人工時(shí)效。 表面處理 為了提高制品的耐蝕性和抗疲勞性等，可以對(duì)其進(jìn)行表面處理。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 擠壓設(shè)備及坯料的選擇 坯料尺寸確定 表 16：常用擠壓設(shè)備 設(shè)備噸位 500T 800T 1630T 擠壓筒直經(jīng) 0D (mm) Φ 95 Φ 125 Φ 187 擠壓截面積 0F (mm) 7085 12266 27451 錠坯尺寸 dD dL Φ 90270/320 Φ 120400/450 Φ 178540/600/660 冷床長(zhǎng) (m) 26 32 44 填充系數(shù) K 壓余厚 (mm) 20 25 30 最大擠壓比 max? 82 加工范圍 最大外接圓直徑maxD外 (mm) Φ 65 Φ 95 Φ 147 擠一根最小制品斷面積 min制F ( 2mm ) 72 150 372 由于制品的截面積： 制F ＝ 1000/＝ ?？淄饨訄A直徑 外D ＝ 22 ? ＝ ㎜ 根據(jù)加工范圍要求（ 制F =≥ min制F ,及 外D ≤ maxD外 ）有 500T、800T 可選 。 =125mm 鑄錠直徑計(jì)算：（按間隙值計(jì)算） Dp=Do△ D 鋁型材擠壓機(jī)的按間隙（△ D 取 3～ 10） ，這 里取 △ D=5mm Dp=Do△ D 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 =1255 =120mm 錠坯尺寸 dD dL =120 400mm 擠壓比 G= 擠壓力的計(jì)算 根據(jù)擠壓力經(jīng)驗(yàn)系數(shù)公式： dDP (?) bD?2 ?制Fd 4? P 為擠壓力，單位 N； D 為擠壓筒內(nèi)直徑，單位 mm ； d 為