铝型材加工工厂课程设计说明书aWord格式.docx
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布氏硬度
密度g/cm3
RCS
7100
2700
12Mpa
22%
65
2.69
2.2产品的截面图及主要尺寸
表2-2:
产品截面图形及主要尺寸
型号
AT4016
0.409kg/m
AC5132
1.872kg/m
H155
0.686kg/m
截
面
图
形
及
主
要
尺
寸
H111
1.323kg/m
H103
0.406kg/m
G0001
0.454kg/m
BC6257
0.318kg/m
AT4047
0.639kg/m
2.3产品的主要常数
表2-3:
产品型号参数表
产品代号
单位重量kg/m
外接圆直径mm
截面积mm
模孔面积>
1.5%
模孔数
0.409
123.010
152.045
154.326
1
1.872
72.56
695.911
706.350
H115
0.686
43.658
255.019
258.844
1.323
81.025
491.822
499.199
0.406
55.771
150.929
153.193
0.454
70.640
168.773
171.305
0.318
49.309
118.216
119.989
0.639
54.602
237.546
241.110
其中:
单位重量是表2给出的;
外接圆直径是通过AUTOCAD模孔设计时测出的;
截面积=单位重量×
1000/铝型材的密度,密度取2.69千克/平方分米;
模孔面积=截面积×
(1+1.5%)
模孔数本次设计可以单孔的都单孔,除非是单孔不符合挤压机的选择原则。
3生产工艺及设备选择
3.1工艺流程
把材料某一个处理的过程叫做工序,把生产某个产品的各个工序按一定的顺序排列起来叫做工艺流程。
本车间生有的产品为空心型材,其工艺流程如下。
配料→熔炼→铸造→均匀化退火→锯切→加热→挤压→淬火→锯切(采用连续挤压,故矫直前要锯切)→矫直→锯切(6m)→检查→人工时效→氧化→成品
3.2各挤压工序工艺参数及分析
3.2.1加热
A坯料加热:
目的:
提高金属塑性,降低变形抗力,使金属易于流动,获得良好的组织与性能。
加热方式:
中频电感应加热。
原因:
加热效果好、热效率高、金属氧化少、速度快、易控制。
加热温度:
400~500度
B工模具预热
为了避免挤压时产生的热效应,造成模具的损坏。
所以需要对挤压筒、模具等进行预热。
预热温度:
350~450度
3.2.2挤压
对于实心铝型材,挤压速度一般不大于60m/s,空心型材不大于30m/s。
一般来说提高挤压速度,则要降低挤压温度,增大挤压力,减少模具寿命。
本车间实心型材挤压速度为40m/s,空心型材挤压速度为25m/s。
3.2.3淬火
不同的合金的冷却速度不一样,对于6系列的铝合金合金含量低,多采用风淬,不需要采用快速冷却,也不需要重新加热制品,直接利用挤压余热即可。
本车间采用风淬。
淬火设备:
风扇。
风力:
1.25大气压。
3.2.4锯切
由于本车间采用连续挤压,无压余,产品头部和尾部杂质、油污、氧化物比较多,组织不均匀,性能差。
存在挤压缩尾。
所以需切掉300~500mm。
本车间设计头尾各切300mm。
3.2.5张力矫直
由于热挤,金属易变形、弯曲,采用矫直机将制品矫直。
矫直机与挤压机吨位配套,矫直延伸率取1%。
3.2.6切定尺
切定尺根据制品所用的场合、用途而设计。
本车间切定尺为6m/根。
3.2.7检查
根据国家要求,对成品进得质量检验。
根据国家标准的要求,依照下列各表及一些条文规定,对成品进行质量检验。
表3-01普通级型材截面尺寸允许偏差(GB5237.1—2004)
序
号
指定部位
尺寸/mm
允许偏差(±
)/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
~100
100
~150
150
~200
1栏
2栏
3栏
4栏
5栏
6栏
7栏
8栏
9栏
≤1.00
0.13
0.18
—
2
>1.00~2.00
0.15
0.23
0.22
0.26
3
>2.00~3.00
0.28
0.30
4
>3.00~4.00
0.20
0.38
0.42
5
>4.00~6.00
0.53
0.40
0.47
>6.00~12.00
0.25
0.75
0.41
0.46
0.52
0.56
7
>12.00~19.00
0.29
0.58
0.62
8
>19.00~25.00
0.32
0.63
0.71
0.83
9
>25.00~38.00
0.61
0.66
0.84
0.95
10
>38.00~50.00
0.45
0.70
0.89
1.01
1.14
1.34
11
>50.00~100.00
0.77
0.98
1.09
1.36
1.58
1.87
2.17
12
>100.00~150.00
1.08
1.31
1.44
1.82
2.19
2.60
3.00
注:
1、指定部位尺寸为1.20~2.00mm的型材壁厚偏差要求是强制的。
2、由于本车间产品为普通级,估截面尺寸允许偏差的高精级和超高精级表未列出。
表3-02型材的角度允许偏差(GB5237.1—2004)
级别
普通级
高精级
超高精级
角度允许偏差
±
2°
1°
0.5°
表3-03型材的表面间隙(GB5237.1—2004)
型材宽度B
普通级/mm
高精级/mm
超高精级/mm
≤25mm
≤0.20
≤0.15
≤0.10
>25mm
≤0.8%×
B
≤0.6%×
≤0.4%×
任意25mm宽度
表3-04型材的弯曲度(GB5237.1—2004)
外接圆直径
/mm
最小
壁厚
弯曲对/mm
普通级
高精级
超高精级
任意
300mm
长度上hs
全长L米ht
任意300mm长度上hs
不大于
≤38
≤2.4
1.5
4×
L
1.3
3×
1.0
2×
>2.4
0.5
0.3
1×
0.7×
>38
1.5×
0.3×
0.5×
表3-05型材的扭拧度(GB5237.1—2004)
扭拧度/(mm/毫米宽)
每米
长度上
总长度上
>12.5~40
0.052
0.156
0.035
0.105
0.026
0.078
>40~80
0.017
>80~250
0.009
表3-06型材的圆角半径(R)允许偏差(GB5237.1—2004)
圆角半径R
过渡圆角半径r0/mm
≤4.7mm
>4.7mm
允许偏差/mm
+0.4
0.4
0.1R
表3-07建筑型材表面的缺陷允许深度和模具挤压痕深度(GB5237.1—2004)
缺陷允许深度/mm
合金牌号
模具挤压痕深度
装饰面
非装饰面
T5
≤0.03
≤0.07
6061
≤0.06
T4,T6
6063,6063A
表3-08建筑材料(6063)的室温力学性能(GB5237.1—2004)
合
金
合金
拉伸试验
硬度试验
抗拉强度σb/MPa
规定非比例伸长
应力σp0.2/MPa
伸长率δ(%)
试样
厚度
维氏
硬度
HV
韦氏
HW
6063
所有
160
110
0.8
58
T6
205
180
6063A
≤10
200
>10
190
230
220
外观质量方面:
1)建筑型材表面应清洁,不允许有裂纹、起皮、腐蚀和气泡等缺陷存在。
2)建筑型材表面允许有轻微的压坑、碰伤、擦伤等缺陷存在、缺陷允许深度和模具挤压痕的深度见表3-07.
3)型材端头因锯切而产生局部变形,其纵向长度不应超过20mm。
另外,型材定尺公称长度小于或等于6m,长度允许偏差为+15mm;
型材端头切斜度允许偏差为<2°
3.2.8时效
时效目的是使合金强化。
可以人工时效和自然时效。
本车间采用人工时效。
为了降低成本,本设计采用低温长时间时效。
时效温度:
175℃左右。
时间:
2h——4h
3.2.9润滑
本车间生产LD31铝合金,LD31合金成份低、塑性好,一般不需用润滑。
3.3挤压机的选择
3.3.1挤压机选择原则
Ⅰ.制品的最大外接圆直径D外<挤压机最大外接圆直径Dmax。
Ⅱ.制品的截面积F制>挤压机挤一根的最小面积Fmin
Ⅲ.挤压力小于挤压机最大的挤压力。
Ⅳ.挤压比小于最大的挤压比。
3.3.2现有设备条件
表3-1:
现有挤压机设备常数
设备吨位
500T
800T
1630T
挤压筒直径D0
Φ95
Φ125
Φ187
挤压截面积F0
7085
12266
27451
锭坯尺Dd|ⅹLd
Φ90x270/320
Φ120X400/450
Φ178X540/600/660
冷床长
26m
32m
44m
填充系数
1.114
1.085
1.104
压余厚
20
25
最大挤压比
97.4
82
73.6
加工范围
最大外接圆直径
Φ65
Φ147
挤一根最小制品断面积F制min
72
372
3.3.3挤压机初步选择
根据选择挤压机的第一点原则:
制品的最大外接圆直径D外<挤压机最大外接圆直径Dmax。
和第二点原则制品的截面积F制>挤压机挤一根的最小面积Fmin,由表2-3(产品型号参数)与表3-1(现有挤压机设备常数),各个产品所用挤压机初步选择如下
表3-2:
挤压机初步选择
产品代号:
挤压机:
1630T
3.3.4挤压机能力校核
根据经验公式:
P=11.775×
(
-0.8)D²
σb ①
D——挤压筒内直径d——制品当量直径
σb——某一挤压温度下的抗拉强度。
当温度在480℃~500℃,
6030的抗拉强度为11.3Mpa
根据所选挤压、制品面积与经验公式计算如下:
表3-3:
挤压机能力校核
挤压机T
吨
D筒
mm
Fmin
mm²
F筒
F制
λ=F筒/F制
λmax
当量直径d
P=公式①
1630
187
39.4
13.914
588.1
800
125
706.691
17.4
29.767
300.4
38.8
863.8
500
95
403.346
17.6
18.019
179.7
294.052
41.7
381.3
588.104
46.7
1126.7
433.457
28.3
25.024
298.3
63.3
899.7
13.862
458.0
656.506
41.8
1336.7
30.4
14.659
440.8
68.1
1289.6
12.269
238.1
497.3
616.356
44.5
1444.3
455.762
60.2
17.391
1153.5
由上表可知,所选择的挤压机均符合技术要求。
3.4挤压锭坯的选择
3.4.1选择锭坯的原则
主要有以下几点
Ⅰ.经济优化原则。
Ⅱ.成材率最高原则。
Ⅲ.产量最高原则。
根据以上原则及体积不变原理计算下成材率如下各表:
表3-4:
单位
挤压机
T
挤压筒的内径D0
锭坯直径Dd
178
锭坯长度Ld
600
660
单根坯重
kg
33.46
40.17
44.19
体积V
dm3
12.44
14.93
16.43
制品面积
mm2
152.045
模孔面积
mm3
154.326
挤出长度Ld
81817.9
98194.6
108060.1
切头去尾L1
81217.9
97594.6
107460.1
矫直长
m
82.03
98.57
108.53
切夹头
81.73
98.27
108.23
成品n×
13
16
18
成品重
31.90
39.26
44.17
成材率
%
95.34
97.72
99.91
采用挤压机
采用
表3-5:
120
400
450
12.17
13.69
Dm3
4.52
5.09
695.911
706.350
6399.1
7206.1
19027.4
21136.8
23260.4
5799.1
6606.1
18427.4
20536.8
22660.4
5.89
6.71
19.01
20.84
23.00
5.59
6.41
18.71
20.54
22.70
根
0.000
11.232
31.188
33.696
33.696
0.00
82.05
93.21
83.88
76.25
采用
表3-6:
90
270
320
4.62
5.48
1.72
2.04
255.01
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