客車水槽鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)開始就對(duì)客車水槽做了結(jié)構(gòu)工藝分析，綜合考慮采用臥式擠壓機(jī)進(jìn)行熱正擠壓的成型方式，并進(jìn)一步分析了6063鋁合金的各項(xiàng)性能，確定了生產(chǎn)過程的各個(gè)詳細(xì)的工藝參數(shù)及生產(chǎn)流程。緊接著選擇了500噸的擠壓設(shè)備，選用4CR5MOSIV1作為模具材料，并確定使用平面模來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，確定平面模的外形尺寸、采用預(yù)應(yīng)力組合凹模、模孔數(shù)為2、模孔為中心對(duì)稱分布、模孔外形尺寸的修正及?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度并對(duì)平面模進(jìn)行了強(qiáng)度校核；考慮添加了?？仔螤顬闄E圓形的導(dǎo)流模，計(jì)算了錠坯尺寸、擠壓比和擠壓力。最后對(duì)擠壓工具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要涉及擠壓筒的設(shè)計(jì)，其中擠壓筒采用內(nèi)外兩層的結(jié)構(gòu)形式；選擇內(nèi)外套的配合形式及各項(xiàng)尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度校核；擠壓軸的設(shè)計(jì)，主要有擠壓軸的結(jié)構(gòu)形式及具體尺寸，并校核；擠壓墊片設(shè)計(jì)，主要有尺寸選取及強(qiáng)度校核。本套模具投入使用時(shí)，可在490530的溫度下生產(chǎn)出表面粗糙度可達(dá)到04的客車水槽，最高擠壓速度可達(dá)80M/MIN。ARM關(guān)鍵字鋁型材，擠壓，模具設(shè)計(jì)，制造BUSSINKSALUMINUMPROFILEEXTRUSIONDIEDESIGNABSTRACTTHEDESIGNOFSPACETODOTHETECHNOLOGYANALYSISOFSTRUCTURESINK,COMPREHENSIVECONSIDERATIONOFTHEEXTRUSIONMACHINEADOPTSHORIZONTALHEATISEXTRUSIONMOLDINGWAY,ANDFURTHERANALYZESTHEVARIOUSPROPERTIESOF6063ALUMINUMALLOY,DETERMINETHEPRODUCTIONPROCESSOFEACHDETAILEDPROCESSPARAMETERSANDTHEPRODUCTIONPROCESSANDTHENCHOOSETHE500TONSOFEXTRUSIONEQUIPMENT,USE4CR5MOSIV1ASMOULDMATERIAL,ANDMAKESURETOUSEPLANEMODETOTHEPRODUCTPRODUCTION,TODETERMINETHESIZE,SHAPEMODELPLANEUSINGPRESTRESSEDCONCRETECOMBINATIONCONCAVEDIE,DIEHOLEFOR2,MODELHOLEFORTHESYMMETRICDISTRIBUTIONCENTER,MODELHOLESHAPEDIMENSIONOFFIXEDANDMODELHOLEWITHLENGTHOFTHEPLANEANDWORKSTRENGTHCHECKMODULECONSIDERADDEDMODELHOLESHAPEFORTHEOVALDIVERSIONMODULE,ANDCALCULATEDTHEPIECESOFBILLETSIZE,EXTRUSIONRATIOANDTHEIMPACTEXTRUSIONFINALLYTHEDESIGNOFEXTRUSIONTOOL,MAINLYRELATINGTOTHEDESIGNOFTHETUBEEXTRUSION,INCLUDINGEXTRUSIONWITHTWOLAYERSINSIDEANDOUTSIDEOFTHETUBESTRUCTUREFORMCHOICEOFINTERNALANDEXTERNALSETWITHFORMSANDTHESIZEANDINTENSITYSQUEEZEOFTHEAXISDESIGN,AREMAINLYJOSTLINGOFTHEAXISSTRUCTUREFORMANDTHEDETAILEDDIMENSION,ANDCHECKEDDUMMYBLOCKSDESIGN,BASICALLYHAVESIZESELECTIONANDINTENSITYTHESETOFTHEMOULDPUTINTOUSE,CANBEIN490TO530TEMPERATUREOUTPUTGROWSINTHESURFACEROUGHNESSOF04BUSSINKS,HIGHESTEXTRUSIONSPEEDCANREACH80M/MINKEYWORDSALUMINUMALLOYPROFILE,EXTRUDINGMOLD,DESIGN,MANUFACTURE目錄前言1第一章結(jié)構(gòu)工藝分析211產(chǎn)品工藝分析2111產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析2112擠壓方式的分析確定2113擠壓模具的初步選定3126063鋁合金工藝分析31216063鋁合金的應(yīng)用31226063鋁合金的特點(diǎn)41236063鋁合金的組成41246063鋁合金的性能413擠壓工藝流程及工藝參數(shù)5131擠壓工藝流程5132擠壓工藝及工藝參數(shù)條件的確定5第二章平面模設(shè)計(jì)821型材擠壓方法概述822選擇擠壓設(shè)備8221型材擠壓機(jī)的分類8222典型的型材擠壓機(jī)9223選擇擠壓設(shè)備1023錠坯尺寸選擇1124計(jì)算擠壓比1125計(jì)算擠壓力1226模具材料的選用13261型材擠壓對(duì)模具材料的要求13262擠壓模具的材料1427模組選擇1528型材模設(shè)計(jì)16281組合凹模設(shè)計(jì)16282模孔的合理布置19283?？讕缀纬叽绲拇_定21284減少金屬流動(dòng)不均勻的措施2229導(dǎo)流模設(shè)計(jì)26210強(qiáng)度校核27第三章擠壓工具設(shè)計(jì)2933擠壓筒的設(shè)計(jì)29331擠壓筒工作內(nèi)套的結(jié)構(gòu)29332擠壓筒與模具平面的配合方式29333擠壓筒結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)3034擠壓軸的設(shè)計(jì)31341擠壓軸的結(jié)構(gòu)形式31342擠壓軸尺寸的確定31343擠壓軸強(qiáng)度校核3235擠壓墊片設(shè)計(jì)33351墊片尺寸的確定33352擠壓墊片強(qiáng)度校核34第四章模具裝配簡(jiǎn)圖35結(jié)論36謝辭37參考文獻(xiàn)38外文資料翻譯39前言本設(shè)計(jì)是本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)課題，主要設(shè)計(jì)客車水槽鋁型材擠壓模具。旨在設(shè)計(jì)能夠生產(chǎn)6063鋁合金為原材料的客車水槽。擠壓工藝是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的少無切削加工工藝，在汽車、機(jī)械、輕工、航天、航空、軍工、電器等制造領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。擠壓技術(shù)，作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，在目前原材料價(jià)格不斷上漲，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈的情況下，開拓了進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用的廣闊前景。從某種意義上來說，擠壓技術(shù)的發(fā)展是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)，甚至工業(yè)現(xiàn)代化的水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，對(duì)鋁及鋁合金管、棒、型、線材產(chǎn)品提出了越來越高的要求，近幾十年來，國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)技術(shù)與裝備也獲了長(zhǎng)足的發(fā)展并達(dá)到了相當(dāng)高的水平。我國(guó)的擠壓工業(yè)與技術(shù)也有了極大的進(jìn)步，但與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定的差距。本課題主要目的就是設(shè)計(jì)一套能擠壓生產(chǎn)出客車水槽的模具。模具的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，設(shè)計(jì)過程中涉及很多的內(nèi)容及個(gè)方面的數(shù)據(jù)，本文就是詳細(xì)的介紹了鋁型材熱擠壓模具的設(shè)計(jì)過程，其中包括對(duì)6063鋁合金的分析、坯料尺寸的選擇、擠壓比的計(jì)算、擠壓力的計(jì)算、選定擠壓的溫度、模具材料的選用，重點(diǎn)是模具各工種部分的設(shè)計(jì)，凹模的設(shè)計(jì)、卸件及頂出裝置的設(shè)計(jì)、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)、壓力墊板的設(shè)計(jì)、凸凹模的緊固方法等。最后繪制了模具的總裝草圖和總裝配圖以及一些必要的零件圖，并且整理打印裝訂畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中得到了很多同學(xué)的大力支持，特別是胡玉軍同學(xué)給了我極大的幫助；通過借鑒參考文獻(xiàn)中的研究成果，完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)；尤其得到金文忠導(dǎo)師和建材辦公室方世杰主任的悉心指導(dǎo)和幫助，在此一并表示衷心的感謝。由于設(shè)計(jì)者的水平有限，不當(dāng)之處敬請(qǐng)讀者提出寶貴意見和建議。第一章結(jié)構(gòu)工藝分析11產(chǎn)品工藝分析111產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析本課題的產(chǎn)品客車水槽截面圖如圖11所示圖11客車水槽鋁型材截面從產(chǎn)品的橫截面來看，改產(chǎn)品為實(shí)心型材擠壓件，產(chǎn)品形狀比較復(fù)雜而且不是軸對(duì)稱，其中包含圓弧部分、支架部分和尖角部分。產(chǎn)品的外形尺寸偏小，高245MM，寬335MM，其中最小厚度為15MM，最大厚度不超過4MM。112擠壓方式的分析確定首先需要確定的是本產(chǎn)品采用的擠壓方式一定為正擠壓，因?yàn)樵摦a(chǎn)品就是典型的正擠壓件。而正擠壓應(yīng)為設(shè)備的不同可分為臥式擠壓機(jī)和立式擠壓機(jī)。中、小管材一般可在立式擠壓機(jī)上生產(chǎn)而無嚴(yán)重壁厚不均。在立式擠壓機(jī)上甚至可擠壓外徑小于30MM的薄壁管。所采用的錠坯可使用目前在推廣的水平連鑄空心小斷面鑄錠；亦可使用大噸位擠壓機(jī)擠壓的厚壁管毛料。前者可節(jié)約一次擠壓及其隨后切削加工工序的金屬損失與工時(shí)消耗，降低成本，并且不會(huì)是熱處理可強(qiáng)化鋁合金的擠壓效應(yīng)降低或者消失。綜合考慮，本產(chǎn)品選取臥式擠壓機(jī)作為生產(chǎn)的擠壓設(shè)備。113擠壓模具的初步選定普通實(shí)心型材主要用單孔或者多孔的平面模進(jìn)行擠壓。由于許多型材的斷面不對(duì)稱，而且錠坯的斷面與型材斷面沒有相似性，且大多數(shù)的型材各個(gè)部分的壁厚也不相同，使得金屬的流動(dòng)也不均勻，造成型材的扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷。因此，為了提高擠壓制品的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)實(shí)心型材模具時(shí)，保證斷面各個(gè)部分的流動(dòng)速度均勻，并且要選擇有足夠強(qiáng)度的模具結(jié)構(gòu)。綜合各方面的資料，由于產(chǎn)品形狀等問題，在型材模之前有必要加一個(gè)導(dǎo)流模，用以均勻金屬流速和保護(hù)型材模，具體的分析及設(shè)計(jì)將在后面相應(yīng)的章節(jié)提到。其次，本產(chǎn)品的模具形式初步選取采用平面模來進(jìn)行生產(chǎn)，由于是批量生產(chǎn)，平面模很可能要加預(yù)應(yīng)力圈，相關(guān)細(xì)節(jié)在后面會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。126063鋁合金工藝分析1216063鋁合金的應(yīng)用6063鋁合金廣泛應(yīng)用于建筑鋁門窗、幕墻的框架，為了保證門窗、幕墻具有高的抗風(fēng)壓性能、裝配性能、耐蝕性能和裝飾性能，對(duì)鋁合金型材綜合性能的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)型材標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3190中規(guī)定的6063鋁合金成分范圍內(nèi)，對(duì)化學(xué)成分的取值不同，會(huì)得到不同的材質(zhì)特性，當(dāng)化學(xué)成分的范圍很大時(shí)，其性能差異會(huì)在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)，以致型材的綜合性能會(huì)無法控制。6063鋁合金的主要合金元素為鎂和硅，具有加工性能極佳、優(yōu)良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性，易于拋光、上色膜，陽(yáng)極氧化效果良好，是典型的擠壓合金。6063鋁合金型材以其良好的塑形、適中的熱處理強(qiáng)度、良好的焊接性能以及陽(yáng)極氧化后表面華麗的色澤等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于建筑型材、灌溉管材、供車輛、臺(tái)架、家具、升降機(jī)、柵欄等用的管、棒、型材。1226063鋁合金的特點(diǎn)6063合金具有以下特點(diǎn)（1）具有良好的可擠壓性，可滿足各種截面形狀散熱表面的要求。（2）具有良好的可加工性。（3）有著優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度及物理性能。（4）可保證型材有光滑的外觀。（5）有一定的耐腐蝕性和著色處理能力。1236063鋁合金的組成6063鋁合金的化學(xué)組成主要有鋁、硅、銅、鎂、鋅、錳、鈦、鉻、鐵等幾大元素。6063鋁合金中各元素的含量如表11所示表116063鋁合金成分元素鋁硅銅鎂鋅錳鈦鉻鐵含量（）余量0206010045090100100100100351246063鋁合金的性能6063鋁合金的機(jī)械性能如表12所示。表126063鋁合金機(jī)械性能合金狀態(tài)彈性模量（MPA）抗拉強(qiáng)度（MPA）屈服強(qiáng)度（MPA）布氏硬度（MPA）密度G/CM6063淬火自然時(shí)效710014518660732696063鋁合金會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生一定的變化，具體如表13所示。表136063鋁合金隨溫度變化的力學(xué)性能合金狀態(tài)溫度抗拉強(qiáng)度MPA屈服強(qiáng)度MPA伸長(zhǎng)率150142133202056245402603124753152317806063淬火人工時(shí)效3701614105綜合鋁合金各項(xiàng)工藝參數(shù)及相關(guān)文獻(xiàn)，本產(chǎn)品應(yīng)采用熱擠壓的成型方式。13擠壓工藝流程及工藝參數(shù)金屬制品是經(jīng)若干個(gè)工序制作出來的，每個(gè)工序按一定順序連接起來，就形成了工藝。工藝要在一定條件下完成，有特定的工藝參數(shù)。131擠壓工藝流程擠壓工藝流程鑄錠加熱擠壓切壓余淬火冷卻切頭尾切定尺人工時(shí)效表面處理包裝入庫(kù)132擠壓工藝及工藝參數(shù)條件的確定應(yīng)考慮擠壓溫度、擠壓速度、潤(rùn)滑、模具（種類形狀、形狀等）、切壓余、切頭尾、淬火、冷卻、等多方面的因素，合理地選擇工藝或參數(shù)。（1）鑄錠的加熱溫度6063鋁的最高允許加熱溫度為550，下限溫度為320，為了保證制品的組織，性能，表面質(zhì)量，為了降低變形抗力，擠壓時(shí)錠坯的加熱溫度不宜過高，應(yīng)盡量降低擠壓溫度。一般取490530。（2）擠壓筒預(yù)熱模具的成分多為合金鋼，由于導(dǎo)熱性差，為避免產(chǎn)生熱應(yīng)力，擠壓前擠壓筒要預(yù)熱，為保證擠壓制品的質(zhì)量，并且具有良好的擠壓效應(yīng)，擠壓筒溫度可取400450。可采用通電自行預(yù)熱。（3）模子預(yù)熱避免急熱，延長(zhǎng)模具壽命，應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。（4）擠壓溫度熱擠壓時(shí)，加熱溫度一般是合金熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的075095倍，擠壓過程中溫度最好控制在500左右。（5）擠壓速度考慮金屬與合金的可擠壓性，制品質(zhì)量要求及設(shè)備的能力限制，本設(shè)計(jì)的擠壓速度取，0820M/MIN，6080M/MIN。錠V流出V（6）工模具的潤(rùn)滑對(duì)于鋁及鋁合金，多采用在粘性物油中添加各種固態(tài)填料的懸浮狀潤(rùn)滑劑，應(yīng)用最廣泛的是潤(rùn)滑劑為7080的72號(hào)汽油加2030的石墨。（7）模具模具應(yīng)具有足夠的耐高溫疲勞強(qiáng)度和硬度，較高的耐回火性及耐熱性，足夠的韌性，低的熱膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性，可加工性，及經(jīng)濟(jì)性。（8）切壓余本設(shè)計(jì)視擠壓設(shè)備而定，一般2030MM，要控制質(zhì)量，切去縮尾等缺陷。（9）淬火本工藝過程中，制品擠出后可通過設(shè)置風(fēng)扇對(duì)制品進(jìn)行吹風(fēng)來達(dá)到風(fēng)淬（固溶強(qiáng)化）的目的，或采用噴水霧的方法。（10）冷卻直接露置在空氣中冷卻，達(dá)到自然時(shí)效的目的。（11）切頭尾一般擠壓制品的頭部和尾部都存在缺陷，為了不影響制品的性能，需要進(jìn)行切頭尾的工作。切頭尾的量可以是300500MM或5001000MM，本次設(shè)計(jì)頭尾各切300MM。（12）切定尺本次設(shè)計(jì)取每根制品6M長(zhǎng)作為切定尺的標(biāo)準(zhǔn)。（13）時(shí)效時(shí)效處理可以分為兩種自然時(shí)效和人工時(shí)效。自然時(shí)效即讓擠壓制品在空氣中停放；人工時(shí)效對(duì)6XXX系鋁合金可在180240下保溫68H。（14）表面處理為了提高制品的耐蝕性和抗疲勞性等，可以對(duì)其進(jìn)行表面處理。表面處理一般有陽(yáng)極氧化、著色、噴粉、噴涂、電泳、拋光等。（15）包裝入庫(kù)將鋁合金成品進(jìn)行包裝入庫(kù)。第二章平面模設(shè)計(jì)21型材擠壓方法概述型材擠壓方法可按三個(gè)基本特征分類。按擠壓成型的類型，可分為實(shí)心型材擠壓、空心型材擠壓和沿型材長(zhǎng)度方向斷面變化的實(shí)心型材擠壓；按坯料相對(duì)于擠壓筒的移動(dòng)特點(diǎn)，可分為正擠壓、反擠壓和聯(lián)合擠壓等；按擠壓時(shí)所采用的工具類型及工藝裝備，可分為臥式擠壓機(jī)擠壓、TAC反向擠壓、熱擠壓、蠕變擠壓和沖擊擠壓、輥擠法和有效摩擦連續(xù)或半連續(xù)擠壓、靜液擠壓及無殘擠壓等。本課題屬于實(shí)心型材加壓。實(shí)心型材擠壓采用兩種基本方法，即金屬正向流動(dòng)的擠壓、金屬反向流動(dòng)擠壓，實(shí)心型材擠壓見圖21。圖21實(shí)心型材正向擠壓1擠壓桿2擠壓墊3擠壓筒4擠壓模5錠坯6擠壓制品22選擇擠壓設(shè)備221型材擠壓機(jī)的分類型材擠壓設(shè)備使用最廣泛的是液壓傳動(dòng)的擠壓機(jī)。按其結(jié)構(gòu)及用途有以下幾種類型。1單動(dòng)擠壓機(jī)與雙動(dòng)擠壓機(jī)單動(dòng)擠壓機(jī)無獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，適于擠壓實(shí)心型材于棒材；使用空心錠與隨動(dòng)針，或者使用實(shí)心錠與組合模，亦可擠壓管材與空心型材。雙動(dòng)擠壓機(jī)有獨(dú)立穿孔系統(tǒng)，一般用于擠壓管材；若更換實(shí)心擠壓桿與擠壓墊亦可擠壓型材于棒材。2正向擠壓機(jī)及反向擠壓機(jī)正向擠壓機(jī)已使用與所有的擠壓過程，擠壓各種制品。條件相同時(shí)，反向擠壓機(jī)相對(duì)于正向擠壓機(jī)可節(jié)能2040，制品質(zhì)量、成品率和生產(chǎn)率均較高。但由于制品規(guī)格受模具強(qiáng)度限制，對(duì)錠坯表面質(zhì)量要求高，操作較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外使用反向擠壓機(jī)尚不如正向擠壓機(jī)廣泛。3臥式擠壓機(jī)與立式擠壓機(jī)臥式擠壓機(jī)的操作、監(jiān)測(cè)和維修均方便，使用較普遍。但是長(zhǎng)期使用過程中的磨損、變形及各種零部件的熱膨脹，可導(dǎo)致主要擠壓工具如擠壓桿、穿針孔、擠壓筒、模座不對(duì)中，是管材壁厚不均或型材擠壓時(shí)流動(dòng)不均勻。中、小管材一般可在立式擠壓機(jī)上生產(chǎn)而無嚴(yán)重壁厚不均。在立式擠壓機(jī)上甚至可擠壓外徑小于30MM的薄壁管。所采用的錠坯可使用目前在推廣的水平連鑄空心小斷面鑄錠；亦可使用大噸位擠壓機(jī)擠壓的厚壁管毛料。前者可節(jié)約一次擠壓及其隨后切削加工工序的金屬損失與工時(shí)消耗，降低成本，并且不會(huì)是熱處理可強(qiáng)化鋁合金的擠壓效應(yīng)降低或者消失。222典型的型材擠壓機(jī)型材擠壓機(jī)主要用于多品種、中小批量的各種型、棒、線材加工。主要有JDL型棒材擠壓液壓機(jī)和JSL型管材擠壓液壓機(jī)。JDL、JSL型型材擠壓液壓機(jī)機(jī)具有如下特性（1）可以進(jìn)行PC全自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)主機(jī)和機(jī)后搬運(yùn)設(shè)備或其他外圍設(shè)備的自動(dòng)控制，且可靠程度高。（2）機(jī)架采用張力柱結(jié)構(gòu)形式，機(jī)座剛性好，導(dǎo)向裝置精度高。（3）改擠壓模架為雙工位移動(dòng)模架，故調(diào)模換模方便。（4）設(shè)有擠壓主運(yùn)動(dòng)周期故障巡檢盤和安全顯示器監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）擠壓筒滑動(dòng)模架采用“X”型導(dǎo)向，保證看它與擠壓機(jī)動(dòng)梁之間的較高的同軸度。（6）動(dòng)力系統(tǒng)采用定變量液壓泵組合，調(diào)速精度高，低速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性能好。（7）設(shè)置了錠坯送給、擠壓墊片調(diào)節(jié)、殘余材料自動(dòng)處理運(yùn)輸系統(tǒng)等外圍輔助設(shè)備后，可以節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。223選擇擠壓設(shè)備現(xiàn)有三種型號(hào)的擠壓機(jī)供選擇，具體參數(shù)如表21所示。表21擠壓機(jī)參數(shù)設(shè)備噸位500T800T1630T擠壓筒直徑MM0D95125187擠壓截面積MMF70851226627451錠坯尺寸MMD90120178冷床長(zhǎng)LM263244填充系數(shù)K111410851104壓余厚HMM202530最大擠壓比MAXG97482736最大外接圓直徑MMAXD外6595147加工范圍擠一根最小制品斷面積MIN制A272150372擠壓機(jī)的選擇主要是根據(jù)擠壓筒的直徑進(jìn)行選取。擠壓筒直徑必需滿足三個(gè)條件（1）擠壓比大小應(yīng)滿足制品質(zhì)量要求。（2）單位擠壓力大小應(yīng)滿足金屬塑性成形的需要。（3）擠壓力不能超過設(shè)備能力。?？淄饨訄A直徑3796MM,制品截面積1329MM。根據(jù)加工范圍要求外D制A（1329MM2，及3796MM）所以500T擠壓機(jī)可用，則擠制AIN制A外MAXD外壓筒的直徑95MM。023錠坯尺寸選擇錠坯尺寸選擇得是否合理，直接影響到擠壓制品的質(zhì)量、產(chǎn)品率、生產(chǎn)效率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選擇錠坯直徑時(shí)，應(yīng)在滿足制品斷面力學(xué)性能的要求和均勻性要求的前提下盡可能采用較小的擠壓比。但是，在擠壓外接圓大的復(fù)雜形狀斷面型材時(shí)，要考慮模孔輪廓不能太靠近擠壓筒壁，以免制品出現(xiàn)分層缺陷。多孔模擠壓時(shí)，還應(yīng)考慮各模孔間的最小距離，既保證各模孔間的流動(dòng)速度均勻，又要考慮擠壓模的強(qiáng)度。計(jì)算錠坯直徑時(shí)，應(yīng)綜合考慮擠壓筒直徑的問題。錠坯直徑的計(jì)算有多種方法，我們就按間隙值計(jì)算（21）0DD（22）式中，、分別為錠坯外徑與空心錠內(nèi)徑（MM）；DO、DO分別為擠壓筒DD直徑與穿針孔直徑（MM）。在金屬鋁的實(shí)心型材擠壓中擠壓筒與錠坯的間隙D一般取310MM，在空心擠壓中D一般取48（MM）。本課題是實(shí)心型材擠壓，所以選取D5MM，則0DD95590MM所以本課題選取的錠坯直徑90MM。D24計(jì)算擠壓比擠壓時(shí)的擠壓比是很重要的指標(biāo)，擠壓比太小不符合工藝的經(jīng)濟(jì)性，一般的擠壓比都要選擇大于10擠壓比太大，則會(huì)超過設(shè)備的承受能力，不能實(shí)現(xiàn)擠壓過程。本設(shè)計(jì)中鋁合金錠坯的直徑90MM，則擠壓比G，DD（23）2314DNA制290413239可得974G23910，所以所選取的擠壓比在工藝上可行，在MAXGMING經(jīng)濟(jì)上劃算。25計(jì)算擠壓力影響擠壓力的因素很多，主要有金屬的化學(xué)成分與組織性能、擠壓溫度、擠壓速度、擠壓系數(shù)（變形程度）、工模具的形狀結(jié)構(gòu)、表面接觸摩擦條件、成品形狀與尺寸，以及錠坯的形狀、尺寸與表面狀態(tài)。熱擠壓力常用的計(jì)算方法有公式計(jì)算法和圖解計(jì)算法，圖解計(jì)算法方便實(shí)用，但是數(shù)據(jù)由于缺乏某些金屬的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)而阻礙了其適用的廣泛性。公式計(jì)算法雖然不是很精確，但是能夠提供工程上可以使用的參數(shù)數(shù)值。熱正擠壓是擠壓力的計(jì)算公式為（24）BDDP2008751式中P正壓力，N；擠壓筒內(nèi)直徑，MM；0DD制品的當(dāng)量直徑，MM；材料在擠壓溫度下的變形抗力，MPA；查表13，并由外推法得出B500時(shí)的變形抗力為12MPA。25制AD4913281839MM所以BDDP2007511958321878227N換算成噸位約為191T，P191T額定噸位500T，設(shè)備選擇符合要求。26模具材料的選用261型材擠壓對(duì)模具材料的要求1、高的強(qiáng)度和硬度擠壓模具一般在高比壓條件下工作，因此，模具材料要求高溫下有高的強(qiáng)度和韌性，以防過早的（一般為550以下）產(chǎn)生退火和回火現(xiàn)象。通常模具材料在常溫下的應(yīng)大于1500MPA。在工作溫度下，擠壓工具S材料的不應(yīng)低于650MPA，模具材料的不應(yīng)低于1000MPA。SS2、高導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性能迅速地從模具的工作表面散發(fā)熱量，防止被擠壓工件和模具本身產(chǎn)生局部過燒或損失應(yīng)有的機(jī)械強(qiáng)度，具有小的膨脹系數(shù)和良好的抗蠕變性能。在高溫下具有抗氧化穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生氧化皮。3、高的耐磨性在長(zhǎng)時(shí)間的高溫高壓和潤(rùn)滑條件不良的情況下，表面有抵抗磨料磨損的能力，特別是在擠壓鋁合金時(shí)，有抵抗因金屬的“粘結(jié)”作用而磨損模具表面的能力。4、良好的淬透性以確保模具的整個(gè)斷面有均勻的力學(xué)性能。并且有一定的抗腐蝕性和良好的滲氮特性。5、抗激冷、激熱的適應(yīng)能力以抗高熱應(yīng)力和防止模具在連續(xù)、反復(fù)、長(zhǎng)時(shí)間使用中產(chǎn)生熱疲勞裂紋。另外，抗反復(fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)，即要求高的持久強(qiáng)度，防止過早疲勞破壞。6、良好的工藝性能材料易于熔煉、鍛造、加工和熱處理。所用的模具材料在國(guó)內(nèi)應(yīng)易于獲取，價(jià)廉物美。262擠壓模具的材料對(duì)于不同的模具，對(duì)材料的要求也不完全相同，表22列出了幾種常用的擠壓工具鋼；表23列出了幾種工具鋼的機(jī)械性能。表22常用擠壓工具鋼的成分鋼號(hào)C/SI/MN/CR/MO/V/5CRMNMO05060250612160609015035CRNIMO05060405080508015034CR5MOSIV1032042081204455510150811表23常用工具鋼的機(jī)械性能鋼號(hào)溫度BMPA20MPAHB熱處理工藝5CRMNMO50078069086175302850空淬，600回火3CR2W8V5001430130415833251100油淬，550回火500120010255694CR5MOSIV1550105085558121050油淬，625回火在油中兩小時(shí)本設(shè)計(jì)選用模具材料為4CR5MOSIV1，又稱H13鋼。鋼中碳化物有、236MC。釩在鋼中起回火時(shí)二次硬化作用；CR、MO、W、V能提高鋼抗回火軟化能6MC力，保持高溫下的強(qiáng)度韌度；硅提高鋼的回火穩(wěn)定性和抗熱疲勞能力。鉻和硅能提高抗氧化和抗腐蝕性。27模組選擇模組的結(jié)構(gòu)如下圖圖22模組的結(jié)構(gòu)1模子2模墊3前環(huán)4后環(huán)5保護(hù)墊板6前機(jī)架7模座8模套9剪刀10擠壓筒對(duì)于不同噸位的擠壓機(jī)，下圖中的主要結(jié)構(gòu)尺寸都是配套設(shè)置的，可以從有關(guān)資料中查得。模組的主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖24模組尺寸如下表表24模組尺寸設(shè)備噸位500T800T1630T12H160180190210250240310350340H1203030H2809090100110150H3506050606080擠壓模具的尺寸如下表表25擠壓模具的尺寸設(shè)備噸位500T800T1630TD1/D2135/1452025165/1752530250/2603040H11212131213模組及模子尺寸外形的計(jì)算圖23模組主要結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注模組主要結(jié)構(gòu)尺寸確定根據(jù)前面計(jì)算，從表24選取1160，2180，H190，H120，H280，H355模子外形尺寸的確定（如下圖24）圖24模子外形尺寸根據(jù)表34選取D1135，D2145，H112，H22528型材模設(shè)計(jì)281組合凹模設(shè)計(jì)普通的實(shí)心型材主要用單孔或者多孔的平面模來進(jìn)行擠壓。由于許多的斷面不對(duì)稱，而且錠坯的斷面與型材的斷面沒有相似性，且大多數(shù)型材的斷面沒有相似性，且大多數(shù)的型材各個(gè)部分的壁厚也不相同，使得金屬的流動(dòng)很不均勻，造成型材的扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷。因此，為了提高擠壓制品的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)實(shí)心型材模具時(shí)，應(yīng)考慮?？椎呐渲?、模孔制造尺寸的確定和選擇，保證型材斷面各個(gè)部位的流動(dòng)速度均勻，并且要選擇足夠強(qiáng)度的模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)單位擠壓力的大小，擠壓凹模可采用三種類型（圖25），即整體式凹模圖A；兩層組合凹模圖B；三層組合凹模圖C。其中左半圖為壓合前，右半圖為壓合后。ABC圖25擠壓凹模的三種結(jié)構(gòu)形式A整體式凹模B）兩層組合凹模C三層組合凹模擠壓時(shí)，整體式凹模內(nèi)模腔受到變形金屬材料的徑向壓力，這種受力狀況近似于厚壁圓筒承受徑向內(nèi)壓的受力狀態(tài)。整體式凹模的受力有兩個(gè)特點(diǎn)A當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力超過凹模材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，就要從凹模內(nèi)壁處產(chǎn)生裂紋而造成切向開裂。B當(dāng)作用在整體式凹模內(nèi)壁的最大等效應(yīng)力超過凹模材料許用應(yīng)力時(shí)，就要從內(nèi)壁處開始產(chǎn)生破壞。分析可知，由于組合凹模中的內(nèi)凹模與預(yù)應(yīng)力圈采用過盈配合，壓入后兩者的接觸面產(chǎn)生接觸預(yù)應(yīng)力，該接觸預(yù)應(yīng)力使內(nèi)凹模上產(chǎn)生切向壓應(yīng)力；而預(yù)應(yīng)力圈產(chǎn)生切向拉應(yīng)力。因此，組合凹模擠壓時(shí)，內(nèi)凹模所產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力就被抵消而減小，而預(yù)應(yīng)力圈上所產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力就被疊加而增大。這樣，內(nèi)凹模與預(yù)應(yīng)力圈的切向應(yīng)力趨于相同。預(yù)應(yīng)力組合凹模的優(yōu)點(diǎn)有A、顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。B、節(jié)省了昂貴的模具鋼。C、由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量，同時(shí)小尺寸規(guī)格模具鋼的碳化物偏析情況得到改善，提高了模具鋼的原始材質(zhì)。D、內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)了模具使用壽命。雖然預(yù)應(yīng)力組合凹模具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造麻煩。本設(shè)計(jì)中是鎂合金擠壓力小，尺寸小，考慮成本及各方面因素，最終選用整體式凹模作為本次模具設(shè)計(jì)的凹模形式。確定凹模的結(jié)構(gòu)和工作型腔尺寸時(shí)，要考慮坯料的形狀和尺寸，擠壓件的精度要求，模具的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，模具的彈性變形和溫升，模具磨損、壽命和經(jīng)濟(jì)性以及工藝特點(diǎn)和擠壓變形的需要等。擠壓過程中凹模所受的壓力很大并且壓力的分布不均勻，設(shè)計(jì)凹模時(shí)，必須計(jì)算凹模內(nèi)壁的切向拉應(yīng)力并提出適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施?？紤]經(jīng)濟(jì)性，內(nèi)凹模由一般工具鋼制成，有足夠的抗拉強(qiáng)度，允許在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。當(dāng)單位擠壓力P1100MPA時(shí)，可采用整體式；當(dāng)1100MPAP1600MPA時(shí)可采用兩層組合凹模（即具有一層預(yù)應(yīng)力圈）。當(dāng)1600MPAP2500MPA時(shí)可采用三層組合凹模（即具有兩層預(yù)應(yīng)力圈）。本次設(shè)計(jì)的擠壓力P1878227N，面積為S7088218MM，則單位擠壓力P，（26）PPS1872026497MPA由于單位擠壓力比較小，考慮到批量生產(chǎn)，我們采用兩層組合凹模（即具有一層預(yù)應(yīng)力圈）。282?？椎暮侠聿贾?、單孔擠壓模的?？撞贾迷谠O(shè)計(jì)單孔模具時(shí)，當(dāng)型材的斷面有兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)稱軸時(shí)，應(yīng)將型材斷面的重心布置在模子中心上，見圖26A；當(dāng)型材斷面只有一個(gè)或者沒有對(duì)稱以及壁厚相差很大時(shí)，必須將型材的重心相對(duì)于模子的中心做一定的偏移，使難流動(dòng)的部分（薄壁部分）更靠近模子的中心，見圖26B；對(duì)于壁厚雖然相差不大，但斷面形狀較復(fù)雜、對(duì)稱面少的型材，應(yīng)將型材的斷面外接圓的中心布置在模子的中心上，見圖26C；對(duì)于擠壓比很大或流動(dòng)很不均勻的某些型材，有時(shí)可采用平衡?？祝丛倥渲靡粋€(gè)調(diào)整金屬流動(dòng)的輔助?？祝妶D26D；當(dāng)模具的裝配方向不能改變時(shí)，應(yīng)將型材的大面放在下面，以防止型材由于自重而產(chǎn)生的扭擰和彎曲，見圖26E。圖26單孔模模孔排列示意圖在布置?？讜r(shí)還應(yīng)注意型材的裝飾面最好不與出料臺(tái)接觸，以防止劃傷裝飾面；此外，模孔的布置還應(yīng)便于修模等。2、多孔擠壓模的?？撞贾脤?duì)于對(duì)稱性較差且斷面面積較小的型材，可以采用多孔模擠壓，這樣不僅可以改善金屬的流動(dòng)均勻程度，而且還能降低擠壓比，提高擠壓生產(chǎn)效率。對(duì)于壁厚相差很大的型材，應(yīng)將壁厚的部位布置在?？椎耐庋?，而將壁薄的部位布置在靠近模子的中心；對(duì)于壁厚相差不大的型材，采用多孔模擠壓時(shí)可將型材模重心均布在以模子中心為圓心的某一同心圓上。AB圖27多孔型材模模塊的配置方案A不合理B）合理在布置多孔模的?？讜r(shí)，不僅需要考慮型材斷面的各部分流動(dòng)的均勻性，有時(shí)還要考慮模子的強(qiáng)度問題。為了擺正模具的強(qiáng)度，多孔模各個(gè)?？字g的距離應(yīng)當(dāng)適合，不能過小。在實(shí)際生產(chǎn)中模孔之間的間距大體在1550MM范圍內(nèi)，對(duì)于196MN以下的擠壓機(jī)取2030MM；49MN左右的擠壓機(jī)取3550MM；對(duì)于784MN以上的大型擠壓機(jī)，可取60MM以上。同時(shí)，?？组g距也應(yīng)系列化，以便模墊可互相交換使用。為了防止錠坯表面的雜質(zhì)流入擠壓制品中去，不論是單孔模還是多孔模，模孔邊緣距擠壓筒內(nèi)壁應(yīng)保持一個(gè)最小距離，此值一般取擠壓筒直徑的1015，見表26。因本設(shè)計(jì)的擠壓筒直徑為95MM，所以?？着c擠壓筒壁間的最小距離選取值為15MM。表26型材?？着c擠壓筒壁間的最小距離擠壓筒直8595115130150200200280350500500徑/MM最小距離/MM101515202025304040505060283?？讕缀纬叽绲拇_定在確定?？讕缀纬叽鐣r(shí)，應(yīng)考慮型材和模子的收縮、工作帶在載荷作用下的畸變、不均勻變形引起的拉縮變形、金屬在流入?？讜r(shí)不能急轉(zhuǎn)變而引起的非接觸變形以及型材在拉伸矯直時(shí)的斷面尺寸收縮等因素。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮到型材早拉伸矯直時(shí)，不論是在長(zhǎng)度上還是在斷面上，各個(gè)部分的變形時(shí)不相同的。1、外形尺寸的確定實(shí)心型材的模孔尺寸A可按以下公式進(jìn)行計(jì)算（27）01K式中，為型材外形的基本尺寸（MM）；K為?？自Ａ肯禂?shù)，不同金屬的K可0A在有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)查??；為型材外形尺寸的正偏差，可按有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)查取。2、壁厚處模具間隙尺寸的確定實(shí)心型材的壁厚處模具間隙尺寸B可按以下公式進(jìn)行計(jì)算280B式中，為型材壁厚的基本尺寸（MM）；為型材壁厚尺寸的正偏差，可按有關(guān)0B國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)查取。由于受型材斷面形狀的影響、擠出制品的壁厚往往小于所要求的尺寸，因此，在設(shè)計(jì)這些型材壁厚尺寸時(shí)，還必須加上一定的修正量。修正量的值是用型材斷面尺寸乘以壁厚系數(shù)。對(duì)于一般斷面形狀的型材，壁厚系數(shù)可取0002；對(duì)于H形、角形和深槽形型材，還應(yīng)適當(dāng)加大修正量。3、圓角、圓弧和角度的確定對(duì)于沒有偏差要有的圓角和圓弧型材，模孔可以按名義尺寸設(shè)計(jì)。對(duì)于有偏差要求的圓角、圓弧以及由圓角與圓弧組成的型材，其?？壮叽缈砂辞笆龅氖剑?7）或者（28）計(jì)算，并根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)加以修正。對(duì)于帶有角度的型材，其模孔的角度與型材的名義角度相同；但對(duì)于易并口的角型材和易擴(kuò)口的槽型材，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其角度相應(yīng)增大和減少12。如果采用輥式矯直機(jī)矯形，當(dāng)型材壁厚25MM時(shí)可按增大角度設(shè)計(jì)；而當(dāng)型材壁厚25MM時(shí)可不必考慮增大角度。修正后的?？兹鐖D28所示。圖28修正的模孔284減少金屬流動(dòng)不均勻的措施1、采用不等長(zhǎng)工作帶由于型材各部分的壁厚不均勻，需要采用不等長(zhǎng)的工作帶來達(dá)到調(diào)整流速的目的，其原則是型材斷面壁厚處的定徑帶長(zhǎng)度應(yīng)大于壁薄處的定徑帶長(zhǎng)度，即比周長(zhǎng)（面積與周長(zhǎng)之比）大的部分的定徑帶長(zhǎng)度要小于比周長(zhǎng)小的部分的定徑帶，這樣可以使定徑帶的摩擦阻力對(duì)各個(gè)部分的影響趨于平衡，從而達(dá)到調(diào)整金屬流速的作用。（1）、在實(shí)際生產(chǎn)中，一般采用簡(jiǎn)便的計(jì)算方法，即根據(jù)型材壁厚的比值求出工作帶的長(zhǎng)度，即（29）12HB式中，、分別為斷面、處的壁厚（MM）。1B21A2使用上述方法計(jì)算型材各個(gè)區(qū)段模孔工作帶長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)先給定一個(gè)區(qū)上工作帶長(zhǎng)度數(shù)值作為計(jì)算的參考值（一般給定型材壁厚最薄的區(qū)段上的最小工作帶長(zhǎng)度）。鋁及鋁合金的?？鬃钚」ぷ鲙чL(zhǎng)度可在表27所列數(shù)值范圍內(nèi)選擇。表27?？坠ぷ鲙У淖钚￠L(zhǎng)度值擠壓機(jī)能力/MN1225490343159719606171225?？鬃钚」ぷ鲙чL(zhǎng)度/MM5104836255153模孔空刀尺寸/MM32521520515（2）、采用多孔模擠壓可按復(fù)合同心圓規(guī)則來確定各?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度，見圖29。圖29多孔模的復(fù)合同心圓規(guī)則多孔模的各個(gè)?？椎闹行膽?yīng)均勻布置在相距模子中心的某一個(gè)合適直徑（）同心圓上，此同心圓的直徑（）可按下式進(jìn)行計(jì)算并由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要D心D心進(jìn)行必要的調(diào)整。（210）012TAN心式中，為多孔模模孔理論重心的同心圓直徑（MM）；為擠壓筒直徑（MM）；心TDN為?？讛?shù)（N2）；A為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取2528，N值大時(shí)取下限，擠壓筒直徑大時(shí)取上限，一般取26。本設(shè)計(jì)的擠壓筒直徑為95MM，取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)A為26，?？讛?shù)N為2，則952601D心（365MM當(dāng)型材壁厚相同時(shí)，對(duì)于整個(gè)模孔來說，從模子中心（型材重心不與模子中心重合）起，每相距10MM（整個(gè)模子的同心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度的增減數(shù)值應(yīng)按表36所列數(shù)值進(jìn)行擬定。對(duì)于任一?？讈碚f，從模孔中心（型材重心坐標(biāo)可由設(shè)計(jì)者確定，原則上可與模孔中心重合）起，每相距10MM（任一?？椎耐膱A半徑）工作帶的增減數(shù)值也應(yīng)該按表28所列數(shù)值進(jìn)行擬定。最后將上述兩種情況綜合考慮，再依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。表28模孔工作帶長(zhǎng)度增減值型材斷面壁厚/MM每相距10MM（同心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度增減值/MM型材斷面壁厚/MM每相距10MM（同心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度增減值/MM1200225035150253004020030采用不等長(zhǎng)工作帶控制金屬的流速的措施具有一定的限度，因?yàn)榻饘偻ㄟ^工作帶要冷卻收縮，以致脫離與工作帶的接觸，這樣也就失去了工作帶控制金屬流動(dòng)速度的作用，因此，模孔工作帶的最大長(zhǎng)度應(yīng)有限值，一般為1525MM。但是，如果模子在工作時(shí)是嵌入擠壓筒里面的，由于工作溫度較高，金屬的冷卻收縮不明顯，其工作帶長(zhǎng)度可以加大，最多達(dá)到30MM以上。對(duì)于以下幾種情況，需酌情對(duì)?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度進(jìn)行增減，（1）交接園邊有凹弧R（R15MM）者，工作帶可加上1MM；（2）型材局部有孔處工作帶可加上1MM；（3）交接園邊有凸弧R（R15MM）者，工作帶可減短1MM；（4）壁厚相同的各個(gè)端部的工作帶可減短1MM。本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚最小處為15MM，圓弧部分厚度為20MM，最左邊腳架平均厚度62MM，右邊腳架平均厚度235MM。初步選取圓弧部分的工作帶長(zhǎng)度為10MM，壁厚最小部分的工作帶長(zhǎng)度為1025MM，右邊腳架工作帶長(zhǎng)度為10MM，左邊腳架的工作帶長(zhǎng)度為8MM。則?？紫鄬?duì)于擠壓筒布置如圖210所示。圖210?？紫鄬?duì)于擠壓筒分布圖確定?？椎奈恢弥缶涂梢源_定預(yù)應(yīng)力圈的幾何尺寸了。兩層組合凹模的合理內(nèi)圈直徑比可按所選定的總直徑比由圖查出一般為46我們選取5，21A31A31A則（211）21302由即21221DA12A已知589則11781D2則型材模如圖211所示。圖211型材模29導(dǎo)流模設(shè)計(jì)導(dǎo)流模又稱前室模，其實(shí)質(zhì)是在型材模前面加放一個(gè)型腔，形狀為與型材外形相似的異形或與型材最大外形尺寸相當(dāng)?shù)木匦?。鑄錠鐓粗后，先通過導(dǎo)流模產(chǎn)生預(yù)變形，金屬進(jìn)行第一次分配，形成于型材相似的坯料，然后再進(jìn)行第二次變形，擠出各種斷面的型材。采用導(dǎo)流模不僅可增大坯料與型材的幾何相似度，便于控制金屬流動(dòng)，特變時(shí)當(dāng)擠壓截面差很大的型材時(shí)能起到調(diào)節(jié)金屬流速的作用，使壁薄、形狀復(fù)雜的型材易于成形，而且能擠出外接圓尺寸較大的型材，減少產(chǎn)品扭擰和彎曲變形，改善模具的受力條件，實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓。大大提高成品率和模具壽命，特別是對(duì)于舌比大于3的形狀復(fù)雜的型材，用普通平面模幾何無法擠出。而采用導(dǎo)流模可使模具壽命提高幾十倍。導(dǎo)流模的設(shè)計(jì)原則是有利于金屬預(yù)分配和金屬流速的調(diào)整。一般來說，導(dǎo)流模的輪廓尺寸應(yīng)比型材的外形輪廓尺寸615MM，其深度可取1525MM，導(dǎo)流孔的入口最好呈315，導(dǎo)流模腔的各點(diǎn)應(yīng)均勻圓滑過渡，表面應(yīng)光潔，以減少摩擦阻力。為了克服型材前端起皺和波浪等缺陷，導(dǎo)流模型腔不但要在前端部分加大尺寸，而且在支叉和折彎處也要適當(dāng)加大，否則會(huì)產(chǎn)生局部滯后。試驗(yàn)表明，如導(dǎo)流模型腔局部過大，也要影響其余部分，使出口流速分布不均勻。選擇導(dǎo)流模的外形尺寸比型材的外形輪廓尺寸大6MM，深度20MM，導(dǎo)流孔入口角度5?？紤]到兩個(gè)?？椎闹虚g距離較小，擴(kuò)大外形尺寸會(huì)導(dǎo)致?？字虚g部分強(qiáng)度不夠，導(dǎo)流模如圖212所示。圖212導(dǎo)流模210強(qiáng)度校核對(duì)本設(shè)計(jì)的凹模進(jìn)行強(qiáng)度校核，由于危險(xiǎn)截面不規(guī)則，取就近原則校核，則兩個(gè)?？椎淖钚【嚯x處為危險(xiǎn)截面，按雙孔扁條形型材模具的強(qiáng)度校核。對(duì)于雙孔扁條形型材模，可以認(rèn)為是一個(gè)兩端固定的均布載荷梁，一般按以下公式校核其彎曲變形（213）MIN2PAHLB式中，為模具（包括模子、模墊等的總厚度）的最小厚度（MM）；為兩個(gè)MINHL危險(xiǎn)截面的距離（MM）；為模具材料的許用抗彎強(qiáng)度（MPA）；P為單位擠壓力（MPA）；A為兩個(gè)?？椎淖钚【嚯x（MM）；C為出口空刀尺寸，我們2BA選取的尺寸為18MM；模具材料在擠壓溫度下的1200MPA；H80MM；L3261MM；P26497MPA；代入數(shù)據(jù)則MIN2PAHLB32616497130281262MM模子尺寸25MM1262MM。2H故符合要求。有時(shí)，雙孔扁條形型材模還需按下式校核其兩個(gè)危險(xiǎn)截面的抗剪強(qiáng)度，從而求出避免模具破壞的最小厚度MINH（214）MIN2APLB式中，為模具材料的許用剪切強(qiáng)度，（MPA）；B為出口寬度，056MM；其余于上面相同。代入數(shù)據(jù)則36BAMIN1364297314H1033MM凹模厚度25MM1033MM2H故設(shè)計(jì)的厚度符合要求。第三章擠壓工具設(shè)計(jì)31擠壓筒的設(shè)計(jì)絕大多數(shù)擠壓筒都是采用兩層以上的襯套以過盈配合采用熱組合構(gòu)成，采用多層組合式結(jié)構(gòu)擠壓筒可以改善擠壓筒的受力條件，使擠壓筒壁中的應(yīng)力分布均勻并減少應(yīng)力峰值，增強(qiáng)承載能力，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)，在磨損和變形后只需要更換內(nèi)襯套，可以減少材料的損耗，節(jié)省加工工作量和成本。擠壓筒襯套的層數(shù)應(yīng)根據(jù)其工作內(nèi)套的最大擠壓力來確定。在工作溫度條件下，當(dāng)最大應(yīng)力不超過擠壓筒材料的屈服強(qiáng)度的4050，擠壓筒一般由兩層套組成；當(dāng)應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度的70時(shí)，應(yīng)由三層或者四層組成。311擠壓筒工作內(nèi)套的結(jié)構(gòu)按表面結(jié)構(gòu)可分為圓柱形、圓錐形和臺(tái)肩圓柱形。按整體性可分為整體內(nèi)套和組合內(nèi)套。按內(nèi)腔形狀分為圓形、偏形和其他形狀。在中小型的擠壓機(jī)上主要采用圓柱形內(nèi)套。圓柱形內(nèi)套易于加工和測(cè)量尺寸；更換襯套時(shí)尺寸的配合問題較少；工作部分磨損后可以調(diào)頭使用，有利于提高使用壽命。因此我們選取圓柱形的工作內(nèi)套，其內(nèi)腔形狀為圓形。312擠壓筒與模具平面的配合方式擠壓筒的工作內(nèi)套與模具間的配合方式應(yīng)根據(jù)被擠合金種類、產(chǎn)品品種與形狀、擠壓方法、工具結(jié)構(gòu)和擠壓筒與橫向壓緊力大小等因素來設(shè)計(jì)。在臥式擠壓機(jī)上采用平封方式，即擠壓筒與模子端面間以平面接觸方式密封。其優(yōu)點(diǎn)是加工容易，操作簡(jiǎn)單，模具和內(nèi)襯端面所受的單位壓力都比較小，不容易壓碎和變形。圖31臥式擠壓機(jī)上擠壓筒與模具之間的配合結(jié)構(gòu)圖313擠壓筒結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)園擠壓內(nèi)孔直徑的確定在上一章我們已經(jīng)選取了500噸的擠壓機(jī)，已知和該擠壓力的配套擠壓筒直徑為95MM。擠壓筒長(zhǎng)度的確定選用的擠壓機(jī)擠壓筒長(zhǎng)度為500MM。擠壓筒各層襯套厚度的確定擠壓筒的襯套越多，各層厚度比值越合理，則應(yīng)力就越小。擠壓筒外徑應(yīng)力為內(nèi)徑的35倍，每層壁厚則根據(jù)內(nèi)部受壓的空心圓筒各層內(nèi)襯套直徑比值相等時(shí)的強(qiáng)度最大原則來確定。如圖32在確定各層厚度時(shí)可按式31和32的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。（31）31254D（32）321108其中95MM，代入計(jì)算得1425MM，35625MM1D2D3D圖32擠壓筒簡(jiǎn)圖32擠壓軸的設(shè)計(jì)321擠壓軸的結(jié)構(gòu)形式擠壓軸的結(jié)構(gòu)形式與擠壓機(jī)主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)、擠壓筒的形狀和規(guī)格、擠壓方法、擠壓產(chǎn)品種類以及擠壓過程的力學(xué)狀態(tài)等因素有關(guān)。根據(jù)擠壓設(shè)備和擠壓筒的規(guī)格形狀，我們選取的擠壓軸形式如圖33圖33臥式擠壓機(jī)實(shí)心擠壓軸322擠壓軸尺寸的確定1斷面尺寸的確定如圖34所示，圓擠壓軸的外徑，根據(jù)擠壓筒內(nèi)徑直1D徑來確定。為了方便出入擠壓筒，一般比小220MM，我們?nèi)〉拈g隙為D筒1DD筒2MM。圖34擠壓軸尺寸設(shè)計(jì)圖2擠壓軸長(zhǎng)度的確定擠壓軸的總長(zhǎng)度，我軸座的長(zhǎng)度，根據(jù)12L1軸承相應(yīng)部分的長(zhǎng)度來確定，為軸桿的長(zhǎng)度。為了保證可靠地把壓余和擠壓墊2L片從擠壓筒內(nèi)推出，應(yīng)比擠壓筒的長(zhǎng)度大1520MM此外擠壓軸的端面對(duì)軸中2心線的不垂直度不大于01MM，軸桿與軸座的不同心度不得大于01MM，工作部分的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到3216M。則擠壓軸的尺寸選取如表31AR表31擠壓軸尺寸值擠壓軸尺寸擠壓機(jī)能力/T擠壓筒直徑/MMD/MM/MM1DL/MM/MM1L/（）50095203935301030323擠壓軸強(qiáng)度校核1縱向彎曲應(yīng)力計(jì)算在擠壓時(shí)，擠壓軸所受到的全應(yīng)力等于由于力P和彎曲力矩M所產(chǎn)生的應(yīng)力總和，即（33）12擠壓桿的小于直徑的5倍，所以所產(chǎn)生的穩(wěn)定性可以不進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，而把擠壓軸看成壓縮桿，把強(qiáng)度和穩(wěn)定性的條件組合起來，按下式校核強(qiáng)度（34）1PF許式中，許用壓縮應(yīng)力折減系數(shù)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取；09F擠壓軸的截面積；F6789465MM穩(wěn)定條件下的許用應(yīng)力，900MPA許1PF6510789481826MPA900MPA故符合要求。彎曲力矩所產(chǎn)生的應(yīng)力為（35）2PLW式中，W截面模數(shù)，MM；實(shí)心軸，8649MMM。301D則27748MPA900MPA。2PLW25104869故符合要求。33擠壓墊片設(shè)計(jì)331墊片尺寸的確定擠壓墊片是用來避免高溫坯料直接接觸以防擠