有色金属加工车间课程设计 - 图文

1 绪 论

随着市场经济的发展，各种新型的高科技建筑材料相继出现，所有的基础工程均需要大量的建筑，需要大量门窗和建筑材料。而其中铝及其铝合金在其中占有重要的地位。

铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达50—100年），回收性好，可回炉重炼。多年来世界各国均采用6063铝合金（铝合金近百种）做为门窗框架。主要是因为该金属表面阳极氧化效果好，开始阳极氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主体颜色在国内用了十多年。

铝材在挤压过程中，如挤压模具不是很好或模具挤压铝材过多，铝材表面会产生挤压痕，用手可能触摸到铝材表面不平，因此，在现代化大生产中实施挤压加工技术，其成败的关键是模具，模具设计以及其质量，事关产品的质量、成本。

在车间设计的过程中应考虑到的因素包括：产品的型号、模孔数的确定、选择挤压机、铸锭的选用、年产量、年水电费、设备投资费、人工费等等。其中，选择挤压机是一个最核心的问题，具体可见设计步骤。

而铝合金门窗作为眼下最流行的建材装饰产品，风风火火走进千家万户。这里介绍一下铝合金门窗的几项主要技术指标，供大家参考。 强度：强度是铝合金门窗主要具备的性能，平常需在工厂的压力箱中进测量，要求窗扇中央最大位移量小于窗框内沿高度1/70时所能承受的风压等级表示。如Ａ类（高性能）平开铝合金窗的抗风压强度值为3000～3500Pa。 气密性：指在一定压力差的条件下，铝合金门窗空气渗透性的大小。通常是将产品放在专用压力箱内，使窗前后形成10Pa以上的压力差，测定每平方米面积的窗在每小时内的通气量。如Ａ类平开铝合金窗气密性为0.5～1.0ｍ３（ｍ２ｈ，而Ｂ类（中等性能窗）为1.0～1.5ｍ３（ｍ２ｈ 。

水密性：指在不渗漏雨水的条件下能承受的脉冲平均风压值。要在压力箱中对窗的外侧施加周期为2S的正弦脉冲风压，同时向窗面以每分钟每平方米喷射４Ｌ的人工降雨，经连续进行10min的风雨交加试验，在室内一侧不应有可见的渗漏现象。如Ａ类平开铝合金窗的水密性为450～500Pa，而Ｃ类（低性能窗）为250～350Pa。

隔热性：铝合金门窗的隔热性能，应按其传热阻值（ｍ２?Ｋ／Ｗ）分为三级，即Ⅰ级≥0.50，Ⅱ级≥0.33，Ⅲ级≥0.25。 隔声音：铝合金门窗的隔声性能常用隔声量（dB）表示。这是在音响试验室内对其进行音响透过损失试验。隔声铝合金门窗的隔声量在26～40dB以上。

开闭力：铝合金门窗装好玻璃后，窗户打开或关闭所需要的外力，应在49Ｎ以下，以保证开闭灵活方便。

此前我国已颁布过一系列关于铝合金门窗的国家标准及产品代号，并且制定了不同产品分类与等级的性能与技术要求。掌握好这类标准与技术要求，不仅有利于铝合金门窗在国内畅销，也有利于以高档优质产品打到国际市场上去。可谓一举二得之好事。

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2 课题设计分析

这次的设计任务是设计一个年产量大于5000吨的铝型材挤压车间，生产的产品有：窗帘导轨、卷闸、纱窗铝合金型材；汽车装饰铝合金型材；推拉窗等。挤压制品所用的材料是LD31合金。

2.1 LD31化学成分及性能

表2-1：LD31合金成份及性能表 合金元素 含量% 性能 Si 0.2～0.6 状态 RCS Fe 0.35 Cu 0.10 Mn 0.45～0.9 屈服强度 12Mpa Zn 0.10 Ti <0.1 其它 Cr<0.1 密度g/cm3 2.69 弹性模量 剪切模量G 7100 2700 伸长率 布氏硬度 22% 65 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 截 面 图 形 及 主 要 尺 寸 型号 截 面 图 形 及 主 要 尺 寸 2 H111 1.323kg/m H103 0.406kg/m G0001 0.454kg/m AC51321.872kg/mAT4016 0.409kg/m AC5132 1.872kg/m H155 0.686kg/m 型号 截 面 图 形 及 主 要 尺 寸 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 AT4016 AC5132 H115 H111 H103 G0001 BC6257 AT4047 单位重量kg/m 0.409 1.872 0.686 1.323 0.406 0.454 0.318 0.639 外接圆直径mm 123.010 72.56 43.658 81.025 55.771 70.640 49.309 54.602 152.045 695.911 255.019 491.822 150.929 168.773 118.216 237.546 截面积mm 模孔面积>1.5% 154.326 706.350 258.844 499.199 153.193 171.305 119.989 241.110 1 1 1 1 1 1 1 1 模孔数 其中：单位重量是表2给出的； 外接圆直径是通过AUTO CAD 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。

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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 目的：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。

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