1、擠壓模具設(shè)計(jì)擠壓模具設(shè)計(jì)鄧小民鄧小民課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介 本課程以鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)為例，介本課程以鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)為例，介紹擠壓模具設(shè)計(jì)的基本方法、思路。主紹擠壓模具設(shè)計(jì)的基本方法、思路。主要內(nèi)容包括：概述，擠壓模具用材料選要內(nèi)容包括：概述，擠壓模具用材料選擇，普通型材模、舌型模、分流模、寬擇，普通型材模、舌型模、分流模、寬展模、導(dǎo)流模、保護(hù)模的設(shè)計(jì)方法，模展模、導(dǎo)流模、保護(hù)模的設(shè)計(jì)方法，模具修正方法等。具修正方法等。 1、概述、概述 所謂擠壓，就是對(duì)放在擠壓筒內(nèi)的金所謂擠壓，就是對(duì)放在擠壓筒內(nèi)的金屬錠坯從一端施加外力，強(qiáng)迫其從屬錠坯從一端施加外力，強(qiáng)迫其從特定特定的模孔的?？字辛鞒觯@得所需

2、要的斷面形狀中流出，獲得所需要的斷面形狀和尺寸的制品的一種塑性成型方法。和尺寸的制品的一種塑性成型方法。 擠壓方法適合于各種金屬材料的塑性擠壓方法適合于各種金屬材料的塑性成型，特別適合于有色金屬材料的擠壓成型，特別適合于有色金屬材料的擠壓成型，其中最典型的是鋁合金型材的擠成型，其中最典型的是鋁合金型材的擠壓成型。壓成型。 擠壓模具設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)制品擠壓模具設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)制品的斷面形狀和尺寸的具體要求，設(shè)計(jì)能的斷面形狀和尺寸的具體要求，設(shè)計(jì)能夠生產(chǎn)出合格制品的模具，且符合經(jīng)濟(jì)夠生產(chǎn)出合格制品的模具，且符合經(jīng)濟(jì)利益原則。利益原則。 主要內(nèi)容：鋁合金擠壓模具設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：鋁合金擠壓模具設(shè)

3、計(jì) 1.1鋁合金型材分類(lèi)鋁合金型材分類(lèi) 目前，鋁合金擠壓型材的品種規(guī)格大約目前，鋁合金擠壓型材的品種規(guī)格大約有有50000種以上，其斷面是非常復(fù)雜的，種以上，其斷面是非常復(fù)雜的，有各式各樣。其特點(diǎn)是有各式各樣。其特點(diǎn)是：絕大多數(shù)斷面絕大多數(shù)斷面是不對(duì)稱的；型材斷面與錠坯斷面不相是不對(duì)稱的；型材斷面與錠坯斷面不相似；型材斷面各部位壁厚差大；多數(shù)帶似；型材斷面各部位壁厚差大；多數(shù)帶有各種形狀的半空心、空心等。其結(jié)果有各種形狀的半空心、空心等。其結(jié)果造成金屬流動(dòng)不均勻，擠壓制品出現(xiàn)彎造成金屬流動(dòng)不均勻，擠壓制品出現(xiàn)彎曲、扭擰、波浪、尺寸不合格、裂紋等曲、扭擰、波浪、尺寸不合格、裂紋等各種缺陷；易造成

4、模具的早期失效及損各種缺陷；易造成模具的早期失效及損壞。壞。 不同的鋁型材企業(yè)，對(duì)所擠壓的鋁合金不同的鋁型材企業(yè)，對(duì)所擠壓的鋁合金型材有自己不同的分類(lèi)表示方法。按照型材有自己不同的分類(lèi)表示方法。按照原冶金部標(biāo)準(zhǔn)化研究所原冶金部標(biāo)準(zhǔn)化研究所1984年出版的年出版的“鋁及鋁合金、鎂合金擠壓型材圖冊(cè)鋁及鋁合金、鎂合金擠壓型材圖冊(cè)”，擠壓型材按形狀或用途共分為擠壓型材按形狀或用途共分為十大類(lèi)十大類(lèi)，分別在分別在XC后面用后面用1、2、3、4、5、6、7、8、9、0表示。在表示。在17類(lèi)型材中，根據(jù)型類(lèi)型材中，根據(jù)型材的斷面形狀及特點(diǎn)，又分為若干個(gè)材的斷面形狀及特點(diǎn)，又分為若干個(gè)目目。在同一目中，按型材

5、形狀又分為若干在同一目中，按型材形狀又分為若干組組，一個(gè)圖形即為一組，依自然順序排列。一個(gè)圖形即為一組，依自然順序排列。 XC1角形型材角形型材 XC2丁字型材丁字型材 XC3槽形型材槽形型材 XC4Z字型材字型材 XC5工字型材工字型材 XC6航空用型材航空用型材 XC7電子工業(yè)用型材電子工業(yè)用型材 XC8民用型材民用型材 XC9其他專用型材其他專用型材 XC0空心型材空心型材 （1）XC1角形型材，下分角形型材，下分5個(gè)個(gè)“目目” XC11直角型材直角型材 XC12銳角型材銳角型材 XC13鈍角型材鈍角型材 XC14圓頭角型材圓頭角型材 XC15異形角型材異形角型材 XC112 XC121

6、 XC131 XC141 XC1510 （2）XC2丁字型材，下分丁字型材，下分6個(gè)個(gè)“目目” XC21直丁字型材直丁字型材 XC22斜丁字型材斜丁字型材 XC23雙丁字型材雙丁字型材 XC24圓頭丁字型材圓頭丁字型材 XC25異形丁字型材異形丁字型材 XC26專用異形丁字型材專用異形丁字型材 XC211 XC221 XC231 XC246 XC254 （3）XC3槽形型材，下分槽形型材，下分7個(gè)個(gè)“目目” XC31普通槽形型材普通槽形型材 XC32凸邊槽形型材凸邊槽形型材 XC33彎邊槽形型材彎邊槽形型材 XC34圓頭槽形型材圓頭槽形型材 XC35異形槽形型材異形槽形型材 XC36叉形槽形型

7、材叉形槽形型材 XC37燕尾槽形型材燕尾槽形型材 XC311 XC321 XC331 XC344 XC353 XC362 XC373 （4）XC4Z字型材，下分字型材，下分5個(gè)個(gè)“目目” XC41等邊等壁等邊等壁Z字型材字型材 XC42等邊不等壁等邊不等壁Z字型材字型材 XC43不等邊等壁不等邊等壁Z字型材字型材 XC44圓頭圓頭Z字型材字型材 XC45異形異形Z字型材字型材 XC411 XC421 XC434 XC441 XC452 （5）XC5工字型材，下分工字型材，下分5個(gè)個(gè)“目目” XC51等邊等壁工字型材等邊等壁工字型材 XC52等邊不等壁工字型材等邊不等壁工字型材 XC53不等邊不

8、等壁工字型材不等邊不等壁工字型材 XC54圓頭工字型材圓頭工字型材 XC55異形工字型材異形工字型材 XC511 XC521 XC531 XC541 XC551 （6）XC6航空用型材，下分航空用型材，下分7個(gè)個(gè)“目目” XC61邊條、鉸鏈型材邊條、鉸鏈型材 XC62尾刃、窗框等型材尾刃、窗框等型材 XC63管夾型材管夾型材 XC64大梁型材大梁型材 XC65變斷面型材變斷面型材 XC66異形型材異形型材 XC67毛坯型材毛坯型材 XC611 XC621 XC637 XC649 XC6571 XC6571 XC66601 XC673 （7）XC7電子工業(yè)用型材，下分電子工業(yè)用型材，下分8個(gè)個(gè)“

9、目目” XC71邊框型材邊框型材 XC72骨架型材骨架型材 XC73插角型材插角型材 XC74聯(lián)結(jié)型材聯(lián)結(jié)型材 XC75附件型材附件型材 XC76散熱型材散熱型材 XC77整體型材整體型材 XC70空心型材空心型材 XC711 XC722 XC731 XC747 XC754 XC7610 XC776 XC703 代號(hào)代號(hào)XC8、XC9、XC0為無(wú)為無(wú)“目目”的的型材類(lèi)，在類(lèi)的后面就是組。如型材類(lèi)，在類(lèi)的后面就是組。如XC81-2，即為第即為第8類(lèi)、第類(lèi)、第1組中的第組中的第2號(hào)型材。號(hào)型材。 1.2斷面形狀的復(fù)雜性斷面形狀的復(fù)雜性 根據(jù)斷面形狀的復(fù)雜程度可把型材分根據(jù)斷面形狀的復(fù)雜程度可把型材

10、分成三大類(lèi)：成三大類(lèi)： （1）實(shí)心型材）實(shí)心型材（簡(jiǎn)單）（簡(jiǎn)單） 指一般的角材、槽材、工字型材、丁指一般的角材、槽材、工字型材、丁字型材、字型材、Z字型材等。字型材等。 各種實(shí)心型材各種實(shí)心型材 （2）半空心型材）半空心型材（較復(fù)雜）（較復(fù)雜） 根據(jù)型材斷面形狀分為三級(jí)：根據(jù)型材斷面形狀分為三級(jí)： 級(jí)：級(jí)：從開(kāi)口中心線看左右是對(duì)稱的。從開(kāi)口中心線看左右是對(duì)稱的。 級(jí)：級(jí)：從開(kāi)口中心線看左右是不對(duì)稱的。從開(kāi)口中心線看左右是不對(duì)稱的。 級(jí)：級(jí)：兩個(gè)半空心型材。兩個(gè)半空心型材。 （3）空心型材）空心型材（復(fù)雜）（復(fù)雜） 根據(jù)斷面形狀也可分為三級(jí)：根據(jù)斷面形狀也可分為三級(jí)： 級(jí)：級(jí)：圓形空心，直徑較小

11、，斷面對(duì)稱；圓形空心，直徑較小，斷面對(duì)稱； 或內(nèi)徑較小，外形不對(duì)稱?；騼?nèi)徑較小，外形不對(duì)稱。 級(jí)：級(jí)：除除級(jí)以外，外接圓大于級(jí)以外，外接圓大于130 mm，只有只有1個(gè)空心，空心是非圓個(gè)空心，空心是非圓 形。形。 級(jí)：級(jí)：除除、 級(jí)以外所有的空心型材，級(jí)以外所有的空心型材，壁厚是均一的，其空心斷面是完整壁厚是均一的，其空心斷面是完整 或多孔的，即圓、正方、長(zhǎng)方、六角、或多孔的，即圓、正方、長(zhǎng)方、六角、橢圓、梯形等。橢圓、梯形等。 對(duì)于半空心和空心型材，級(jí)別越高，其對(duì)于半空心和空心型材，級(jí)別越高，其斷面形狀越復(fù)雜，可擠壓性越差，模具斷面形狀越復(fù)雜，可擠壓性越差，模具設(shè)計(jì)的難度就越大。設(shè)計(jì)的難度就

12、越大。 即便是相同級(jí)別的半空心型材或空心型即便是相同級(jí)別的半空心型材或空心型材，斷面形狀不同，其復(fù)雜程度也不一材，斷面形狀不同，其復(fù)雜程度也不一樣。因此，除斷面復(fù)雜性外，還要考慮樣。因此，除斷面復(fù)雜性外，還要考慮形狀因素形狀因素F0：型材斷面周長(zhǎng)：型材斷面周長(zhǎng)S與單位質(zhì)量與單位質(zhì)量W之比（或周長(zhǎng)與斷面積之比（或周長(zhǎng)與斷面積A之比），即：之比），即： F0 =S/A=S/W。 如果用如果用C表示型材外接圓直徑，則表示型材外接圓直徑，則SC/A就就是一個(gè)反映擠壓難易程度的指數(shù)，其值是一個(gè)反映擠壓難易程度的指數(shù)，其值越大，型材越難擠壓。越大，型材越難擠壓。 1.3 型材斷面設(shè)計(jì)原則型材斷面設(shè)計(jì)原則

13、1.3.1 斷面大小斷面大小 型材斷面大小用外接圓來(lái)衡量，外接型材斷面大小用外接圓來(lái)衡量，外接圓大，所需要的擠壓力大。擠壓型材的圓大，所需要的擠壓力大。擠壓型材的最大外接圓直徑一般比擠壓筒直徑小最大外接圓直徑一般比擠壓筒直徑小25 50 mm，擠壓空心型材時(shí)應(yīng)更小一，擠壓空心型材時(shí)應(yīng)更小一些。些。 1.3.2 擠壓比擠壓比 擠壓比小，變形量??；擠壓比大，所擠壓比小，變形量小；擠壓比大，所需要的擠壓力大。一般，純鋁的擠壓比需要的擠壓力大。一般，純鋁的擠壓比可達(dá)可達(dá)300，6063合金可達(dá)合金可達(dá)200，硬鋁合金，硬鋁合金可在可在2060之間選擇。之間選擇。 有時(shí)也可用變形率有時(shí)也可用變形率表示：

14、表示： =（1-1/）100% 通常認(rèn)為，通常認(rèn)為，95%是經(jīng)濟(jì)合理的。是經(jīng)濟(jì)合理的。 1.3.3型材壁厚型材壁厚 壁厚與合金的擠壓難易程度有關(guān)。如壁厚與合金的擠壓難易程度有關(guān)。如6063合金壁厚取合金壁厚取1mm時(shí)，時(shí)，6061合金就應(yīng)合金就應(yīng) 取取1.5mm、7075合金取合金取2.02.5mm左右時(shí)，左右時(shí)，其擠壓的難易程度相近。其擠壓的難易程度相近。 另外，壁厚選擇還與外接圓直徑、斷另外，壁厚選擇還與外接圓直徑、斷面形狀等有關(guān)。一般情況下，型材的寬面形狀等有關(guān)。一般情況下，型材的寬厚比（厚比（B/t）小于）小于30為宜；當(dāng)為宜；當(dāng)B/t50時(shí)，時(shí)，比較難擠壓；當(dāng)比較難擠壓；當(dāng)B/t10

15、0時(shí)，屬于特別難時(shí)，屬于特別難擠壓型材，需要采取特殊措施。擠壓型材，需要采取特殊措施。 1.3.4型材包圍空間面積設(shè)計(jì)型材包圍空間面積設(shè)計(jì) 按按包圍的空間面積與開(kāi)口寬度平方的比包圍的空間面積與開(kāi)口寬度平方的比值值舌比舌比，即，即A/W2進(jìn)行計(jì)算，然后與表進(jìn)行計(jì)算，然后與表1-1中的數(shù)值對(duì)照，比表中數(shù)值大的定為中的數(shù)值對(duì)照，比表中數(shù)值大的定為半空心型材，小的定為實(shí)心型材。半空心型材，小的定為實(shí)心型材。 1.3.5 直角間的圓角半徑直角間的圓角半徑 凸出的直角上的過(guò)渡半徑過(guò)小易發(fā)生凸出的直角上的過(guò)渡半徑過(guò)小易發(fā)生應(yīng)力集中；凹形的直角在?？兹肟谔幰讘?yīng)力集中；凹形的直角在?？兹肟谔幰啄p。一般像磨損。

16、一般像6063一類(lèi)擠壓性能良好的一類(lèi)擠壓性能良好的合金，其最小圓角半徑取合金，其最小圓角半徑取R=0.4mm，其，其它合金取它合金取0.6mm。 1.3.6 斷面尺寸偏差斷面尺寸偏差 型材斷面尺寸偏差應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的加工型材斷面尺寸偏差應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的加工余量、使用條件、擠壓難易程度、合金余量、使用條件、擠壓難易程度、合金牌號(hào)、形狀特點(diǎn)及所處的部位來(lái)確定，牌號(hào)、形狀特點(diǎn)及所處的部位來(lái)確定，通常在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶提供的圖紙中規(guī)通常在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶提供的圖紙中規(guī)定。定。 2 擠壓模具用材料擠壓模具用材料 2.1 擠壓工模具的工作條件擠壓工模具的工作條件 (1)承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用。承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用。溫度

17、可達(dá)溫度可達(dá)550C以上，時(shí)間一般為幾分鐘到幾十分以上，時(shí)間一般為幾分鐘到幾十分鐘，甚至數(shù)小時(shí)。鐘，甚至數(shù)小時(shí)。 (2)承受長(zhǎng)時(shí)間的高壓作用。承受長(zhǎng)時(shí)間的高壓作用。從擠壓純鋁從擠壓純鋁所需要的最小單位壓力所需要的最小單位壓力100MPa到某些鋁到某些鋁合金空心型材的合金空心型材的1000MPa。 (3)承受激冷激熱作用。承受激冷激熱作用。擠壓鋁合金時(shí)，擠壓鋁合金時(shí)，工模具工作和非工作時(shí)間的溫差可達(dá)工模具工作和非工作時(shí)間的溫差可達(dá)200 300C以上。以上。 (4)承受反復(fù)循環(huán)應(yīng)力作用。承受反復(fù)循環(huán)應(yīng)力作用。大部分工具大部分工具在擠壓時(shí)受壓應(yīng)力，在非工作時(shí)間突然在擠壓時(shí)受壓應(yīng)力，在非工作時(shí)間突然

18、卸載，應(yīng)力下降到零；穿孔針在穿孔時(shí)卸載，應(yīng)力下降到零；穿孔針在穿孔時(shí)受壓，在擠壓過(guò)程中受拉應(yīng)力作用。受壓，在擠壓過(guò)程中受拉應(yīng)力作用。 (5)承受偏心載荷和沖擊載荷作用。承受偏心載荷和沖擊載荷作用。 (6)承受高溫高壓下的高摩擦作用。承受高溫高壓下的高摩擦作用。 (7)承受局部應(yīng)力集中的作用。承受局部應(yīng)力集中的作用。 2.2 擠壓工模具材料的合理選擇擠壓工模具材料的合理選擇 2.2.1 對(duì)工模具材料的要求對(duì)工模具材料的要求 (1)高的強(qiáng)度和硬度值。高的強(qiáng)度和硬度值。一般要求在常溫一般要求在常溫下其下其b值應(yīng)大于值應(yīng)大于1500MPa。 (2)高的耐熱性。高的耐熱性。一般在工作溫度一般在工作溫度(

19、500C)下擠壓工具材料的下擠壓工具材料的s不應(yīng)低于不應(yīng)低于650MPa，模具材料的模具材料的s不應(yīng)低于不應(yīng)低于1000MPa。 (3)具有高的沖擊韌性和斷裂韌性值。具有高的沖擊韌性和斷裂韌性值。 (4)在高溫下具有高抗氧化穩(wěn)定性，不易在高溫下具有高抗氧化穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生氧化皮。產(chǎn)生氧化皮。 (5)高的耐磨性。高的耐磨性。 (6)具有良好的淬透性。具有良好的淬透性。確保工具整個(gè)斷確保工具整個(gè)斷面有高、均勻的力學(xué)性能。面有高、均勻的力學(xué)性能。 (7)具有抗激冷、激熱的適應(yīng)能力。具有抗激冷、激熱的適應(yīng)能力。 (8)高的導(dǎo)熱性。高的導(dǎo)熱性。能迅速散發(fā)熱量，防止能迅速散發(fā)熱量，防止工件產(chǎn)生局部過(guò)燒，防

20、止工具強(qiáng)度損失。工件產(chǎn)生局部過(guò)燒，防止工具強(qiáng)度損失。 (9)抗反復(fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)?？狗磸?fù)循環(huán)應(yīng)力性能強(qiáng)。防止過(guò)早疲防止過(guò)早疲勞破壞。勞破壞。 (10)具有一定的抗腐蝕性能和良好的可氮具有一定的抗腐蝕性能和良好的可氮化性能?；阅?。 (11)具有小的膨脹系數(shù)和良好的抗蠕變性。具有小的膨脹系數(shù)和良好的抗蠕變性。 (12)良好的工藝性能。良好的工藝性能。易于熔煉、鍛造、易于熔煉、鍛造、加工和熱處理。加工和熱處理。 (13)材料易獲得，且價(jià)格較廉價(jià)。材料易獲得，且價(jià)格較廉價(jià)。 2.2.2 常用擠壓工模具鋼材的性能特點(diǎn)常用擠壓工模具鋼材的性能特點(diǎn) 擠壓鋁合金最常用的工模具鋼有鉬鋼擠壓鋁合金最常用的工模具

21、鋼有鉬鋼和鎢鋼兩大類(lèi)。和鎢鋼兩大類(lèi)。 鉬鋼鉬鋼具有較好的導(dǎo)熱性，對(duì)熱裂紋不具有較好的導(dǎo)熱性，對(duì)熱裂紋不太敏感，韌性較好，典型代表是太敏感，韌性較好，典型代表是5CrNiMo鋼。鋼。 鎢鋼鎢鋼具有較好的耐高溫性能，但韌性具有較好的耐高溫性能，但韌性較低，典型鋼種是較低，典型鋼種是3Cr2W8V鋼。鋼。 在擠壓模具制造方面，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)在擠壓模具制造方面，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直使用一直使用3Cr2W8V鋼。其特點(diǎn)是：鋼。其特點(diǎn)是： 具有很高的室溫強(qiáng)度性能，當(dāng)溫度為具有很高的室溫強(qiáng)度性能，當(dāng)溫度為650C時(shí)，時(shí)，s仍可達(dá)到仍可達(dá)到1100MPa，HRC可可達(dá)達(dá)47；熱處理后具有良好的耐磨性和符；熱處理后具

22、有良好的耐磨性和符合模具使用的熱疲勞強(qiáng)度。合模具使用的熱疲勞強(qiáng)度。 但也有許多缺點(diǎn)：但也有許多缺點(diǎn)： (1)冶金過(guò)程工藝性能較差，難以制造超冶金過(guò)程工藝性能較差，難以制造超過(guò)過(guò)1000kg的大型優(yōu)質(zhì)鍛件。的大型優(yōu)質(zhì)鍛件。 (2)導(dǎo)熱能力較差，引起溫度場(chǎng)不均勻。導(dǎo)熱能力較差，引起溫度場(chǎng)不均勻。 (3)加熱時(shí)易產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象，使表面層的加熱時(shí)易產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象，使表面層的強(qiáng)度和耐磨性降低。強(qiáng)度和耐磨性降低。 (4)在在200500C范圍內(nèi)的傳熱能力低。范圍內(nèi)的傳熱能力低。 近十幾年來(lái)，鋁合金擠壓廠家逐漸開(kāi)近十幾年來(lái)，鋁合金擠壓廠家逐漸開(kāi)始采用始采用4Cr5MoSiV1（H13）鋼制作擠壓）鋼制作擠壓模具

23、。與模具。與3Cr2W8V鋼比較有以下特點(diǎn)：鋼比較有以下特點(diǎn)： (1)化學(xué)成分設(shè)計(jì)較合理化學(xué)成分設(shè)計(jì)較合理,易于采用先進(jìn)的易于采用先進(jìn)的熔鑄技術(shù)提高鋼材本身的質(zhì)量。熔鑄技術(shù)提高鋼材本身的質(zhì)量。 (2)鋼的鍛造、冷加工和電加工工藝穩(wěn)定，鋼的鍛造、冷加工和電加工工藝穩(wěn)定，容易控制。容易控制。 (3)比比3Cr2W8V鋼有更好的熱處理特性，鋼有更好的熱處理特性，熱處理工藝穩(wěn)定，有十分優(yōu)良的表面處熱處理工藝穩(wěn)定，有十分優(yōu)良的表面處理和化學(xué)熱處理性能。但易氧化和脫碳，理和化學(xué)熱處理性能。但易氧化和脫碳，應(yīng)在真空爐或保護(hù)性氣氛爐中熱處理。應(yīng)在真空爐或保護(hù)性氣氛爐中熱處理。 (4)熱處理后比熱處理后比3Cr

24、2W8V鋼具有更好的綜鋼具有更好的綜合性能，除了強(qiáng)度略低外，其余性能均合性能，除了強(qiáng)度略低外，其余性能均優(yōu)于優(yōu)于3Cr2W8V鋼，特別是韌性、塑性、鋼，特別是韌性、塑性、斷裂韌性、熱磨損抗力、熱疲勞抗力尤斷裂韌性、熱磨損抗力、熱疲勞抗力尤為突出。為突出。 2.2.3 熱擠壓工模具材料的合理選擇熱擠壓工模具材料的合理選擇 (1)根據(jù)擠壓金屬和合金的性能選擇最合根據(jù)擠壓金屬和合金的性能選擇最合適、最經(jīng)濟(jì)的工模具材料。適、最經(jīng)濟(jì)的工模具材料。 我國(guó)主要用我國(guó)主要用4Cr5MoSiV1和和3Cr2W8V鋼鋼作為擠壓鋁合金的模具材料；選用作為擠壓鋁合金的模具材料；選用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1

25、、5CrNiMo、5CrNiW等作為基本工具的材料。等作為基本工具的材料。 (2)根據(jù)產(chǎn)品品種、形狀和規(guī)格選擇工模根據(jù)產(chǎn)品品種、形狀和規(guī)格選擇工模具材料。具材料。 擠壓圓棒和圓管時(shí)，可選擇中等強(qiáng)度的擠壓圓棒和圓管時(shí)，可選擇中等強(qiáng)度的5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW鋼；擠鋼；擠 壓復(fù)雜形狀的空心型材和薄壁管材時(shí)，選壓復(fù)雜形狀的空心型材和薄壁管材時(shí)，選用高強(qiáng)度的用高強(qiáng)度的4Cr5MoSiV1或或3Cr2W8V鋼；鋼；對(duì)于形狀非常復(fù)雜的空心型材、寬厚比對(duì)于形狀非常復(fù)雜的空心型材、寬厚比大于大于50的扁寬薄壁型材和帶筋壁板型材的扁寬薄壁型材和帶筋壁板型材等，則希望選用更高級(jí)的材料（如日本等

26、，則希望選用更高級(jí)的材料（如日本的的AF31鋼）。鋼）。 (3)根據(jù)擠壓方法、工藝條件與設(shè)備結(jié)構(gòu)，根據(jù)擠壓方法、工藝條件與設(shè)備結(jié)構(gòu)，合理選擇模具材料。合理選擇模具材料。 冷擠壓時(shí)工模具在很高的壓力下工作冷擠壓時(shí)工模具在很高的壓力下工作（可達(dá)（可達(dá)15002000MPa），局部溫度可達(dá)），局部溫度可達(dá)150200C，擠壓速度快，受沖擊力作用，擠壓速度快，受沖擊力作用大。除大。除3Cr2W8V鋼外，可選用硬質(zhì)合金鋼外，可選用硬質(zhì)合金材料制造擠壓工模具。材料制造擠壓工模具。 靜液擠壓時(shí)，模具處于高壓液體包圍中，靜液擠壓時(shí)，模具處于高壓液體包圍中，呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，可選用呈預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，可選用3Cr2W8V

27、鋼。鋼。 穿孔擠壓時(shí)的針尖，水冷或液氮冷卻的穿孔擠壓時(shí)的針尖，水冷或液氮冷卻的模具等，應(yīng)選用良好抗激冷激熱的材料；模具等，應(yīng)選用良好抗激冷激熱的材料；正向無(wú)潤(rùn)滑擠壓時(shí)正向無(wú)潤(rùn)滑擠壓時(shí) ，模具的耐腐蝕性、，模具的耐腐蝕性、表面硬度、氮化性能等，應(yīng)比潤(rùn)滑擠壓表面硬度、氮化性能等，應(yīng)比潤(rùn)滑擠壓時(shí)的材質(zhì)好。時(shí)的材質(zhì)好。 (4)根據(jù)擠壓工模具的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸選根據(jù)擠壓工模具的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸選擇模具材料。擇模具材料。 擠壓管、棒、普通實(shí)心型材的平面模，擠壓管、棒、普通實(shí)心型材的平面模，一般選用一般選用5CrNiMo或或3Cr2W8V鋼制造；鋼制造；形狀復(fù)雜的特殊型材模、舌型模、平面形狀復(fù)雜的特殊型材模、舌

28、型模、平面組合模等，用組合模等，用4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V或更高級(jí)的材料?；蚋呒?jí)的材料。 一般情況，用一般情況，用5CrNiW、5CrNiMo、5CrMnSiMoV等材料制造擠壓筒。但小等材料制造擠壓筒。但小擠壓筒、高比壓擠壓筒、扁擠壓筒，內(nèi)擠壓筒、高比壓擠壓筒、扁擠壓筒，內(nèi)套選用套選用3Cr2W8V或或4Cr5MoSiV1，中套，中套選用選用5CrNiMo，外套可選用，外套可選用45號(hào)鍛鋼。號(hào)鍛鋼。 組合式擠壓桿、針支承等，其工作部組合式擠壓桿、針支承等，其工作部分選用分選用3Cr2W8V或或4Cr5MoSiV1鋼，基鋼，基座部分選用座部分選用5CrNiMo。 受重載荷的小尺寸

29、工模具，應(yīng)選用受重載荷的小尺寸工模具，應(yīng)選用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1或更高級(jí)的材或更高級(jí)的材料；對(duì)于大尺寸，質(zhì)量超過(guò)料；對(duì)于大尺寸，質(zhì)量超過(guò)300kg的模具的模具和和500kg的基本工具，一般不宜采用的基本工具，一般不宜采用3Cr2W8V，最好選用，最好選用4Cr5MoSiV1。 (5)要考慮材料的價(jià)格及其他因素。要考慮材料的價(jià)格及其他因素。 3 擠壓模具設(shè)計(jì)擠壓模具設(shè)計(jì) 3.1 擠壓模具的分類(lèi)及裝配形式擠壓模具的分類(lèi)及裝配形式 3.1.1 擠壓模具的分類(lèi)擠壓模具的分類(lèi) (1)按?？讐嚎s區(qū)斷面形狀分類(lèi)有：按?？讐嚎s區(qū)斷面形狀分類(lèi)有： (2)按擠壓產(chǎn)品的品種分為：按擠壓產(chǎn)品的品種分為

30、：棒材模、普棒材模、普通管材模、實(shí)心型材模、空心型材模、通管材模、實(shí)心型材模、空心型材模、壁板型材模、變斷面型材模和管材模。壁板型材模、變斷面型材模和管材模。 (3)按擠壓方法和工藝特點(diǎn)分為：按擠壓方法和工藝特點(diǎn)分為：熱擠壓熱擠壓模、冷擠壓模、靜液擠壓模、反擠壓模、模、冷擠壓模、靜液擠壓模、反擠壓模、連續(xù)擠壓模、水冷模、寬展模、臥式擠連續(xù)擠壓模、水冷模、寬展模、臥式擠壓機(jī)用模、立式擠壓機(jī)用模等。壓機(jī)用模、立式擠壓機(jī)用模等。 (4)按?？讛?shù)目分為：按模孔數(shù)目分為：?jiǎn)慰啄：投嗫啄！慰啄：投嗫啄！?(5)按模具結(jié)構(gòu)形式可分為：按模具結(jié)構(gòu)形式可分為：整體模、分整體模、分瓣模、可卸模、活動(dòng)模、舌型組合

31、模、瓣模、可卸模、活動(dòng)模、舌型組合模、平面分流組合模、嵌合模、插架模、前平面分流組合模、嵌合模、插架模、前置模、保護(hù)模等。置模、保護(hù)模等。 (6)按模具外形結(jié)構(gòu)分為：按模具外形結(jié)構(gòu)分為：帶倒錐體的錐帶倒錐體的錐形模、帶正錐體的錐形模、帶凸臺(tái)的圓形模、帶正錐體的錐形模、帶凸臺(tái)的圓柱形模、帶倒錐體的錐形柱形模、帶倒錐體的錐形中間錐體形中間錐體形壓環(huán)的模具、帶倒錐的圓柱壓環(huán)的模具、帶倒錐的圓柱錐形模、錐形模、加強(qiáng)式模具等。加強(qiáng)式模具等。 上述分類(lèi)是相對(duì)的，一種模具往往具上述分類(lèi)是相對(duì)的，一種模具往往具有上述分類(lèi)中的幾種特征。歸納起來(lái)可有上述分類(lèi)中的幾種特征。歸納起來(lái)可分為四大類(lèi)：分為四大類(lèi)： （1）

32、整體模）整體模模子是由一塊鋼材加工模子是由一塊鋼材加工制造。廣泛用于擠壓鋁合金型、棒、管制造。廣泛用于擠壓鋁合金型、棒、管材。按?？讐嚎s區(qū)的斷面形狀可分為材。按?？讐嚎s區(qū)的斷面形狀可分為7種。種。最常用的是平模和錐模。最常用的是平模和錐模。 平模平模：擠壓鋁合金型材、棒材，鎳合金、：擠壓鋁合金型材、棒材，鎳合金、銅合金管、棒材。銅合金管、棒材。 錐模錐模：擠壓鋁合金管材，高溫合金鎢、：擠壓鋁合金管材，高溫合金鎢、鉬、鋯等。鉬、鋯等。 LX0240普通型材單孔模普通型材單孔模 LX02222普通型材雙孔模普通型材雙孔模 （2）拆卸模）拆卸模由數(shù)塊拼裝組成一整體由數(shù)塊拼裝組成一整體模子。用于生產(chǎn)階

33、段變斷面型材。模子模子。用于生產(chǎn)階段變斷面型材。模子是由大頭和是由大頭和 小頭兩部分構(gòu)成。而這兩部小頭兩部分構(gòu)成。而這兩部分又分別由多塊組裝而成。分又分別由多塊組裝而成。 （3）組合模）組合模用于生產(chǎn)內(nèi)徑較小的管用于生產(chǎn)內(nèi)徑較小的管材、各種斷面形狀的空心型材。材、各種斷面形狀的空心型材。 橋模（舌形模）橋模（舌形模）：所需的擠壓力較小，：所需的擠壓力較小，焊合室中延伸系數(shù)大，主要用于擠壓硬焊合室中延伸系數(shù)大，主要用于擠壓硬合金空心型材。但擠壓殘料較多。合金空心型材。但擠壓殘料較多。 平面分流模平面分流模：多用于擠壓變形抗力低、：多用于擠壓變形抗力低、焊合性能好的軟合金空心型材。殘料較焊合性能好

34、的軟合金空心型材。殘料較少。少。 舌形模舌形模 分流模分流模 （4）專用模具）專用模具如水冷模、寬展模等如水冷模、寬展模等等。等。 水冷模水冷模寬展模寬展模 3.1.2 擠壓模具的組裝方式擠壓模具的組裝方式 模具組件一般包括：模子、模墊、模模具組件一般包括：模子、模墊、模支承或模架。在擠壓無(wú)縫管材時(shí)還包括支承或模架。在擠壓無(wú)縫管材時(shí)還包括穿孔針及針尖等。根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和穿孔針及針尖等。根據(jù)擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和模座形式的不同（縱動(dòng)式、橫動(dòng)式、轉(zhuǎn)模座形式的不同（縱動(dòng)式、橫動(dòng)式、轉(zhuǎn)動(dòng)式等），模具的組裝方式也不一樣。動(dòng)式等），模具的組裝方式也不一樣。 3.1.2.1 帶壓型嘴的擠壓機(jī)帶壓型嘴的擠壓機(jī) 這種

35、形式的擠壓機(jī)一般具有縱動(dòng)式模這種形式的擠壓機(jī)一般具有縱動(dòng)式模座座(也叫壓型嘴也叫壓型嘴)。 3.1.2.2 不帶壓型嘴的擠壓機(jī)不帶壓型嘴的擠壓機(jī) 3.2 擠壓模具結(jié)構(gòu)要素設(shè)計(jì)擠壓模具結(jié)構(gòu)要素設(shè)計(jì) 3.2.1 單孔模單孔模 (1)模角模角 平模：平模：=90 錐模：當(dāng)錐模：當(dāng)=4560時(shí)，擠壓力最小；當(dāng)時(shí)，擠壓力最?。划?dāng)=4550時(shí)，死區(qū)很小，甚至消失。時(shí)，死區(qū)很小，甚至消失。擠擠壓有色金屬時(shí)通常選擇壓有色金屬時(shí)通常選擇=6065。 (2)工作帶（定徑帶）長(zhǎng)度工作帶（定徑帶）長(zhǎng)度h 工作帶的作用：工作帶的作用：穩(wěn)定制品尺寸，保證制穩(wěn)定制品尺寸，保證制品表面質(zhì)量。品表面質(zhì)量。 工作帶長(zhǎng)度的確定原則

36、：工作帶長(zhǎng)度的確定原則： A、工作帶的最小長(zhǎng)度，應(yīng)按照擠壓時(shí)能、工作帶的最小長(zhǎng)度，應(yīng)按照擠壓時(shí)能保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的耐磨性來(lái)確定。耐磨性來(lái)確定。一般最短一般最短1.53mm。 B、工作帶的最大長(zhǎng)度，是按照擠壓時(shí)金、工作帶的最大長(zhǎng)度，是按照擠壓時(shí)金屬與工作帶的最大有效接觸長(zhǎng)度來(lái)確定。屬與工作帶的最大有效接觸長(zhǎng)度來(lái)確定。鋁合金一般最長(zhǎng)不超過(guò)鋁合金一般最長(zhǎng)不超過(guò)1520mm。 通常情況下，擠壓通常情況下，擠壓輕合金輕合金工作帶長(zhǎng)度工作帶長(zhǎng)度為為28mm，常用，常用35mm。黃銅、紫銅、。黃銅、紫銅、青銅為青銅為812mm。白銅、鎳合金為。白銅、鎳合金為

37、35mm。稀有難熔金屬為稀有難熔金屬為48mm。 (3)工作帶直徑工作帶直徑dg 確定工作帶直徑時(shí)要考慮下列因素影確定工作帶直徑時(shí)要考慮下列因素影響：標(biāo)準(zhǔn)允許的尺寸偏差，合金，冷卻響：標(biāo)準(zhǔn)允許的尺寸偏差，合金，冷卻收縮量，?？壮叽绲淖兓瑥埩ΤC直時(shí)收縮量，?？壮叽绲淖兓瑥埩ΤC直時(shí)的斷面收縮率等。對(duì)于只考慮負(fù)偏差時(shí)：的斷面收縮率等。對(duì)于只考慮負(fù)偏差時(shí)： dg=（1+k）d0 式中：式中：d0棒材名義尺寸（六角棒為內(nèi)切棒材名義尺寸（六角棒為內(nèi)切 圓直徑，方棒為邊長(zhǎng)），圓直徑，方棒為邊長(zhǎng)），mm； k綜合系數(shù)。黃銅、鎂合金、純綜合系數(shù)。黃銅、鎂合金、純 鋁及軟鋁合金，取鋁及軟鋁合金，取k=11.2

38、%；硬鋁合金；硬鋁合金取取0.7%；紫銅?。蛔香~取1.5%；青銅取；青銅取1.7%。 (4)模孔出口端直徑?？壮隹诙酥睆絛ch 為防止劃傷制品表面，一般為防止劃傷制品表面，一般: dch= dg+35mm (5)?？兹肟趫A角半徑?？兹肟趫A角半徑r r的作用：的作用：防止低塑性合金擠壓時(shí)產(chǎn)生表防止低塑性合金擠壓時(shí)產(chǎn)生表面裂紋；減輕金屬在進(jìn)入工作帶時(shí)產(chǎn)生面裂紋；減輕金屬在進(jìn)入工作帶時(shí)產(chǎn)生的非接觸變形；減輕高溫?cái)D壓時(shí)模子入的非接觸變形；減輕高溫?cái)D壓時(shí)模子入口棱角被壓禿而很快改變?？壮叽纭？诶饨潜粔憾d而很快改變模孔尺寸。 r的取值：的取值：與合金的強(qiáng)度、擠壓溫度及制與合金的強(qiáng)度、擠壓溫度及制品尺寸有關(guān)

39、。品尺寸有關(guān)。 一般一般紫銅和黃銅取紫銅和黃銅取r=25mm；白銅?。话足~取48mm；蒙耐爾合金?。幻赡蜖柡辖鹑?015mm；鋼與；鋼與鈦合金取鈦合金取38mm；鎂合金??；鎂合金取13mm；鋁；鋁合金取合金取0.20.5mm，通常在設(shè)計(jì)時(shí)可以不通常在設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮，在修模時(shí)掌握?？紤]，在修模時(shí)掌握。 (6)模具外形尺寸模具外形尺寸 外形結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu) 帶倒錐體的錐形模：帶倒錐體的錐形模：應(yīng)用最廣泛，優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最廣泛，優(yōu)點(diǎn)是具有足夠的強(qiáng)度，可節(jié)省模具材料。是具有足夠的強(qiáng)度，可節(jié)省模具材料。 倒錐模裝配倒錐模裝配 帶正錐體的錐形模：帶正錐體的錐形模：安裝在壓型嘴內(nèi)不安裝在壓型嘴內(nèi)不使用模墊，主要用來(lái)

40、擠壓橫斷面上帶有使用模墊，主要用來(lái)擠壓橫斷面上帶有突出部分的形狀復(fù)雜的型材。突出部分的形狀復(fù)雜的型材。 缺點(diǎn)是模具在壓型嘴內(nèi)裝配需要帶有自缺點(diǎn)是模具在壓型嘴內(nèi)裝配需要帶有自鎖錐體（約鎖錐體（約4的錐度），使得?？椎男蘩淼腻F度），使得?？椎男蘩砗蛿D壓后從壓型嘴中取出模具較困難。和擠壓后從壓型嘴中取出模具較困難。 正錐模裝配正錐模裝配 外形尺寸外形尺寸 模子外圓尺寸模子外圓尺寸D 模子外圓直徑主要依據(jù)擠壓機(jī)噸位和擠模子外圓直徑主要依據(jù)擠壓機(jī)噸位和擠壓筒大小、?？椎暮侠聿贾眉爸破烦叽鐏?lái)壓筒大小、模孔的合理布置及制品尺寸來(lái)確定，并考慮模具外形尺寸的系列化，便確定，并考慮模具外形尺寸的系列化，便于更換、

41、管理，一般一臺(tái)擠壓機(jī)上最好只于更換、管理，一般一臺(tái)擠壓機(jī)上最好只有有12種規(guī)格。種規(guī)格。 對(duì)于棒材、管材、外接圓直徑不大的型對(duì)于棒材、管材、外接圓直徑不大的型材和排材，一般取材和排材，一般取D=（0.8 0.85)D0 。對(duì)。對(duì)于外接圓直徑較大、形狀較復(fù)雜的型材及于外接圓直徑較大、形狀較復(fù)雜的型材及排材，可取排材，可取D=（1.151.3)D0。 模子厚度尺寸模子厚度尺寸H 模子厚度主要是根據(jù)強(qiáng)度要求及擠壓機(jī)模子厚度主要是根據(jù)強(qiáng)度要求及擠壓機(jī)噸位來(lái)確定，在保證模具組件（模子噸位來(lái)確定，在保證模具組件（模子+模模墊墊+墊環(huán)）有足夠強(qiáng)度的條件下，模子的墊環(huán)）有足夠強(qiáng)度的條件下，模子的厚度應(yīng)盡量薄。

42、一般厚度應(yīng)盡量薄。一般H=2580mm，80MN以上噸位擠壓機(jī)取以上噸位擠壓機(jī)取80150mm。模。模具厚度也應(yīng)系列化。具厚度也應(yīng)系列化。 模子的外形錐角模子的外形錐角 正錐模：正錐模：取錐角為取錐角為130“4。 倒錐模：倒錐模：取錐角為取錐角為610。 (7)模具外形尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化模具外形尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化 減少模具設(shè)計(jì)制造的工作量，降低成減少模具設(shè)計(jì)制造的工作量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，提高效率。本，縮短生產(chǎn)周期，提高效率。 通用性大，互換性強(qiáng)，只需要配備幾通用性大，互換性強(qiáng)，只需要配備幾種規(guī)格模支承或模架，節(jié)約鋼材，容易種規(guī)格模支承或模架，節(jié)約鋼材，容易備料，便于維修和管理。備

43、料，便于維修和管理。 有利于提高產(chǎn)品尺寸精度。有利于提高產(chǎn)品尺寸精度。 一般情況下，每臺(tái)擠壓機(jī)均采用一種或一般情況下，每臺(tái)擠壓機(jī)均采用一種或幾種規(guī)格的外圓直徑和厚度的標(biāo)準(zhǔn)模子。幾種規(guī)格的外圓直徑和厚度的標(biāo)準(zhǔn)模子。 常用模具外形尺寸常用模具外形尺寸 3.2.2 多孔模多孔模 擠壓直徑較小的棒材、簡(jiǎn)單斷面小規(guī)格型材、擠壓直徑較小的棒材、簡(jiǎn)單斷面小規(guī)格型材、線坯等時(shí)，為提高擠壓機(jī)的生產(chǎn)效率，避免擠線坯等時(shí)，為提高擠壓機(jī)的生產(chǎn)效率，避免擠壓比過(guò)大引起擠壓力過(guò)高或擠不動(dòng)，受料臺(tái)長(zhǎng)壓比過(guò)大引起擠壓力過(guò)高或擠不動(dòng)，受料臺(tái)長(zhǎng)度的限制，造成錠坯過(guò)短，成品率太低等，采度的限制，造成錠坯過(guò)短，成品率太低等，采用多孔

44、模。用多孔模。 (1)模孔數(shù)目?？讛?shù)目n的確定的確定 n=F0/（F1） 式中：式中： F0擠壓筒斷面積；擠壓筒斷面積； F1 單根制品斷面積；單根制品斷面積； 合理的擠壓比范圍。合理的擠壓比范圍。 合理的擠壓比與擠壓機(jī)的噸位、擠壓筒合理的擠壓比與擠壓機(jī)的噸位、擠壓筒直徑、被擠壓金屬的性質(zhì)等有關(guān)。直徑、被擠壓金屬的性質(zhì)等有關(guān)。 不同尺寸的擠壓筒上擠壓硬鋁合金時(shí)的不同尺寸的擠壓筒上擠壓硬鋁合金時(shí)的擠壓比范圍為：擠壓比范圍為： (2)?？着帕心？着帕?a、模孔布置在距模子中心一定距離同心、?？撞贾迷诰嗄Ｗ又行囊欢ň嚯x同心圓上，且各孔之間的距離相等；圓上，且各孔之間的距離相等； 同心圓直徑同心圓直徑

45、D與擠壓筒直徑與擠壓筒直徑D0的關(guān)系：的關(guān)系： D=D0/a-0.1(n-2) 式中：式中：a經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取2.52.8。一般可。一般可取取2.6。 b、?？着c?？组g、?？走叢烤鄶D壓筒壁、?？着c模孔間、?？走叢烤鄶D壓筒壁間應(yīng)保持一定距離。間應(yīng)保持一定距離。 3.3型材模設(shè)計(jì)型材模設(shè)計(jì) 擠壓型材的斷面是非常復(fù)雜的，有各擠壓型材的斷面是非常復(fù)雜的，有各式各樣，僅鋁型材的規(guī)格品種就有約式各樣，僅鋁型材的規(guī)格品種就有約50000種。其特點(diǎn)是種。其特點(diǎn)是： （1）絕大多數(shù)斷面是不對(duì)稱的；絕大多數(shù)斷面是不對(duì)稱的； （2）型材斷面與錠坯斷面不相似；）型材斷面與錠坯斷面不相似； （3）型材斷面各部位

46、壁厚差大；）型材斷面各部位壁厚差大； （4）多數(shù)帶有各種形狀的空心。）多數(shù)帶有各種形狀的空心。 其結(jié)果易造成金屬流動(dòng)不均勻，出現(xiàn)扭其結(jié)果易造成金屬流動(dòng)不均勻，出現(xiàn)扭擰、彎曲、波浪、裂紋、甚至某些部位擰、彎曲、波浪、裂紋、甚至某些部位或局部充不滿金屬等缺陷；易造成模具或局部充不滿金屬等缺陷；易造成模具的早期失效及損壞。的早期失效及損壞。 型材模具設(shè)計(jì)中要解決的兩個(gè)主要問(wèn)題：型材模具設(shè)計(jì)中要解決的兩個(gè)主要問(wèn)題：金屬流速不均；模具強(qiáng)度。金屬流速不均；模具強(qiáng)度。 型材模設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括五方面：型材模設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括五方面： 模子形式確定模子形式確定一般情況下，普通實(shí)心一般情況下，普通實(shí)心型材用平模

47、；軟合金空心型材用平面分型材用平模；軟合金空心型材用平面分流模；硬合金空心型材用舌型模。流模；硬合金空心型材用舌型模。 ?？着渲媚？着渲酶鶕?jù)型材斷面尺寸圖，預(yù)選擠根據(jù)型材斷面尺寸圖，預(yù)選擠壓筒；根據(jù)制品斷面積，合理的擠壓比范壓筒；根據(jù)制品斷面積，合理的擠壓比范圍，確定?？讛?shù)；根據(jù)制品的形狀、斷面圍，確定?？讛?shù)；根據(jù)制品的形狀、斷面積、外接圓直徑、合理的?？着帕?，最后積、外接圓直徑、合理的?？着帕?，最后確定擠壓筒直徑，計(jì)算實(shí)際擠壓比。確定擠壓筒直徑，計(jì)算實(shí)際擠壓比。 ?？壮叽绱_定模孔尺寸確定根據(jù)被擠壓合金的化學(xué)成根據(jù)被擠壓合金的化學(xué)成分，產(chǎn)品的形狀、尺寸及允許偏差，擠壓分，產(chǎn)品的形狀、尺寸及允許

48、偏差，擠壓溫度及在此溫度下模具材料與被擠壓合金溫度及在此溫度下模具材料與被擠壓合金的線膨脹系數(shù)，產(chǎn)品斷面上的幾何形狀特的線膨脹系數(shù)，產(chǎn)品斷面上的幾何形狀特點(diǎn)及其在擠壓和拉伸矯直時(shí)的變化，擠壓點(diǎn)及其在擠壓和拉伸矯直時(shí)的變化，擠壓力大小及模具的彈塑性變形情況等確定。力大小及模具的彈塑性變形情況等確定。 模子強(qiáng)度校核模子強(qiáng)度校核由于擠壓型材斷面的復(fù)由于擠壓型材斷面的復(fù)雜性，擠壓模具的工作條件又是十分惡雜性，擠壓模具的工作條件又是十分惡劣的，除了合理布置模孔的位置，選擇劣的，除了合理布置?？椎奈恢?，選擇合適的模具材料，設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)合適的模具材料，設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外，應(yīng)精確計(jì)算擠壓力和校

49、核和外形之外，應(yīng)精確計(jì)算擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度。各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度。 模具材質(zhì)選擇及對(duì)模具加工質(zhì)量、使用模具材質(zhì)選擇及對(duì)模具加工質(zhì)量、使用條件的要求條件的要求如：模具經(jīng)淬火、回火處如：模具經(jīng)淬火、回火處理后的硬度；形位公差、尺寸公差；表理后的硬度；形位公差、尺寸公差；表面粗糙度；表面處理要求；與其他工具面粗糙度；表面處理要求；與其他工具的配合要求等等。的配合要求等等。 3.3.1普通實(shí)心型材模具設(shè)計(jì)普通實(shí)心型材模具設(shè)計(jì) 3.3.1.1?？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾媚？自谀Ｗ悠矫嫔系暮侠聿贾?A 單孔擠壓時(shí)的?？撞贾脝慰讛D壓時(shí)的?？撞贾?(1)具有兩個(gè)以上對(duì)稱軸的型材，型材的具有兩個(gè)以上

50、對(duì)稱軸的型材，型材的重心布置在模子中心。重心布置在模子中心。 (2)具有一個(gè)對(duì)稱軸，如果斷面壁厚差不具有一個(gè)對(duì)稱軸，如果斷面壁厚差不大，應(yīng)使型材的對(duì)稱軸通過(guò)模子的一個(gè)大，應(yīng)使型材的對(duì)稱軸通過(guò)模子的一個(gè)坐標(biāo)軸，使型材斷面的重心位于另一個(gè)坐標(biāo)軸，使型材斷面的重心位于另一個(gè)坐標(biāo)軸上。坐標(biāo)軸上。 (3)對(duì)于非對(duì)稱的型材和壁厚差別很大的對(duì)于非對(duì)稱的型材和壁厚差別很大的型材，將型材重心相對(duì)模子中心偏移一型材，將型材重心相對(duì)模子中心偏移一定距離，且將金屬不易流動(dòng)的壁薄部位定距離，且將金屬不易流動(dòng)的壁薄部位靠近模子中心，盡量使金屬在變形時(shí)的靠近模子中心，盡量使金屬在變形時(shí)的單位靜壓力相等。單位靜壓力相等。 (

51、4)壁厚差不太大，但斷面較復(fù)雜的型材，壁厚差不太大，但斷面較復(fù)雜的型材，將型材斷面外接圓的圓心布置在模子中心。將型材斷面外接圓的圓心布置在模子中心。對(duì)于擠壓比很大，金屬流動(dòng)困難或流動(dòng)很對(duì)于擠壓比很大，金屬流動(dòng)困難或流動(dòng)很不均勻的某些型材，可采用平衡?？谆蛟霾痪鶆虻哪承┬筒模刹捎闷胶饽？谆蛟黾庸に囉嗔康姆椒?。加工藝余量的方法。 B 多孔擠壓時(shí)的模孔布置多孔擠壓時(shí)的?？撞贾?對(duì)于斷面尺寸小，外形尺寸大但斷面對(duì)于斷面尺寸小，外形尺寸大但斷面積較小，或軸對(duì)稱性很差的小斷面型材，積較小，或軸對(duì)稱性很差的小斷面型材，可以采用多孔模排列，常用可以采用多孔模排列，常用2、4、6孔?？?。 擠壓多孔型材時(shí)，?？?/p>

52、布置必須遵守?cái)D壓多孔型材時(shí)，?？撞贾帽仨氉袷刂行膶?duì)稱原則，可以不遵守軸對(duì)稱原則。中心對(duì)稱原則，可以不遵守軸對(duì)稱原則。 配置?？讜r(shí)，型材斷面上薄壁部分應(yīng)配置?？讜r(shí)，型材斷面上薄壁部分應(yīng)向著模子的中心；對(duì)稱性較好、壁厚差向著模子的中心；對(duì)稱性較好、壁厚差不大的型材，?？椎闹匦膽?yīng)均布在以模不大的型材，模孔的重心應(yīng)均布在以模子重心為圓心的圓周上。子重心為圓心的圓周上。 為了保證模子強(qiáng)度，多孔型材模的?？诪榱吮ＷC模子強(qiáng)度，多孔型材模的?？字g也應(yīng)保持一定距離。對(duì)于之間也應(yīng)保持一定距離。對(duì)于80MN以以上的大型擠壓機(jī)取上的大型擠壓機(jī)取60mm以上；能力在以上；能力在50MN左右的擠壓機(jī)取左右的擠壓機(jī)取35

53、50mm；20MN以下的擠壓機(jī)取以下的擠壓機(jī)取2030mm。 為了保證制品的質(zhì)量，?？走吘壟c擠壓為了保證制品的質(zhì)量，?？走吘壟c擠壓筒壁之間的距離不能太小，避免制品邊筒壁之間的距離不能太小，避免制品邊緣出現(xiàn)成層缺陷。緣出現(xiàn)成層缺陷。 3.3.1.2 減少金屬不均勻流動(dòng)的措施減少金屬不均勻流動(dòng)的措施 A 確定合理的工作帶長(zhǎng)度確定合理的工作帶長(zhǎng)度 當(dāng)型材斷面較復(fù)雜，僅依靠合理布置當(dāng)型材斷面較復(fù)雜，僅依靠合理布置?？纂y以消除金屬流動(dòng)不均時(shí)，可采用?？纂y以消除金屬流動(dòng)不均時(shí)，可采用不等長(zhǎng)工作帶。即：不等長(zhǎng)工作帶。即：型材斷面壁厚處的型材斷面壁厚處的工作帶長(zhǎng)度大于壁薄處。工作帶長(zhǎng)度大于壁薄處。也就是說(shuō)比周

54、也就是說(shuō)比周長(zhǎng)小的部分工作帶長(zhǎng)度大于比周長(zhǎng)大的長(zhǎng)小的部分工作帶長(zhǎng)度大于比周長(zhǎng)大的部分。部分。 比周長(zhǎng)比周長(zhǎng)型材斷面周長(zhǎng)（或某一部分的型材斷面周長(zhǎng)（或某一部分的周長(zhǎng)）與其所包圍的截面面積的比值。周長(zhǎng)）與其所包圍的截面面積的比值。 對(duì)于如圖所示的不等壁型材對(duì)于如圖所示的不等壁型材 ?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度可按下式簡(jiǎn)便計(jì)算：?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度可按下式簡(jiǎn)便計(jì)算： hF1/hF2 = sF1/sF2 或或 hF1/hF2 = zF2/zF1 式中：式中： hF1、 hF2截面截面F1、F2處工作帶處工作帶 長(zhǎng)度；長(zhǎng)度； sF1 、sF2 截面截面F1、F2處壁厚；處壁厚； zF1 、zF2截面截面F1、F2處的比周處

55、的比周 長(zhǎng)。長(zhǎng)。 計(jì)算時(shí)，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出型材壁最薄計(jì)算時(shí)，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出型材壁最薄處的工作帶長(zhǎng)度處的工作帶長(zhǎng)度hF1，再計(jì)算壁厚處的，再計(jì)算壁厚處的hF2 。 按上述計(jì)算方法確定了不同壁厚處的工按上述計(jì)算方法確定了不同壁厚處的工作帶長(zhǎng)度后，還需按同心圓規(guī)則進(jìn)行修作帶長(zhǎng)度后，還需按同心圓規(guī)則進(jìn)行修正，最終確定距離模子中心不同部位的正，最終確定距離模子中心不同部位的工作帶長(zhǎng)度。工作帶長(zhǎng)度。 同心圓規(guī)則：同心圓規(guī)則： 當(dāng)型材壁厚相同時(shí)，與模子中心距離相當(dāng)型材壁厚相同時(shí)，與模子中心距離相等處其工作帶長(zhǎng)度相同；由模子中心起，等處其工作帶長(zhǎng)度相同；由模子中心起，每相距每相距10（同心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度（同

56、心圓半徑）工作帶長(zhǎng)度的增減數(shù)值可按下表進(jìn)行確定的增減數(shù)值可按下表進(jìn)行確定 。 同心圓規(guī)則圖示同心圓規(guī)則圖示 ?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度增減值?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度增減值型 材 斷 面 壁型 材 斷 面 壁厚厚/每相距每相距10，工作帶長(zhǎng)度增減值，工作帶長(zhǎng)度增減值 /1.20.201.50.252.00.302.50.353.00.40 對(duì)于以下幾種情況，需要酌情對(duì)?？坠?duì)于以下幾種情況，需要酌情對(duì)模孔工作帶長(zhǎng)度進(jìn)行必要的增減：作帶長(zhǎng)度進(jìn)行必要的增減： (1)交接圓邊有凹弧交接圓邊有凹弧R(R1.5mm)者，工作者，工作帶可增加帶可增加1mm。 (2)螺孔處工作帶可增加螺孔處工作帶可增加1mm。 (3)交接圓邊有凸

57、弧交接圓邊有凸弧R(R1.5mm)者，工作者，工作帶可減短帶可減短1mm。 (4)壁厚相同的各個(gè)端部的工作帶可減短壁厚相同的各個(gè)端部的工作帶可減短1mm。 B 設(shè)計(jì)阻礙角設(shè)計(jì)阻礙角 當(dāng)計(jì)算出的工作帶長(zhǎng)度超出其最大允許長(zhǎng)度當(dāng)計(jì)算出的工作帶長(zhǎng)度超出其最大允許長(zhǎng)度后，依靠設(shè)計(jì)不等長(zhǎng)工作帶的方法來(lái)調(diào)節(jié)金屬后，依靠設(shè)計(jì)不等長(zhǎng)工作帶的方法來(lái)調(diào)節(jié)金屬流速已經(jīng)不起作用，這時(shí)可在金屬流速較快的流速已經(jīng)不起作用，這時(shí)可在金屬流速較快的?？兹肟谔幾饕蛔璧K角，以減緩該處金屬的流模孔入口處作一阻礙角，以減緩該處金屬的流動(dòng)速度，達(dá)到均衡流速的目的。動(dòng)速度，達(dá)到均衡流速的目的。 阻礙角阻礙角在型材壁較厚處的?？兹肟趥?cè)做一個(gè)

58、在型材壁較厚處的模孔入口側(cè)做一個(gè)小斜面，以增加金屬的流動(dòng)阻力，該斜面與模小斜面，以增加金屬的流動(dòng)阻力，該斜面與模子軸線的夾角叫阻礙角。阻礙角一般取子軸線的夾角叫阻礙角。阻礙角一般取312，最大不超過(guò)，最大不超過(guò)15。 阻礙角示意圖阻礙角示意圖 阻礙角大小對(duì)擠壓棒材長(zhǎng)度影響阻礙角大小對(duì)擠壓棒材長(zhǎng)度影響 C 設(shè)計(jì)促流角設(shè)計(jì)促流角 與設(shè)計(jì)阻礙角相反，也可以在金屬流與設(shè)計(jì)阻礙角相反，也可以在金屬流速較慢、難變形的薄壁部位的?？兹肟谒佥^慢、難變形的薄壁部位的?？兹肟诙嗣嫣幾饕挥兄诮饘倭鲃?dòng)的促流角，端面處作一有助于金屬流動(dòng)的促流角，以加快該處金屬的流動(dòng)速度，達(dá)到均衡以加快該處金屬的流動(dòng)速度，達(dá)到均衡流速

59、的目的。流速的目的。 促流角促流角在型材壁較薄處的?？兹肟诙嗽谛筒谋谳^薄處的模孔入口端面處做一個(gè)促流斜面，該斜面與模子平面處做一個(gè)促流斜面，該斜面與模子平面間的夾角叫促流角。促流角一般取面間的夾角叫促流角。促流角一般取310。 促流角示意圖促流角示意圖 D 采用平衡模孔采用平衡?？?擠壓某些對(duì)稱性很差的型材時(shí)，當(dāng)模擠壓某些對(duì)稱性很差的型材時(shí)，當(dāng)模子上只能布置一個(gè)型材?？讜r(shí)，為了平子上只能布置一個(gè)型材?？讜r(shí)，為了平衡金屬流速，采用平衡模孔方式。衡金屬流速，采用平衡模孔方式。 E 設(shè)計(jì)附加筋條或工藝余量設(shè)計(jì)附加筋條或工藝余量 擠壓寬厚比很大的壁板型材時(shí)，如果擠壓寬厚比很大的壁板型材時(shí)，如果對(duì)稱性很

60、差，可采用附加筋條或工藝余對(duì)稱性很差，可采用附加筋條或工藝余量的方式平衡金屬流速。量的方式平衡金屬流速。 F 設(shè)計(jì)導(dǎo)流?；?qū)Я髑辉O(shè)計(jì)導(dǎo)流?；?qū)Я髑?在型材模的前面，增加一個(gè)導(dǎo)流模，或在型材模的前面，增加一個(gè)導(dǎo)流模，或在型材模入口端面作一個(gè)與擠壓型材斷在型材模入口端面作一個(gè)與擠壓型材斷面形狀相似的模腔，在模腔的底部再設(shè)面形狀相似的模腔，在模腔的底部再設(shè)計(jì)模孔，人為的使金屬流向流動(dòng)阻力大計(jì)?？?，人為的使金屬流向流動(dòng)阻力大的?？兹肟谔?。的模孔入口處。 G 多孔對(duì)稱布置?？锥嗫讓?duì)稱布置?？?對(duì)于對(duì)稱性極差的型材，采用多孔中對(duì)于對(duì)稱性極差的型材，采用多孔中心對(duì)稱排列?？祝墙鉀Q流速不均最有心對(duì)稱排列?？?/p>