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铝型材模孔形状与加工尺寸的设计
内容来源:http://www.apas.net.cn/    作者:武将    发布日期:2021-07-02 08:36    阅读次数:100 次 点击收藏

如前所述铝型材模孔尺寸主要与被挤压合金型材的形状、尺寸及其横断面尺寸公差等因素有关,此外还必须考虑铝型材断面的各个部位几何形状的特点及其在挤压和拉伸矫直过程中的变化;在生产中一般按A=Ao+M+(Ky+Kp+KtAo来进行计算;对于铝及其合金来说,上式中的系数KyKp可按下表选取;

 

公式中的其它参数如公差、线膨胀系数等可在有关的手册或标准中查取;

 

为了说明公式的使用方法,以下图中所示型材为例进行尺寸的计算;型材材料为2A12合金,模具材料为3Cr2W8V


计算铝型材图


(括号外尺寸为型材名义尺寸,括号内尺寸为模孔设计尺寸)

 

先确定系数Kt

对于2A12合金,a=25×10^-6C^-1t=450C

对于3Cr2W8V钢,a=14×10^-6C^-1t1=400C

Kt=(tat1a1)=450×25×10^-6400×14=0.0056

Kt=0.006

系数KyKp可按铝型材断面尺寸从下表中查取,然后按A=Ao+M+(Ky+Kp+KtAo计算模孔的加工尺寸;

公式中的系数Ky、Kp值
铝型材断面尺寸/mm
Ky
Kp
铝型材断面尺寸/mm
Ky
Kp
1~3
0.04~0.03
0.03~0.02
61~80
0.004~0.005
0.006~0.007
4~20
0.02~0.01
0.02~0.01
81~120
0.003~0.004
0.005~0.006
21~40
0.006~0.007

0.007~0.008

121~200
0.002~0.003
0.0035~0.0045
41~60
0.005~0.006
0.0085~0.0075
>200
0.001~0.0015
0.002~0.003

例(1)尺寸10±0.6的模孔尺寸为10+0.6+0.012+0.012+0.006)×10=10.9mm

(2)尺寸136^+2的模孔尺寸为136+2.0+0.0028+0.0042+0.006)×136=139.76mm归整到精度0.1mm,即取139.8mm

(3)尺寸35.5±1.5的模孔尺寸为35.5+1.5+0.006+0.0072+0.006)×35.5=37.68515mm,归整后取37.7mm

(4)对于没有公差要求的尺寸则按自由公差,由模孔尺寸保证,一般在交货时不作检查,如尺寸150mm的模孔尺寸可设计为:150+1.5+0.0025+0.003+0.006)×150=153.225mm,归整后取153.2mm;尺寸100的模孔尺寸可设计为100+1.0+0.0035+0.0055+0.006)×100=102.5mm

(5)尺寸6的模孔尺寸可设计为6+0.06+0.02+0.02+0.006)×6=6.336mm,归整后取6.3mm

(6)角度尺寸的设计图固然要考虑公差的大小,但更主要的是要考虑铝型材断面形状的特征,对于在挤压和拉矫精整过程中易产生并口或扩口的型材,在设计时应将其角度增大或减小1°~2°;在上图中的角度尺寸96.55^±2°,在模孔设计时应取96°55±5-1°=95°55^±2°在生产中易产生扩口现象;

(7)对于铝型材的圆角或圆弧尺寸的设计,当没有偏差要求时,模孔尺寸可按名义尺寸设计,如图中的尺寸R10的模孔可仍设计为R10,对于有尺寸偏差要求的,其模孔可按上述公式进行设计,如图中的尺寸R^±0.2的模孔尺寸可设计为R=2+0.2+0.035+0.035+0.006)×2=2.34mm,归整后取2.31mm

 

经生产考验能挤出合格铝型材的模孔设计尺寸如上图所示的括号内尺寸;

 

在设计铝合金普通型材的模孔尺寸时,有时分别计算型材模孔的外形的尺寸(指型材的宽和高)和壁厚尺寸;

 

对铝型材模孔的外型尺寸:A=M+1+KAo

式中A—模孔的外形尺寸;

Ao—型材的公称尺寸;

M—型材尺寸的正偏差;

K—综合经验系数,铝合金取0.007~0.01

 

对型材模孔的壁厚尺寸:δ=δo+M1

式中δo—型材壁厚的公称尺寸;

M1—型材壁厚的正偏差;

 

对于各部分壁厚相差悬殊,特别是对于远离挤压筒中心的薄壁部分,由于受强烈拉力作用产生较大的非接触变形而使壁厚变得更薄(充不满),故薄壁处增加一定的裕量,对壁厚比较大的薄壁型材,由于中间部分流速快,易产生非接触变形而变薄,故中部模孔尺寸应较边缘处增厚0.1~0.8mm

 

此外,对于特别复杂的铝型材来说,由于会产生严重的歪曲而使矫直困难,或者难于保证精密的尺寸公差,或者模具寿命很短而使产品成本增高,甚至难以维持正常生产,因此,在这种情况下,可征得用户的同意,适当修改型材的外形和尺寸,或者考虑用其它的加工方法来生产,如难挤压部分均加适当的工艺余量,挤压后用机加工去掉,对于悬壁大(宽长比过大)的铝型材,先改变成为易挤压的型材,然后用冷拉的方法加工成预定的形状;

 

近年来,对于成批生产的飞机型材和民用建筑型材,对其几何形状,特别是对横断面尺寸的要求更加严格,以减轻结构部分的重量,因此世界各国正在进行改善挤压过程,特别是改进模具的计算和设计方面的研究工作,以保证得到接近铝型材负偏差的最佳断面尺寸的模具;

 

为了获得负偏差铝型材,可将上述公式改写为:A=Ao+Ky+Kp+KrAo

 

由于目前尚缺乏生产负偏差范围内铝型材的生产经验,所以挤压生产中应对模孔的加工尺寸进行修改,直至合格为止;

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