1、 平易近 用建筑鋁型材的特點(diǎn)
經(jīng)濟(jì)的成長 和人平易近 糊口程度 的提高,促使平易近 用建筑鋁合金鋁型材的品種和數(shù)目 敏捷 增進(jìn) 。今朝 ,世界列國 建成了上千條平易近 用建筑鋁型材臨盆 線,其工藝設(shè)備 、臨盆 工藝和模具的設(shè)計(jì)與制造均已根基 定型,具有尺度 化、系列化的特點(diǎn)。
(1)平易近 用建筑鋁型材絕年夜 大都采取 6063-T5/T6鋁合金臨盆 ,這是由于 6063鋁合金質(zhì)輕,有杰出的塑性,工藝成形性能好,概況處置性能優(yōu)秀 ??梢杂盟R盆 出輕盈、美不雅 、耐用的優(yōu)良 鋁型材。
(2)世界上已研制出上萬種建筑鋁型材。其橫截面積規(guī)模為0.1~100cm2,外接圓直徑規(guī)模為φ8~350mm,腹板厚度規(guī)模為0.6~15mm。
(3)鋁型材壁薄,絕年夜 大都鋁型材的壁厚度為0.6~2mm,外形 十分復(fù)雜,且斷面轉(zhuǎn)變 猛烈 ,相干 尺寸精度要求高,手藝 難度年夜 ,年夜 大都為超高精度薄壁鋁型材。
(4)建筑鋁型材中的空心制品比例很年夜 ,空心鋁型材與實(shí)心鋁型材的比例年夜 約為1:1,并且 內(nèi)腔多為異型孔,有的經(jīng)常 為多孔異形薄壁空心制品。
(5)一組建筑鋁型材需要組裝成份 歧 的門窗系列或其他的建筑布局,是以 共同面多,裝配尺寸多,裝潢 面多。為了削減 鋁型材品種,要求鋁型材具有通用性和交換 性,這就提高了鋁型材的精度要乞降 概況品質(zhì)要求。
由于平易近 用建筑鋁型材具有上述特點(diǎn),加年夜 了模具設(shè)計(jì)與制造的難度。
2、 平易近 用建筑鋁型材模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)
平易近 用建筑鋁型材模具的設(shè)計(jì)除 遵守 通俗 模具的設(shè)計(jì)原則之外 ,還有以下 特點(diǎn):
(1)擠壓機(jī)(擠壓筒)的最好 比壓規(guī)模為350~700Mpa;
(2)擠壓系數(shù)的最好 規(guī)模為30~80;
(3)最好 比壓和擠壓系數(shù)可經(jīng)由過程 擠壓機(jī)、擠壓筒、擠壓工藝參數(shù)、鑄錠長度和 ??卓讛?shù)來進(jìn)行調(diào)理 。
2.1模具種類及其布局特征
擠壓平易近 用建筑鋁型材的模具可分為平面模和空心模兩年夜 類??招哪S挚煞譃槠矫娣至鹘M合模、星形組合模、舌型模,個中 平面分流組合模最為經(jīng)常使用 ,占95%以上。
平面模用于擠壓實(shí)心鋁型材,模型 可以做得很薄,在14.7MN以下的中小型擠壓機(jī)上使用的模型 可以薄到20~25mm,15.7~34.3MN擠壓機(jī)用的模型 可以取30mm閣下 厚。薄模易加工制造,便于修模和拋光工作帶概況。為了包管 模型 強(qiáng)度和產(chǎn)物 尺寸不亂 性,要增添 模墊的厚度或數(shù)目。
平面分流組合模用于擠壓空心鋁型材,因需經(jīng)二次變形,故所需擠壓力較年夜 ,易造成悶車。用這類 模具擠壓空心鋁型材,制品 率較高,模具易加工制造,臨盆 操作簡捷,能臨盆 各類 高精度、高光潔概況的、外形 復(fù)雜的薄壁空心鋁型材和多孔空心鋁型材,但在擠壓中或擠壓終了 時(shí)修模和清算 殘料較艱巨。
星形組合模合用 于外形尺寸較年夜 的空心鋁型材,擠壓力較分流模的小,鋁型材制品 率較高,殘料清算 也較輕易 ,但模型 加工較艱巨。
舌型模殘料較長,鋁型材制品 率低,模具加工難度介于二者 之間,但擠壓阻力較小,且在擠壓中或擠壓竣事 時(shí)殘料輕易 清算 清潔 ,修模便利,故多用于需要較高擠壓力的品質(zhì)要求較高的薄壁空心鋁型材或硬合金兵工 鋁材,表4—3—5列出了3種空心鋁型材模的優(yōu)瑕玷 。
表4—3—53種空心鋁型材模具的比力表
模型 種類
擠壓工藝性
產(chǎn)物 品質(zhì)
(制品 率)
模型 加
工難度
清算 金屬和修模
合用 規(guī)模
平面分流組合模
星形組合模
舌型模
一般
中等
杰出
杰出
杰出
欠好
易
難
中等
難
中等
易
所有空心制品
外形尺寸年夜 的空心鋁型材
硬合金高質(zhì)薄壁空心鋁型材
2)??自谀P?平面上的安置 原則
(1)應(yīng)斟酌 鋁型材擠出??讜r(shí)在出料臺上的不亂 性,以防扭彎鋁型材。
(2)裝潢 面不要與出料臺直接接觸,以防劃傷概況。
(3)應(yīng)斟酌 到接近 擠壓筒中間 的金屬比接近 邊沿 的金屬活動 較快,所以鋁型材的薄壁部門應(yīng)盡量 接近 擠壓筒中間 。
(4)對 槽形鋁型材,其??装仓?時(shí)應(yīng)避免金屬活動 快慢不均而釀成的 舌頭偏斜,引發(fā) 鋁型材壁厚不均。
(5)??鬃钅暌?外接圓與模型 外徑間的關(guān)系,見表4—3—6和表4—3—7。
3)分流孔的外形 及其在模型 平面上的安置
模型 入料腔的數(shù)目、外形 、年夜 小及其在模型 平面上的布列,對金屬活動 影響極年夜 ,應(yīng)憑據(jù) 擠壓筒的年夜 小、產(chǎn)物 外形 、擠壓產(chǎn)物 的根數(shù)及其排各位 置來肯定 人料腔的外形 和數(shù)目。模腔的設(shè)計(jì)應(yīng)包管 ??捉饘倩顒?的平均 性,在包管 模型 強(qiáng)度的前提 下,應(yīng)盡量設(shè)計(jì)得年夜 一些。分流孔的設(shè)計(jì)與安置 見第3.5.3節(jié)。
4)??准庸こ叽绾喼倍?p/>
??淄庑纬叽?A0+A0(1.01%~l.02%)
式中 A0——鋁型材外形的名義尺寸。
??妆诤癯叽?S0+S0(1.01%~l.02%)+C
式中 S0——鋁型材壁厚名義尺寸;
C——經(jīng)驗(yàn)批改 值。
5)模孔工作帶簡直定原則和方式
工作帶厚薄是調(diào)劑 金屬活動 速度的樞紐身分 ,工作帶設(shè)計(jì)不妥,鋁型材各部門流出??椎乃俣染筒黄骄?,擠壓出的制品就會發(fā)生 扭擰、曲折 、平面間隙年夜 等缺點(diǎn) 。為了公道 給定工作帶,應(yīng)斟酌 影響工作帶長度的兩個首要 身分 。
第一,模孔排各位 置對金屬活動 的影響,擠壓時(shí)金屬的活動 特征 是接近 擠壓筒中間 部位的金屬活動 快,闊別 中間 的逐步 減慢。為此,如要使金屬活動 平均 ,必需 把中間 部位的模孔工作帶做得厚一些,闊別 中間 處逐步 減薄。??坠ぷ鲙мD(zhuǎn)變 數(shù)值與擠壓筒直徑有關(guān)。
第二,鋁型材壁厚對金屬流速的影響。鋁型材壁厚越年夜 即模孔尺寸越年夜 ,則金屬活動 就越快,是以 ,為了調(diào)劑 流速,此處的工作帶就應(yīng)做得厚一些。
憑據(jù) 上述兩個身分 ,??坠ぷ鲙Э砂匆韵?公式計(jì)較:
L=t·Kl·K2(4-3-15)
式中L——工作帶長度/mm;
t——鋁型材厚度名義尺寸/mm;
Kl——模型 材質(zhì)強(qiáng)度系數(shù)(≈1.5~2.0);
K2——模孔位置流速差之比。
(1)平面模模孔工作帶長度簡直定方式
①設(shè)計(jì)工作帶長度時(shí),以全部 鋁型材最難擠出(成形)部門為基準(zhǔn)點(diǎn),取該處工作帶長度為制品 厚度的l.5~2倍。以圖4—3—39中的鋁型材為例,該鋁型材的壁厚為t,由于其寬度較年夜 ,兩頭 部出料較難(見虛線部門),故以此處作為設(shè)計(jì)工作帶的基準(zhǔn)點(diǎn),取L=(1.5~2)t。
圖4—3—39實(shí)心鋁型材工作帶基準(zhǔn)拔取 示意圖
②與基準(zhǔn)點(diǎn)相鄰部位的工作帶長度比基準(zhǔn)點(diǎn)工作帶長1mm,見圖4—3—39。
③鋁型材厚度不異部位,如其距離擠壓筒中間 的距離相等,工作帶的長度應(yīng)相等。
④由模型 中默算 起,每闊別 中間 10mm則其工作帶應(yīng)響應(yīng) 削減 ,參看圖4—3—40及表4—3—8示出的數(shù)值。
圖4—3—40工作帶長度與距中間 的關(guān)系示意圖
(a)——金屬流速圖;(b)——工作帶長度的轉(zhuǎn)變
表4—3—8鋁型材厚度及離中間 距離與工作帶長度對應(yīng)關(guān)系
鋁型材厚度/mm
離中間 每相距l(xiāng)0mm工作帶增減數(shù)值/mm
1.2
1.5
2.0
2.5
3.0
0.2
0.23
0.30
0.35
0.40
⑤其他情形 不異時(shí),工作帶的長度與該處的厚度成正比。例如:t1=1mm處工作帶長L1,=2mm,t2=1.5mm處的工作帶長度L2為3mm。
⑥鋁型材螺孔處,工作帶應(yīng)增添 1mm,(圖4—3—41(a)),鋁型材雙方 交代 處有圓弧R的處所 ,工作帶應(yīng)增年夜 1mm(圖4—3—41(b))。
⑦鋁型材??椎亩瞬?,因三面受阻,金屬流速較慢,故此處的工作帶應(yīng)削減 lmm,見圖4—3—42的圓圈處。
圖4—3—41工作帶長度增添 示意圖
(a)——螺絲孔處增添 lmm;
(b)——圓弧處增添 1mm
(2)分流組合模??坠ぷ鲙чL度簡直定方式 ①橋底人料艱巨處工作帶長度為鋁型材厚度之兩倍,即L=2t。接近 入料口處的??祝蚪饘倩顒?較好,工作帶應(yīng)為2t+1mm。
②鋁型材空心部門工作帶長度與通位長度L有關(guān),見圖4—3—43。
當(dāng)L=15~20mm時(shí),工作帶長度為2t+1+0.5mm;
L=21~30mm時(shí),工作帶長度為2t+1+1mm;
L=30mm以上時(shí),按上述比例增添 。
圖4—3—42模孔端部工作帶長度轉(zhuǎn)變 示意圖
(虛線圓圈處工作帶長度應(yīng)削減 )
圖4—3—43分流組合??招牟课坏墓ぷ鲙疽鈭D
1——入料孔;2——工作帶長等于2t;
3——工作帶長等于2t+1
③與空心部門(通心部門)相接的實(shí)心??撞块T的工作帶,與分流孔的年夜 小、外形 和散布 有關(guān),橋底及入料不直接流人的模孔工作帶取3倍厚度加lmm,即L=3t+1mm,入料直接流人的??坠ぷ鲙『穸鹊?~5倍,即L=(4~5)t。
6)調(diào)劑 金屬流速的非凡 方式
(1)導(dǎo)流法。在模型 工作端面上做一個深度15~20mm的凹兜,將金屬導(dǎo)入模孔并用公道 設(shè)計(jì)導(dǎo)流孔的年夜 小和外形 來調(diào)理 金屬的流速。如對 槽形鋁型材,常見的兩種缺點(diǎn) 便可 用導(dǎo)流法來解決,如圖4—3—44所示。
(2)促流法。在模型 工作端面做成各類 分歧 的促流角,來調(diào)劑 金屬的流速,如壁厚轉(zhuǎn)變 的楔形鋁型材,在窄孔處促流角做得年夜 一些,在寬孔處促流角做得小一些,但最年夜 促流角不得年夜 于45°,如圖4—3—45所示。
(3)阻礙法。在模型 工作帶端面憑據(jù) 鋁型材壁厚設(shè)計(jì)成份 歧 的阻礙角,來調(diào)理 金屬流速。在擠壓空心鋁型材時(shí)輕易 泛起 突出 和凹下缺點(diǎn) ,可用如圖4—3—46所示方式 來批改 。突出 缺點(diǎn) 削去A處,凹下缺點(diǎn) 削去B處。調(diào)理 方式 是消弭 陽模障礙。
圖4-3-44用導(dǎo)流法來調(diào)劑 金屬流速示意圖
(a)——尺度 槽鋁型材;(b)——突出 缺點(diǎn) ;(c)——凹下缺點(diǎn) ;(d)——導(dǎo)流模
圖4—3—45用促流法調(diào)劑 金屬流速示意圖
圖4—3—46用阻礙法調(diào)劑 金屬流速示意圖
7)空刀的設(shè)計(jì)
(1)對 一般鋁型材模來講 ,空刀部位尺寸比??壮叽缒暌?3mm(單邊l.5mm),對 小規(guī)格或薄壁鋁型材,為了調(diào)和 相干 位置或?yàn)榱嗽瞿暌?模型 的強(qiáng)度,空刀尺寸可減小到單邊0.5~1mm。
(2)為了不 鋁型材與模壁相擦,空刀部門可采取 3°~5°的錐形出口。
(3)鋁型材的螺絲孔及毛條坑位后的空刀應(yīng)恰當(dāng) 減短。
(4)易堵模的鋁型材,空刀部門應(yīng)做成錐形。
(5)為包管 鋁型材能順?biāo)?經(jīng)由過程 模孔,模型 空刀部門、模墊、模支承墊的尺寸一般按以下 原則肯定 :
模型 空刀尺寸=模孔尺寸+(1~3)mm;
模墊尺寸=??壮叽?(6~12)mm;
模支承墊尺寸=??壮叽?(10~20)mm。
8)模型 厚度的設(shè)計(jì)
對 平易近 用建筑鋁型材,平面模的厚度一般取25~30mm,分流組合模的厚度由強(qiáng)度校核肯定 ,一般而論取80~185mm,導(dǎo)流模的厚度一般取l5~25mm。
9)模型 強(qiáng)度的校核
由于平易近 用建筑鋁型材品種繁多,外形 復(fù)雜并且 多系薄壁鋁型材或空心鋁型材,這給模具的布局選擇和強(qiáng)度校核帶來了必然 的艱巨。為簡化起見,將平易近 用建筑鋁型材模歸納為平面模和分流組合模來進(jìn)行強(qiáng)度校核。
(1)平面模進(jìn)行強(qiáng)度校核的首要 有槽形模、雙孔帶板模和半空心鋁型材模。一般情形 下可用下述公式來計(jì)較:
(4-3-16)
式中 n——平安 系數(shù);
P——擠壓機(jī)的最年夜 比壓;
B、B1——模型 和模墊危險(xiǎn)斷面的寬度;
H、H1——模型 和模墊的厚度;
F——模型 受壓面積;
[σb]、[σb’]——模型 和模墊材料的許用強(qiáng)度。
以一個半空心鋁型材為例計(jì)較強(qiáng)度。擠壓機(jī)為17.6MN,擠壓筒的比壓P=760MPa,[σb]=[σb’]=1150MPa,H=38.1,H=38.1mm,Hl63.5mm,B=9mm,Bl12-(2×3.5)=5mm。
所以,根基 上是平安 的。
(2)分流組合模的強(qiáng)度校核一般按下面公式計(jì)較:
(4-3-17)
式中 b、h——離別 為分流組合模上模的橋?qū)捄蜆蚝瘢?
[σb]——模具材料的許用強(qiáng)度;
P——擠壓筒最年夜 比壓;
F——模型 受壓面積。
以一個平面分流模為例計(jì)較強(qiáng)度。擠壓性能 力為17.6MN,擠壓筒比壓P=760MPa,[σb]=1150MPa,b=30mm,h=40mm。
10)模具的裝配方式
日本宇部興產(chǎn)股份有限公司 設(shè)計(jì)制造的l6MN擠壓最經(jīng)常使用 的模具裝配方式見圖4—3—47和圖4—3—48。
11)模具的材料及硬度
平易近 用建筑鋁型材模具經(jīng)常使用 的材料及使用硬度以下 :模型 ,材料3Cr2W8V,HRC為48~52;材料4CrMoSiVl,HRC為46~50。
模墊及其他模具組件,材料5CrNiM0、5CrNiW等,HRC=40~45。受力較年夜 的模墊,應(yīng)采取 4Cr5MoSiVl鋼,熱處置后HRC為46~50。
圖4—3—47實(shí)心模具裝配圖
1——模型 ;2——模墊;3——模套;4——模座;5——模后座;6——定位銷
圖4—3-48分流組合模裝配圖
1——陽模;2——陰模;3——模套4——模座;5——模后座;6——定位銷
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