挤压模-建筑铝合金型材(窗用)的模具设计dkxi.docx

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1、 建筑铝合合金型材材（窗用用）的模模具设计计摘 要为了适应应不同的的地区、不不同系列列、不同同用途的的门窗结结构以及及其他的的建筑结结构需要要，建筑筑铝合金金型材的的品种繁繁多，规规格的范范围也是是十分的的宽广。据据不完全全的统计计，世界界上已经经出现了上万万种建筑筑型材。建建筑铝合合金型材材一般采采用挤压压的方法法得到，而而挤压工工模具对对于实现整整个的挤挤压过程程是有着着十分重重要意义义的。 工具和模模具结构构的合理理性是实实现任何何挤压的的工艺过过程的基基础。因因为工模模具结构构是传递递挤压力力以及使使金属产产生挤压压变形的的关键部部件；模模具是使使产品成成形，并并保证正正确的形形状、尺

2、尺寸以及及精度的的基本部部分；同同时模具具是保证证挤压产产品的内内外表面面质量中中最重要要因素之之一；并并且在一一定程度度上，模模具可以以控制产产品的力力学性能能和内部部组织。因因此，合合理的挤挤压模具具设计可可以说是是实现挤挤压生产产中高产产、低耗耗、优质质的最重重要保证证之一。本文论述述了铝合合金挤压压模具设设计的现现状与发发展趋势势，介绍绍了挤压压模具设设计的步步骤和关关键点。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：建筑铝铝合金型型材；挤挤压模具具设计；平面分分流模 Dessignn off exxtruusioon ddie fo

3、rr allumiinumm allloyy seectiion forr winddowss off buuilddinggsAbsttracctIn oordeer tto aadappt tto ddifffereent reggionns, diffferrentt seeriees aand diffferrentt usses of dooors ,winndowws aand othher arcchittectturaal sstruuctuuress neeedss, arrchiiteccturral aluuminnum proofilles anddthee raang

4、ee off sppeciificcatiionss iss veery widde. Acccorddingg too inncommpleete staatissticcs, thee woorldd haas bbeenn ouut oof tthe tenns oof tthouusannds kinnd oof bbuilldinng pproffilees. Arcchittectturaal aalumminuum pproffilees ggeneerallly aree ussed by exttrussionn, aand exttrussionn toooliing is

5、 greeat siggnifficaancee too thhe wwholle oof eextrrusiion proocesss.The connsisstenncy of toool aand diee sttruccturre iis tthe bassis of achhievvingg anny ffounndattionn exxtruusioon pproccesss. Beecauuse thee diie sstruuctuure is thee keey ccompponeentss off paassiing exttrussionn prresssuree ann

6、d pprodduciing mettaleextrrusiion; Moold is thee esssenntiaal ppartt off ennsurringg prroduucts ccorrrecttshaape, siize andd prreciisioon; Thee saame timme, moold is thee moost impporttantt faactoorstto eensuure thee suurfaace quaalitty oof tthe innner andd ouuterr off exxtruusioon pprodductt ; The

7、molld ccan conntrool tthe mecchannicaal ppropperttiess annd iinteernaal oorgaanizzatiion. Thhereeforre, reaasonnablle eextrrusiion diee deesiggn iis oone of thee moost impporttanttasssuraancee off acchieevinng eextrrusiion prooducctioon hhighh yiieldd, llow cosst aand higgh qquallityy.Thiss paaperr

8、diiscuussees tthe sittuattionn annd ddeveeloppmennt ttrennd oof aalumminuum eextrrusiion dieedessignn, aand inttrodducees tthe steeps andd keey ppoinnts of exttrussionn diie ddesiign. Thhe ppapeer ddesiign thee sttruccturre aand sizze oof mmoldd seectiionss diiverrsioon hholee, sspliit bbriddge, moo

9、ld corres, weeldiing chaambeer, thee diie hholee, wworkkingg paart andd emmptyy knnifee.Key Worrds: Archhiteectuurall allumiinumm prrofiile；Desiign of exttrussionn diie；PPlannar porrthoole diee目 录摘 要IAbsttracctIII第一章 绪论11.1 概述111.2 模具在在铝合金金挤压生生产中的的重要作作用与特特殊地位位11.3 国内外外铝合金金挤压模模具技术术的现状状与发展展趋势221.3.1铝合

10、合金挤压压模具设设计的现现状21.3.2铝合合金挤压压模具技技术的发发展与趋趋势31.3.3国内外外模具设设计水平平比较771.4 建筑型型材的模模具设计计71.4.1铝合合金民用用建筑型型材的特特点81.4.2民用用建筑型型材模具具设计特特点81.4.3 建建筑铝合合金型材材模具设设计重点点与难点点8第二章 铝型材材挤压工工艺102.1 铝型材材模具的的设计原原则1002.1.1挤压压模具设设计时应应考虑的的因素1102.1.2模具具设计的的原则与与步骤1102.1.3模具具设计的的技术条条件及基基本要求求122.2确确定采用用平面分分流模的的原则1122.3模模具材料料的选择择132.3.

11、1产品品性能分分析1332.3.2挤压压模具的的工作条条件1442.3.3模具具材料的的合理选选择155第三章 铝型材材挤压模模具设计计173.1 制品的的分析1773.1.1 制制品尺寸寸分析1173.1.2 制制品结构构分析1173.2 挤压设设备的选选择1883.2.1 挤挤压系数数183.2.2 填填充系数数193.2.3 挤挤压力的的计算193.3 型材模模具结构构193.3.1 模模具外径径203.3.2 模模具厚度度203.4 上模设设计203.4.1分流流孔的设设计203.4.2 分分流桥的的设计223.4.3模芯芯的设计计223.5下下模设计计233.5.1焊合合室的设设计2

12、33.5.2模孔孔尺寸的的设计253.5.3模孔孔工作带带的长度度确定283.5.4模孔孔空刀结结构设计计293.6定定位的设设计293.6.1凸台台的设计计293.6.2定位位销的选选择303.6.3螺钉钉的选择择303.7强强度校核核303.7.1分流流桥弯曲曲应力校校核303.7.2分流流孔道抗抗剪应力力校核31第四章 零件图图和装配配图324.1上上模324.2下下模334.3装装配图34结 论论35致 谢谢36参考文献献37 第 44 页 第一章 绪论1.1 概述铝型材的的挤压是是指使铝铝合金的的高温铸铸坯通过过专用模模具（机机头），在在挤压机机提供的的强大压压力的作作用以及及给定速

13、速度下，将将铝合金金从模腔腔中挤出出，来获获得所需需要的形形状、尺尺寸和具具有一定定力学性性能的铝铝合金挤挤压型材材1。铝合金型型材挤压压的成型型过程是是非常复复杂的，除除圆形截截面的铝铝型材挤挤压是属属于二维维轴对称称的问题题外，一一般而言言，其它它形状铝铝型材挤挤压是属属于三维维流动的的大变形形问题。因因此，挤挤压模具具设计制制作的质质量及其其使用寿寿命就变变成了挤挤压过程程是否经经济可行行的关键键之一。合合理的设设计和制制造是能能大大的的延长模模具寿命命的，同同时对提提高生产产效率、降降低成本本及能耗耗具有重重要的意意义。合合理的模模具结构构是实现现任何一一种挤压压工艺过过程的基基础。目

14、前，我我国型材材的挤压压模具设设计还基基本上停停留在依依靠传统统的工程程类比及及设计经经验积累累上，所所设计制制造的模模具必需需经过反反复的试试模与调调整，才才可以保保证其投投入使用用的成功功，造成成了企业业不定时时的停工工待模，影影响正常常的生产产，与此此同时会会造成挤挤压产品品的质量量不高，模模具的使使用寿命命不长等等诸多的的缺陷。因因此，由由于铝合合金型材材的产品品不断的的向着大大型化、薄薄壁化、扁扁宽化、复复杂化、高高精化和和多功能能、多用用途、多多品种、长长寿命的的方向发发展，促促使传统统模具设设计方法法的改进进成为了了现在铝铝合金型型材工业业发展的的需求。1.2 模具在铝铝合金挤挤

15、压生产产中的重重要作用用与特殊殊地位在现代化化大生产产中，工工具和模模具是对对实现整整个挤压压的过程程有十分分重要意意义的，工工具和模模具结构构的合理理性是实实现任何何挤压的的工艺过过程的基基础，因因为工模模具结构构是传递递挤压力力以及使使金属产产生挤压压变形的的关键部部件；模模具是使使产品成成形，并并保证正正确的形形状、尺尺寸以及及精度的的基本部部分；同同时模具具是保证证挤压产产品内外外表面质质量中最最重要因因素之一一。工模具的的结构、形形状以及及尺寸的的合理性性，可在在一定程程度上控控制产品品的内部部组织和和力学性性能，尤尤其是在在控制空空心制品品力学性性能和焊焊缝组织织的方面面，分流流孔

16、大小小、数量量、形状状以及分分布的位位置，焊焊合腔形形状及尺尺寸、模模芯结构构等等起起着决定定性作用用；模子子、挤压压筒和挤挤压垫片片的结构构形状、尺尺寸和表表面的质质量，是是对控制制产品的的缩尾和和粗晶环环、成层层等等缺缺陷也会会有一定定作用；模具结结构形状状和尺寸寸是对金金属的流流变、应应力一应应变场、挤挤压温度度一速度度场等等等都有很很大的影影响，从从而对于于提高生生产效率率、减少少能耗以以及产品品质量是是有重大大作用的的；工模模具设计计的合理理性对于于提高其其装卸和和更换速速度，改改善劳动动条件，减减少辅助助时间以以及保证证生产的的安全等等方面有有重大意意义。新型的工工模具结结构，对对

17、开发新新工艺、新新产品，研研制新设设备和新新材料，不不断的提提高挤压压技术中中起着很很大作用用。例如如扁挤压压筒、组组合模、舌舌型模、变变断面模模、多层层预紧应应力模等等，扁挤挤压筒，高高比压的的优质圆圆挤压筒筒以及异异形管材材模、特特种型材材模设计计与制造造的技术术等等是是铝挤压压生产中中的关键键技术和和核心。其其中的技技术含量量是在整整个的挤挤压技术术中占据据有很大大比例的的。而对对中等批批量挤压压产品来来说，工工模具的的成本是是占总成成本300左右右。如果果将其使使用的寿寿命提高高5110倍，则则产品成成本可以以大幅度度的下降降。因此此，模具具是质量量以及使使用寿命命可以说说是评价价某一

18、种种挤压方方法或者者挤压工工艺的经经济可行行决定因因素之一一，合理理的模具具设计是是实现铝铝合金挤挤压生产产中高产产、低耗耗、优质质的最重重要保证证之一2。1.3 国内外铝铝合金挤挤压模具具技术的的现状与与发展趋趋势1.3.1铝合合金挤压压模具设设计的现现状工模具的的设计一一般是包包括设计计方法和和设计理理论的选选择，模模具的结结构设计计算以及及尺寸确确定，模模具材料料的选择择，强度度的校核核和经济济的技术术指标评评价等等等。模子子、挤压压垫片、挤挤压筒内内衬、穿穿孔针等等是直接接参与到到金属变变形的工工具，这这种设计计与一般般的机械械零件设设计是不不同，它它是一种种介于压压力加工工与机械械加

19、工之之间的工工艺性设设计。不不仅需要要考虑机机械设计计应该遵遵循的原原则，而而且需要要挤压条条件下的的各种工工艺性因因素。因因此，模模具的设设计远远远要比其其它的工工具设计计复杂，要要设计出出经济并并且合理理的挤压压工模具具是一件件非常困困难的工工作33。在挤压技技术的发发展初期期，一般般是根据据机械的的设计原原理，采采用古典典的强度度理论与与设计者者实践的的经验结结合来设设计管材材、棒材材以及普普通的实实心型材材的模子子。随着着挤压基基础理论论和弹性性理论的的发展,许多新新的实践践方法和和理论已已经开始始用于挤挤压模具具的设计计及计算算。例如如工程计计算法、光光弹光塑塑法、金金属流动动的坐标

20、标网络法法、滑移移线法、上上限理论论和密栅栅纹云法法等都被被广泛的的用来确确定工模模具的工工艺要素素、结构构以及强强度的校校核。近些年以以来，计计算机虚虚拟设计计、热挤挤压模拟拟法以及及有限元元法等发发展的很很快，同同时也取取得了良良好的效效果。由由于电子子计算机机技术发发展，挤挤压工模模具的计计算机辅辅助设计计(CAAD)的的技术已已经开始始进入实实用的阶阶段，促促使挤压压工模具具的设计计来到了了一个崭崭新时代代。现在，在在工业发发达的国国家，挤挤压工模模具的设设计已经经不再是是只凭经经验的手手工操作作，而是是变成了了连续进进行的电电子计算算机自动动控制优优化设计计的过程程。在我我国对于于铝

21、合金金的挤压压工模具具CADD技术方方面的应应用软件件采用的的是模块块化的结结构，图图形的输输入和二二维变换换来对工工模具进进行了优优化设计计。型材材截面的的几何性性质计算算，分流流孔的个个数、形形状、尺尺寸以及及布置的的设计，分分流桥、模模芯和焊焊合腔的的尺寸、位位置确定定，模具具的强度度校核，上上下模视视图和剖剖面图的的绘制，图图形的剪剪裁，模模垫的设设计等等等功能模模块。同同时也能能完成组组合模和和平面模模的全过过程设计计，显著著的提高高了复杂杂模具设设计的效效率及质质量，操操作简单单，运行行可靠，已已经达到到了国外外的同类类系统先先进的水水平。而而且开发发了铝合合金型材材导流模模的设计

22、计手段，搞搞清楚了了型材挤挤压的过过程中金金属的流流动规律律以及导导流模在在控制金金属流速速方面的的机制，成成功研制制了三维维的刚粘粘塑性方方面有限限元模拟拟以及建建成导流流模的模模孔结构构尺寸设设计方面面的数字字模型。经经过生产产的考核核，证明明了所开开发出导导流模的的设计办办法是正正确可靠靠的，对对于增大大模具设设计的一一次性成成功率，在在提高型型材的质质量以及及模具的的使用寿寿命是具具有积极极的作用用，同时时也有了了明显经经济上的的效益。淘-宝宝.店店-铺铺搜索：“两个半半学分”化方向向发展根据统计计，世界界各国已已经装备备的不同同结构、类类型、压压力、用用途的挤挤压机达达了70000台

23、台以上，而而其中美美国有6600多多台，日日本有4400多多台，德德国有2200多多台，俄俄罗斯有有4000多台，中中国有330000余台，且且大部分分都是115225MNN之间的的中小型型挤压机机。随着大型型轰炸机机、运输输机、舰舰艇、航航母、导导弹等军军事工业业以及地地下铁道道、高速速列车等等等现代代化的交交通运输输业的发发展，是是需大量量整体壁壁板等的的结构部部件，所所以挤压压机开始始向着大大型化方方向发展展。经过过这几十十年的发发展，现现在全世世界已经经正式投投产使用用万吨级级以上的的大型挤挤压机大大约在220台以以上，而而拥有的的国家是是俄罗斯斯、美国国、中国国、西欧欧和日本本。最大

24、大的挤压压机是位位于前苏苏联的古古比雪夫夫铝合金金加工厂厂里2000MNN的挤压压机，美美国在220044年时把把一个1125MMN的水水压挤压压机重装装改造成成为了世世界上最最大1550MNN的双动动油压挤挤压机，日日本在119677年已经经把一台台95MMN的自自给式油油压机制制造成功功，德国国的VAAW波恩恩工厂于于19999年投投入生产产了一台台吨位为为1000MN双双动油压压式挤压压机，意意大利在在20004年间间投入生生产了一一台吨位位为1330MNN的铜、铝铝油压式式挤压机机。而我我国除在在西南铝铝业的119700年间投投入生产产了一台台吨位为为1255MN的的水压式式挤压机机外

25、，在在20004年以以及20007年年里分别别在山东东的丛林林及辽宁宁忠旺投投入生产产了一台台吨位为为1000MN以以及一台台吨位为为1255MN油油压机。据据报道，国国外的几几个工业业发达国国家都在在研究制制造形式式更为新新颖、压压力更大大的挤压压机，例例如2770MNN的卧式式挤压机机和40005500MMN级的的挤压大大直径管管材的立立式模锻锻挤压压联合水水压机等等等，现现在我国国正在建建造1550MNN以及拟拟建2225MNN的挤压压机各一一台。对于挤压压机的本本体方面面，近些些年来国国外发展展了预应应力“TT”型头头板柱结结构机架架，预应应力混凝凝土机架架和钢板板组合框框架，并并且大

26、量量的采用用了扁挤挤压筒、活活动模架架、同定定挤压垫垫片以及及内置式式的独立立穿孔系系统。而而传动形形式的方方面也发发展自给给油机的的传动系系统，甚甚至在11001500MN的的挤压机机上也同同样采用用油泵的的直接传传动装置置，易知知液压系系统已经经达到了了一个高高的水平平里。现代的挤挤压机以以及它的的辅助系系统采用用了CAADEXX等的控控制系统统和程序序逻辑控控制系统统，也就就是实现现速度上上的自动动控制以以及工模模具自动动的快速速装卸、等等温等速速的挤压压、甚至至是全机机的自动动控制功功能。而而挤压机机所需机机前的设设备(例例如锭坯坯的运送送装置、坯坯料的热热切装置置以及长长坯料的的自动

27、控控制加热热炉等等等)及机机后的设设备(例例如精密密的水雾雾气在线线淬火的的装置、牵牵引机、拉拉伸的矫矫直机、人人工时效效炉、前前梁锯、活活动工作作台、冷冷床及横横向的运运输装置置、成品品锯等)已实现现了连续续化和自自动化的的生产。而且挤压的设备正向标准化、组装化和成套化的方向发展。(2)特特种模具具技术和和大型优优质扁、圆圆挤压筒筒突破性性的进展展从设计计计算、装装卸方法法、结构构选择、提提高模具具寿命、制制模技术术到新材材料的研研制等方方面来看看，挤压压模具技技术已经经有了很很大发展展。例如如研发出出了平面面分流组组合模、舌舌型模、前前室模、叉叉架模、可可卸模、导导流模、水水冷模、宽宽展模

28、等等，与此此同时也也出现多多种形式式的工具具自动装装卸机构构和活动动模架，这这样不仅仅大大的的简化了了工模具具的装卸卸操作，而而且也节节约了辅辅助的时时间。为为了生产产薄壁、扁扁宽、大大断面的的铝合金金型材，就就需要优优质的扁扁挤压筒筒和高比比压的圆圆挤压筒筒，而其其使用的的寿命短短，造成成大型高高比压扁扁挤压筒筒的设计计与制造造成为了了世界性性的技术术难题。近近些年来来，由于于有限元元计算、淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”计算机、工模具的材料及热处理等技术的进步，大型扁挤压筒的设计与制造技术出现了突破性的进展，美、俄、德、日等国家已经研制出了850mmx330mm、1100mmx300mm

29、等，比压达了600MPa以上大型扁挤压筒，据悉使用的寿命大概在10000次左右，而我国已经研制出了670mm270mmxl600mm大型优质扁挤压筒。大型的挤压工具装卸快速化、自动化方面也取得了很大进展，为全机的自动化创造出了条件。在模具的的材料方方面，高高合金化化铬镍模模具钢，例例如德国国的27779，美美国的HH11、HH13，日日本的SSKD661，前前苏联的的4XMMBqbb，我国国近些年年来研制制开发用用于高温温60000度以以上，高高温的强强度要比比H133钢还高高一倍的的YTRRl8、YYTR33A和SSR+ll等热挤挤压的工工具钢出出现以及及新型的的热处理理方法，例例如表面面硬

30、化处处理、离离子氮化化处理和和真空淬淬火等的的应用，促促使工模模具的材材料品质质进步了了。电火火花线切切割加工工(快走走丝和慢慢走丝)和电火火花加工工技术用用于制模模，这样样不仅提提高模孔孔的硬度度、精度度，降低低工作带带的表面面粗糙度度，而且且也大大大的提高高了制模模的生产产效率，为为实现制制模的自自动化创创造了良良好的条条件。挤挤压模具具的设计计与制造造运用电电子计算算机及模模拟的技技术，为为实现工工模具的的设计和和制造的的自动化化，提高高模具质质量及寿寿命开辟辟了新的的道路。(3)挤挤压工艺艺不断改改进和完完善近些年来来，除完完善和改改进了正正向及反反向挤压压方法和和其工艺艺外，也也出现

31、了了许多增增强挤压压过程的的新方法法和新工工艺，同同时也获获得了实实际应用用。例如如平面组组合模挤挤压、舌舌型模挤挤压、水水冷模挤挤压、变变断面挤挤压、宽宽展挤压压、扁挤挤压、半半固态挤挤压、精精密气水水(雾)在淬火火挤压、冷冷挤压、高高速挤压压、Coonfoorm连连续挤压压、高效效反向挤挤压、等等温挤压压、连铸铸连挤、形形变热处处理、特特种拉伸伸一辊矫矫等新的的技术新新的工艺艺对扩大大铝合金金型材品品种，提提高挤压压的速度度及总生生产效率率、提高高产品的的品质、减减少挤压压力、发发掘铝合合金型材材潜力、节节能节资资、降低低成本、环环保卫生生等方面面都具有有积极意意义。(4)铝铝合金挤挤压材

32、产产品的结结构有很很大改进进据不完全全的统计计，现在在全世界界的铝合合金挤压压材年产产能已经经达到220000万吨以以上，220088年产量量已经达达13880万吨吨。因为为民用铝铝合金型型材应用用的大增增，而军军用的挤挤压材在在铝合金金挤压材材总量比比例已经经下降到到了5以下，这这样使得得软合金金的比重重大大的的增加，而而硬合金金的比重重大大的的减少。220世纪纪的900年代，美美国的铝铝合金挤挤压材中中的软合合金与硬硬合金的的比为110：11，日本本的为220：ll。其中中铝合金金的型材材发展的的最快，产产量约占占总体挤挤压材885左左右。因因为铝合合金挤压压材正向向着大型型化、整整体化及

33、及扁宽化化的方向向发展，大大型材比比重也就就日益的的上升，现现已达到到总体型型材产量量10。现在在铝型材材的品种种已经有有了5000000多个品品种，而而其中的的大型材材有10000多多个品种种，包括括了逐渐渐变断面面的型材材以及阶阶段变断断的型材材、各类类拥有复复杂截面面型材、异异形空心心型材及及大型整整体的带带筋壁板板。目前前，挤压压型材最最大的宽宽度可达达到25500mmm，最最大的断断面积可可达到115000cm22，最大大的长度度可达到到2530mm，最大大重量可可达到22t。而而薄壁的的宽型材材宽厚比比可达到到15003000，带带孔的空空心型材材孔数可可达到数数十个，高高精特薄薄

34、多孔扁扁管壁厚厚可达00177mm，精精度00.01mmm。铝铝合金的的管材及及棒材最最大外径径可达8800mmm，管管材最小小壁厚可可达0.1mmm，长度度可达110000m，反反挤压管管材外径径可达115000mm。因为铝合合金挤压压材品种种、产量量及规格格不断地地扩大，其其应用的的范围也也越来越越广泛，同同时在人人民生活活和国民民经济中中的地位位也就越越来越重重要了。虽虽然铝合合金挤压压加工的的发展在在很多方方面都有有待于基基础理论论的研究究进展，但但是最重重要的是是要把这这种基础础理论的的研究与与实际的的应用相相结合起起来，来来达到增增产、节节能、降降耗、提提高生产产效率、环环保、降降

35、低成本本、改善善品质、扩扩大品种种的共同同目标。在在发展金金属挤压压加工理理论与技技术的同同时需重重点考虑虑的几点点有：节能降降耗，少少功耗量量；提提高变形形效率，减减少外部部摩擦；提高高精度；利用用变形热热处理、内内部应力力、各向向异性等等方法来来提高产产品的综综合性能能；开开发综合合利用的的技术及及有效利利用废料料，提高高成品率率和回收收率；利用缺缺陷或防防止产生生缺陷；提高高工模具具的使用用寿命及及品质；减少少工序；增加加单位时时间产量量及节省省劳动力力，实现现连续化化、自动动化、高高速化；降低低劳动强强度，改改善环境境，清洁洁生产。随着国民民经济的的高速发发展、科科学技术术的进步步和人

36、民民生活水水准的提提高，对对各类产产品需求求量也就就越来越越大了。各各种各样样新产品品也会层层出不穷穷，因此此要求最最快速度度的生产产出更好好的模具具。同样样为了适适应这种种形式发发展，许许多的专专家、学学者和工工程技术术人员也也进行了了大量的的开发及及研究工工作。2挤压模模具设计计的发展展与趋势势（1）新新型的模模具结构构开发为提高产产品的形形位精度度、尺寸寸精度，开开发出形形状非常常复杂的的产品，并并进一步步的提高高模具使使用寿命命，世界界各国现现在正在在寻找新新结构模模具设计计。各类类模具新新结构，如如镶嵌模模、新型型的组合合模、预预应力模模、多型型多孔模模、复合合模等都都将会出出现新突

37、突破44。（2）热热模拟、虚虚拟设计计 和CCADCAMMCAAE技术术的开发发随着电子子计算机机技术发发展，模模具生产产的各个个领域已已经应用用到了计计算机，其其中就包包括模具具设计、制制造、检检测、使使用、维维修和管管理等方方面，根根据初步步的测算算，工业业发达国国家的模模具已经经全部由由计算机机自动的的绘图以以及由CCNC机机床自动动的加工工制造，而而作为设设计与制制造之间间联系纽纽带的图图纸已经经失去了了主要的的作用。CCADCAMMCAAE技术术的发展展使得软软件技术术在模具具的设计计与制造造中的地地位也越越来越高高。二维维模具的的CADD系统已已经有了了单元图图形软件件和一定定模具

38、设设计的软软件，但但是还有有待进一一步的发发展。三三维的模模具CAAD系统统，因为为软件设设计的难难度大，三三维的单单元图形形软件也也就比较较的复杂杂，目前前还是不不能够满满足实际际的设计计技术上上的要求求。因此，进进一步的的发展软软件，增增强设计计上自动动化的程程度依旧旧是今后后主攻的的方向。CCAM应应用在二二维模具具上的加加工，已已经具备备了相对对完善的的编程系系统，但但是对于于三维上上的自由由曲面编编程还不不完善，在在许多的的场合下下，工件件模型的的制备是是CAMM编程所所需要的的。于是是应该继继续的研研究和开开发不需需要制作作产品模模型、具具有自由由曲面的的模具CCADCAMMCAA

39、E系统统。同时时也应该该进一步步的研究究基础性性软件及及应用软软件，并并通过虚虚拟设计计、模拟拟挤压各各种复杂杂的组合合模在挤挤压过程程中的温温度场和和金属流流变场，应应力一应应变场真真实的情情况，来来提高模模具设计计的质量量及使用用寿命，逐逐渐的实实现零试试模44。1.3.3国内外外模具设设计水平平比较在设计的的理论及及方法上上，国外外普遍采采用了热热模拟、有有限元、电电子计算算机分析析与动态态热分析析技术，研研发出多多种先进进的结构构模具(例如子子母模、多多孔空心心模、蝶蝶形模等等)以及及设计软软件，并并建立了了专家库库和巨型型数据库库，同时时现在正正研发零零试模的的技术。国国内基本本采用

40、传传统的方方法，开开始研究究与开发发新方法法、新理理论，同同时开始始重视软软件开发发与新结结构模具具的研发发，并且且有限元元也开始始应用于于模具结结构的优优化，正正在准备备建立专专家库与与数据库库，开发发蓄力设设计软件件6。在CADDCAAM/CCAE技技术上，国国外普遍遍应用了了CADDCAAM技术术从二维维向三维维发展，开开发了大大量的平平面模和和组合模模及其他他结构模模具的应应用软件件且商品品化。而而国内已已开发出出平面模模和平面面分流模模的二维维实用软软件及导导流模应应用软件件，正向向三维推推进。但但适用性性和实用用程度不不高44。1.4建建筑型材材的模具具设计1.4.1铝合合金民用用

41、建筑型型材的特特点经济发展展，人民民生活水水平日益益提高，民民用建筑筑铝合金金型材也也不断发发展，其其品种和和数量快快速增长长。目前前，铝合合金型材材发展之之迅猛，而而民用建建筑型材材是铝合合金型材材加工的的一大分分支，世世界上已已建成上上千条民民用建筑筑型材生生产线，其其生产有有着一系系列的特特点33：民用用建筑铝铝合金型型材多采采用60063铝铝合金生生产，660633铝合金金质轻，塑塑性好，工工艺成形形性好，表表面处理理性能也也较好。铝合合金民用用建筑型型材品种种多，应应用范围围广，现现在世界界上的民民用建筑筑型材可可以适用用不同的的用途、不不同的规规格的门门窗系列列和其他他建筑，其其横

42、截面面面积、外外接圆直直径等均均尺度范范围广。生产出的的民用建建筑铝合合金型材材壁薄，型型材的壁壁厚范围围从0.6mmm到2mmm不等等，断面形状十十分复杂杂，变化化多样，相相关尺寸寸精度要要求高，加加工难度度大，多多为超高高精度的的薄壁型型材。建建筑铝型型材中大大多数为为空心制制件，空空心型材材与实心心型材的的比例大大约为11:1，其其中以异异形孔为为多，甚甚至为多多孔异形形簿壁空空心制品品。建筑铝合合金型材材通常要要求可以以通用、互互换，并并且具有有一定的的装饰性性，这样样有助于于减少型型材的品品种，便便于提高高型材的的精度要要求和表表面光洁洁度要求求等。究究其原因因，即一一组建筑筑型材配

43、配合面多多，装配配尺寸多多，装饰饰面多，进进而可以以组装成成不同的的门窗系系列或其其他的建建筑结构构。1.4.2民用用建筑型型材模具具设计特特点60633铝合金金民用建建筑型材材模具设设计除了了遵循普普通模具具的设计计原则外外，尚具具有如下下特点：（1） 挤压机（挤挤压筒）的的最佳比比压范围围为4550-7700MMPa；（2） 挤压系数数的最佳佳范围为为50-90；（3） 最佳比压压和系数数可通过过挤压机机、挤压压筒、挤挤压工艺艺参数、铸铸锭长度度以及模模孔孔数数来调节节。1.4.3 建建筑铝合合金型材材模具设设计重点点与难点点挤压模具具设计不不同于一一般的机机械零件件设计，而而是介于于机械

44、加加工与压压力加工工之间的的一种工工艺性设设计。对对于模具具设计者者需确定定的因素素是挤压压机的结结构，模模子的结结构和外外形尺寸寸，模子子材料，模模孔数和和挤压系系数，制制品的形形状、尺尺寸及允允许的公公差，模模孔的形形状、方方位和尺尺寸，模模孔的收收缩量、变变形挠度度、定径径带与阻阻碍系统统的确定定，以及及挤压时时的应力力应变状状态等等等7。铝合金门门窗系列列型材，因因为它的的宽度比比较的宽宽而壁厚厚比较薄薄，宽厚厚比大，尺尺寸精度度及形位位尺寸精精度的要要求严格格，截面面形状越越复杂，其其挤压过过程中变变形的不不均匀性性就越显显著，加加之截面面上各部部分的金金属在挤挤出模孔孔时流速速不同

45、等等特点，使使得挤压压成型有有着极大大的困难难。如果果不具备备扁挤压压筒，而而选择圆圆挤压筒筒进行生生产时，每每种规格格的产品品模子需需宽展很很大的角角度，在在产品挤挤压的生生产中，不不时的会会出现平平面间隙隙大、中中间波浪浪、周期期性的停停止痕、两两端面尺尺寸超负负差等缺缺陷。既既影响产产品质量量，也影影响模具具寿命8。为解决这这些问题题，在设设计前，拟拟定合理理的工艺艺流程和和选择最最佳的工工艺参数数，综合合分析影影响模具具效果的的各种因因素，是是合理设设计挤压压模具的的必要和和充分条条件。只只有工模模具的设设计合理理，才可可以充分分地发挥挥材料应应该具有有的效能能。如果果模具的的设计本本

46、身不能能保证具具有足够够的刚度度和强度度，则必必然会导导致模具具因为过过载而早早期的失失效。正正确设计计模具结结构，应应该保证证在正常常的使用用条件下下，没有有产生应应力集中中和冲击击破裂的的可能。在在设计模模具时，应应尽量使使各部分分受力均均匀，注注意避免免尖角、内内凹角、壁壁厚差悬悬殊等，以以免产生生过大的的应力集集中，引引起热处处理变形形、开裂裂和使用用过程中中脆性破破裂或早早期热裂裂。此外外，还应应考虑工工模具的的刚性。解决中间间波浪、平平面间隙隙大、两两端面尺尺寸超负负差、周周期性的的停止痕痕等缺陷陷的关键键取决于于模具的的结构设设计、金金属供流流的合理理分配、模模子强度度等等一一系

47、列问问题。同同时为了了便于互互换、保保管和维维修，标标准化设设计也是是十分重重要的9。 提高铝铝型材挤挤压模具具的设计计与制造造水平是是改善产产品质量量和增强强市场竞竞争力的的关键所所在。挤挤压工模模具对实实现整个个挤压过过程有着着十分重重要的意意义。模模具的质质量和使使用寿命命是实现现铝合金金挤压生生产、高高产、低低耗、高高效、优优质、低低成本的的重要保保证与关关键技术术之一，在在铝合金金型材的的挤压生生产占有有十分特特殊的重重要地位位。随着科学学技术的的进步和和国民经经济的高高速发展展，铝合合金挤压压工模具具产业和和技术有有了很大大的发展展，达到到了相当当高的水水平。我我国的铝铝挤压工工模具技技术也有有了长足足进步，但但与国际际先进水水平仍有有一定差差距。挤挤压模具具设计涉涉及的范范围很广广，需多多方面考考虑110。第二章 铝型材材挤压工工艺2.1 铝型材材模具的的设计原原则2.1.1 挤压模具具设计时时应考虑虑的因素素3在设计挤挤压模具具时，除除应该参参考的机机械设计计中需要要遵守原原则外，还还需要考考虑在热热挤压的的条件下下产生工工艺的因因素，而而其中包包括有由由设计者者的本身身确定因