铝型材零件设计工艺


铝型材是通过把加热到一定温度的铝坯锭放在挤压机的挤压筒中,挤压机的压力通过挤压杆、垫片作用在坯锭上,迫使金属流出挤压模,从而获得所需形状、尺寸、性能的制品。

1.1 型材挤压加工的基本常识

1.1.1 铝型材的生产工艺流程

铝型材成型加工中的主要工序是挤压,其它工序与供货状态有关,流程见图4-1

图 4-1 铝型材零件生产流程

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1.1.2 常见型材挤压方法

按照挤压型材的类型,可分为实心型材挤压和空心型材挤压等。

按照坯料相对挤压筒的移动特点,可分为正挤压和反挤压等。

一、 实心型材挤压

实心型材挤压采用两种基本方法,即金属正向流动的挤压、金属反向流动的挤压,分别如图4-2和图4-3所示。

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图 4-2 实心型材正向挤压

1.挤压杆 2.挤压筒 3.挤压垫 4.坯锭 5.挤压模 6.制成品


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图 4-3 实心型材反向挤压

1.堵头 2.坯锭 3.挤压筒 4.挤压模 5.制成品 6.挤压杆

二、 空心型材挤压

根据空心型材的外形、孔的数目、尺寸形状、孔对型材断面中心位置的非对称分布程度等,空心型材挤压常采用两种基本方法:

a. 挤压针管材挤压法:可对空心或实心坯锭进行挤压,当采用实心坯锭时,在挤压之前先进行穿孔。这种方法挤压的空心型材没有接逢,一般用于形状简单、内孔直径较大的异形断面管材,如图4-4所示。


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图 4-4 无逢管材正向挤压


1.挤压杆 2.挤压筒 3.挤压垫 4.坯锭 5.挤压针 6.挤压模 7.制成品

b. 组合模焊合挤压:挤压时采用实心坯锭,组合针和模子是一个整体或装成一个刚性结构。坯料4放入挤压筒2中,在挤压杆1通过挤压垫片3所传递的力的作用下,坯料金属在高压作用下被模子5分成两股或两股以上的金属流,在模子的焊合室内被重新焊合。最终在模孔和组合针的逢数之数目等于被分开的金属流股数,如图4-5所示。


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图 4-5 组合模焊合挤压

1.挤压杆 2.挤压筒 3.挤压垫 4.坯锭 5.模子 6.模套 7.组合针 8.制成品

1.1.3 空心型材挤压模具简单介绍

如上节所述空心型材有两种挤压方式,这里介绍后一种组合模,组合模是将模心置于模孔中与模子组合成一个整体,模孔的形状和尺寸决定了型材的外形和尺寸,而模芯的形状和尺寸则决定着型材内孔的形状和尺寸。

常见的组合模有舌形模和平面分流模等。舌形模又称桥式模,如图 (a)所示;主要缺点是挤压压余大,强度较差,且制造加工困难。平面分流模可用于舌形模无法生产的,双孔、多孔或内腔复杂的空心型材,如图4-6(b)所示。


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图 4-6 空心型材模具示意


1.2 铝型材常用材料及供货状态

1. 根据GB/T 6892-2000《工业用铝及铝合金热挤压型材》,常见铝及铝合金牌号、状态如下表4-1所示:

表 4-1 型材的合金牌号、供货状态

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6063和6005为公司Q/ZX 28.007.2–2004标准推荐使用材料:

6063是镁系列铝合金,具有良好的可挤压性,可以挤压各种截面复杂的型材;中等强度,可以满足各种机械加工的技术要求;适宜的物理特性,内部组织致密、具有良好的导电、导热性能;较好的耐蚀性、及接受阳极氧化的良好能力。主要用于插箱横梁、小面板、散热器、把手、导轨等。

6005是镁系列铝合金,强度和硬度高于6063;适宜的物理特性,内部组织致密、具有良好的导电、导热性能;较好的耐触性、及接受阳极氧化的良好能力。6005主要用于6063无法满足强度和硬度要求的场合,如插箱横梁,可减轻扳手啃咬型材现象,但6005型材加工的成型非常困难,一般的型材厂家不能加工,只有少数厂家能加工,且尺寸精度不易控制。

两种材料具体参数见公司《结构材料手册——有色金属材料》Q/ZX 28.007.2–2004标准。

2. 根据GB/T 16475-1996《变形铝及铝合金状态代号》,铝合金的状态如下表4-2:

表 4-2 铝合金基础状态代号、名称及说明与应用

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1.3 铝型材零件的加工及表面处理

1.3.1 铝合金型材零件的加工

1.3.1.1 铝合金型材零件的加工精度:

铝合金型材零件一般情况下,根据《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》GB/T 14846-93标准中的高精度要求加工,有特殊要求可按超高精度要求进行加工。

1.3.1.2 铝合金型材零件的表面粗糙度:

型材表面(氧化处理前表面)粗糙度,一般情况下,装饰面表面粗糙度Ra取0.8μm;非装饰面表面粗糙度Ra取1.6μm。

1.3.1.3 铝合金型材零件的切削加工:

根据铝合金型材的形状,型材后续一般进行铣削、车削加工和钻削加工,对于一些面板、横梁型材上方孔和异形孔需要进行模具冲压加工(批量大时)或线切割加工。型材切削面的粗糙度应根据设计需要一般Ra取6.3μm或3.2μm。

1.3.2 铝合金型材零件的表面处理

1.3.2.1 铝合金型材零件的非喷涂的表面处理

对于铝合金型材零件的非喷涂表面,在加工、装夹、和搬运途中产生的磕碰划伤等,为了掩饰这些轻微的划伤,没有喷粉处理的铝合金型材表面一般要进行喷砂处理,否则,难以通过产品的质量检验。喷砂按纹理粗细分为两种: ZX-SB100(Al) 粗纹和ZX-SB150(Al)细纹,一般选用150号。


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