I摘要全套圖紙加V信153893706或扣3346389411本文詳細(xì)研究鋁合金風(fēng)帽擠壓成形工藝，及其相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)。分析鋁合金風(fēng)帽的成型工藝，主要分析溫度、型腔結(jié)構(gòu)對(duì)成型力和模具充填情況的影響，然后通過(guò)查閱相應(yīng)的專業(yè)資料以及進(jìn)行必要的公式計(jì)算，給出了鋁合金風(fēng)帽的溫?cái)D壓工藝參數(shù)的選擇、模具設(shè)計(jì)以及設(shè)備選擇，主要是通過(guò)查閱相應(yīng)的專業(yè)資料對(duì)型腔、模架、以及各零件的設(shè)計(jì)、確定模具的擠壓力。最后，根據(jù)分析結(jié)果，選擇最佳的擠壓溫度和擠壓方式，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)與計(jì)算設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)結(jié)束后，利用AutoCAD等繪圖軟件進(jìn)行模具圖的繪制。至此，整個(gè)設(shè)計(jì)工作全部完成。模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用下頂板來(lái)進(jìn)行卸料，下凸模主要用于反擠壓，上凸模和限流套主要用于正擠壓成型。關(guān)鍵詞：鋁合金風(fēng)帽；擠壓；模具設(shè)計(jì)AbstractInthispaper,theextrusionprocessanddiedesignofaluminumalloyhoodarestudiedindetail.Thispaperanalyzestheformingprocessofaluminumalloywindcap,mainlyanalyzestheinfluenceoftemperatureandcavitystructureonformingforceandmoldfilling,andthengivestheselectionoftechnologicalparameters,molddesignandequipmentselectionofwarmextrusionofaluminumalloywindcapbyconsultingthecorrespondingprofessionalinformationandnecessaryformulacalculation,mainlythroughconsultingthecorrespondingprofessionalinformationoncavity,moldbaseAswellasthedesignofeachpart,determinetheextrusionpressureofthedie.Finally,accordingtotheanalysisresults,choosethebestextrusiontemperatureandextrusionwaytodesignthediestructureandcalculation.Thestandardpartsshouldbeusedasmuchaspossibleinthedesign.Afterthedesign,useAutoCADandotherdrawingsoftwaretodrawthediedrawing.Sofar,thewholedesignworkhasbeencompleted.Thediestructurefeaturesthatthelowertopplateisusedforunloading,thelowerpunchismainlyusedforbackextrusion,andtheupperpunchandcurrentlimitingsleevearemainlyusedforforwardextrusion.Keywords:aluminumalloyhood;extrusion;molddesign目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 II1緒論 11.1概述 11.2模具工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)綜述 11.3本課題研究的意義 21.4本課題研究的內(nèi)容 22對(duì)應(yīng)成形工藝方案的模具分析 32.1鋁合金風(fēng)帽的分析 32.2擠壓工藝性能分析 52.2.1擠壓結(jié)構(gòu)工藝分析 52.2.1擠壓精度尺寸性能分析 63擠壓模具的設(shè)計(jì) 83.1溫?cái)D壓模具的設(shè)計(jì) 83.2反擠壓凸模的設(shè)計(jì) 93.3組合凹模的設(shè)計(jì) 113.4壓力機(jī)的選擇 163.5導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 183.6卸料、頂出裝置的選擇 203.7上墊板、下墊板的設(shè)計(jì) 213.8模具的緊固 254模具的潤(rùn)滑以及模具材料的選用 284.1模具的潤(rùn)滑 284.2模具材料的選用 29總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 32致謝 33附錄 34附錄A 341緒論1.1概述本課題研究鋁合金風(fēng)帽擠壓成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)。本文提出采取溫?cái)D壓擠壓成型技術(shù)是在冷擠壓塑性成型基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的一種少無(wú)切削塑性成型工藝，其變形溫度通常認(rèn)為是在室溫以上,再結(jié)晶溫度以下。溫?cái)D壓與冷擠壓相比，變形力小，因而模具壽命高，設(shè)備能力??；與熱擠壓相比，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，材料利用率高。但是溫?cái)D壓工藝應(yīng)用生產(chǎn)的歷史較短，在技術(shù)方面尚有較多的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。隨著社會(huì)需求的多樣化和個(gè)性化以及許多新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代模具的結(jié)構(gòu)形式和型腔要求也日益復(fù)雜。若采用傳統(tǒng)的模具制造方法，不僅成本高、生產(chǎn)率低，而且很難保證模具的質(zhì)量要求。有些專家預(yù)測(cè)，不遠(yuǎn)的將來(lái)，中國(guó)將成為世界上最大的制造中心，這給我國(guó)的模具行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，加快高技術(shù)設(shè)備如數(shù)控加工、快速制模、特種加工在模具行業(yè)中的應(yīng)用，加大新興CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用比例，加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研究和強(qiáng)化模具高級(jí)技術(shù)人員的培養(yǎng)，已成為我國(guó)模具行業(yè)再上一個(gè)新臺(tái)階的關(guān)鍵[1]。1.2模具工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)綜述振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。鑒于模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。1.3本課題研究的意義毫無(wú)疑問(wèn)，隨著鍛造技術(shù)的日益發(fā)展，鍛造方法在工業(yè)生產(chǎn)中的作用，鍛造生產(chǎn)對(duì)公民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)更為重大，鍛造方法多用于毛坯生產(chǎn)的現(xiàn)狀將會(huì)得到改變。隨著鍛造方法和設(shè)備的不斷完善和提高以及新的鍛造技術(shù)的出現(xiàn)，鍛造生產(chǎn)的領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣闊。因此，本課題提出改為鍛造工藝生產(chǎn)。以提高產(chǎn)品的性能。本課題對(duì)提高活塞產(chǎn)品綜合性能具有重要意義。1.4本課題研究的內(nèi)容鋁合金風(fēng)帽擠壓成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)，該題目采用溫?cái)D壓成形工藝。1．鋁合金風(fēng)帽的擠成型零部件型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由凸模、凹模、型芯或成型桿、鑲塊等構(gòu)成。模具的型腔由有凸模和凹模等有關(guān)部分聯(lián)合構(gòu)成壓工藝分析。1）對(duì)鋁合金風(fēng)帽擠壓成型凸模的設(shè)計(jì)以及材料的選擇2）對(duì)鋁合金風(fēng)帽擠壓成型凹模的設(shè)計(jì)以及材料的選擇2．對(duì)模座的選擇、壓力機(jī)的選擇3．導(dǎo)向部分和卸料部分為了確保凹模與凸模合模時(shí)準(zhǔn)確對(duì)中而設(shè)的導(dǎo)向零件。通常有導(dǎo)向柱、導(dǎo)向孔或在動(dòng)模與定模上分別設(shè)置相互吻合的內(nèi)外錐面。在開(kāi)模過(guò)程中，將塑件從模具中頂出的裝置。頂出裝置主要由頂桿、頂板、頂出底板以及流道拉料桿等組成。1）對(duì)鋁合金風(fēng)帽導(dǎo)套、導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)以及材料的選擇4．對(duì)上下墊板的設(shè)計(jì)5．對(duì)鋁合金風(fēng)帽擠壓成型的銷釘、螺釘?shù)倪x擇6．模具的緊固為了使模架在工作是固定不動(dòng)，需要對(duì)模具的凸模以季凹模進(jìn)行緊固。1）凹模固定圈的設(shè)計(jì)2）凸模固定圈的設(shè)計(jì)2對(duì)應(yīng)成形工藝方案的模具分析2.1鋁合金風(fēng)帽的分析鋁合金風(fēng)帽的種類繁多，此鋁合金風(fēng)帽的擠壓工藝分析和模具設(shè)計(jì)，同時(shí)為其他鋁合金風(fēng)帽的工藝和模具設(shè)計(jì)提供參考。下圖2.1和圖2.2為鋁合金風(fēng)帽模具的三維圖形以及鋁合金風(fēng)帽的零件圖。圖2.1鋁合金風(fēng)帽三維零件圖圖2.2鋁合金風(fēng)帽原始二維零件圖圖2.3鋁合金風(fēng)帽原始三維體積圖分析圖可知，該零件形狀簡(jiǎn)單，成形質(zhì)量要求較高。若采用傳統(tǒng)的熱段工藝，雖然塑性變形過(guò)程較為容易，但由于熱段過(guò)程中存在氧化及氧化皮，難以保證腔室的成型尺寸和精度要求。而采用冷擠壓工藝，則需要較大的成形力，因此，綜合分析此零件的成型特點(diǎn)，擬采用溫?cái)D壓工藝，可有望使得擠壓件良好，擠壓載荷適中，并能夠獲得較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)零件圖的分析研究，最后確定選取坯料為圓柱體坯，其尺寸為,取成形溫度為750℃。根據(jù)擠壓件圖確定毛坯為圓柱體坯，為便于置入坯料與定位，坯料直徑尺寸要略小于凹模型腔尺寸，取,同時(shí)根據(jù)變形前后體積不變的假設(shè)確定坯料高度為.雖然該零件造型部分的凹模型腔較深，但是考慮到溫?cái)D壓時(shí)金屬流動(dòng)性較好因此你采用一步擠壓成型，其成型工藝為：毛坯下料—毛坯加熱—溫?cái)D壓。2.2擠壓工藝性能分析2.2.1擠壓結(jié)構(gòu)工藝分析根據(jù)擠壓件圖確定毛坯為圓柱體坯，為便于置入坯料與定位，坯料直徑尺寸要略小于凹模型腔尺寸，取,同時(shí)根據(jù)變形前后體積不變的假設(shè)確定坯料高度為.雖然該零件造型部分的凹模型腔較深，但是考慮到溫?cái)D壓時(shí)金屬流動(dòng)性較好因此你采用一步擠壓成型，其成型工藝為：毛坯下料—毛坯加熱—溫?cái)D壓。為了滿足成形工藝、成形件質(zhì)量與尺寸要求，模具應(yīng)具有：（1）頂桿的設(shè)計(jì)：由于內(nèi)腔室為非加工表面，尺寸要求較為嚴(yán)格因此將法蘭底面設(shè)計(jì)為頂出部位，且考慮爪形部分模具型腔較深。出模較為困難，再設(shè)計(jì)頂出裝置時(shí)使用1個(gè)頂桿。（2）上下模的材料選擇：由于該工藝成型溫度較高，模具在工作中溫度可達(dá)到300℃—500℃，為避免模具發(fā)生損壞，模具材料選為在高溫下具有較高硬度和耐磨性的高速鋼W18Cr4V。（3）模具初次使用前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，工作中要冷卻，盡可能是模具在工作中保持在200℃~300℃左右。鋁合金風(fēng)帽溫?cái)D壓模具的工作原理：（1）在模具開(kāi)啟位置，將加熱好的圓柱體坯料放入凹模型腔，有型腔的圓柱面定位，然后凸模下行，進(jìn)入凹模型腔，坯料在凸模的壓力下發(fā)生變形，直到充滿型腔。變形結(jié)束后，壓力機(jī)帶動(dòng)凸模上行，離開(kāi)凹模型腔，此時(shí)頂桿托板帶動(dòng)1個(gè)頂桿共同將工件頂出凹模型腔。該鋁合金風(fēng)帽形狀簡(jiǎn)單，模具型腔較深，其模具結(jié)構(gòu)、擠壓溫度、模具型腔形狀、潤(rùn)滑劑選取與潤(rùn)滑系數(shù)、設(shè)備與能力選擇等，都對(duì)鋁合金風(fēng)帽成型質(zhì)量具有重要影響。由于采用擠壓成形工藝進(jìn)行鋁合金風(fēng)帽的成型，因此對(duì)產(chǎn)品的三維造型以及成形工藝方案分析和模具設(shè)計(jì)方面提出了更高的要求。例如：擠壓之前應(yīng)對(duì)所需坯料的體積做精確的計(jì)算，由于擠壓過(guò)程所需要的擠壓力是比較大的，因此應(yīng)在擠壓模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到模具的強(qiáng)度問(wèn)題。在進(jìn)行了以上步驟的設(shè)計(jì)后，我們對(duì)模具的設(shè)計(jì)和制造中可能會(huì)遇到的問(wèn)題有了充分的認(rèn)識(shí)，下面就是模具設(shè)計(jì)的過(guò)程。根據(jù)溫?cái)D壓圖的形狀和尺寸，設(shè)計(jì)的溫?cái)D壓鋁合金風(fēng)帽的模具結(jié)構(gòu)如下圖3所示：圖3.1鋁合金風(fēng)帽溫?cái)D壓模具結(jié)構(gòu)圖2.2.1擠壓精度尺寸性能分析根據(jù)擠壓件圖我們進(jìn)行精度各方面的分析。表2.1擠壓件的精度及表面粗糙度尺寸精度表面粗糙度一般零件的擠壓IT8級(jí)以上模具型腔的擠壓IT7~IT8級(jí)表2.2正擠壓實(shí)心件尺寸的極限偏差直徑d1長(zhǎng)度h基本尺寸偏差基本尺寸偏撓值ω一般的用附加工序的10~18±0.05—<1000.02~0.1518~30±0.07±0.052100~2000.05~0.2530~50±0.08±0.062200~5000.10~0.5050~80±0.10±0.074500~7000.20~1.5080~100±0.12±0.087100~12000.50~2.00表2.3反擠壓件尺寸的極限偏差（h/D>1.2)(單位為mm)外徑D內(nèi)徑d基本尺寸偏差偏差一般的用附加工序的一般的用附加工序的10±0.1±0.020±0.05±0.02>10~30±0.020±0.05~±0.07±0.02~±0.04>30~40±0.020±0.08~±0.10±0.02~±0.04>40~50±0.025±0.10~±0.12±0.025~±0.04>50~60±0.030±0.12~±0.14±0.03~±0.05>60~70±0.2~±0.3±0.035±0.15~±0.18±0.035~±0.05>70~80±0.040±0.18~±0.20±0.04~±0.05>80~90±0.050±0.20~±0.24±0.05~±0.08>90~100±0.060±0.25~±0.30±0.06~±0.09>100~120±0.3±0.080±0.30~±0.40±0.08~±0.10>120~140±0.4±0.120±0.40~±0.50±0.10~±0.12壁厚t底厚h1基本尺寸偏差基本工序偏差一般的用附加工序的一般的用附加工序的<0.6±0.05~±0.10±0.030<2

<2~10±0.15

±0.20~±0.30±0.10

±0.12>0.6~1.2±0.07~±0.1±0.030<10~15±0.25~±0.35±0.15>1.2~2.0±0.10~±0.12±0.025<15~25±0.30~±0.40±0.20>2.0~3.5±0.12~±0.15±0.030<25~40±0.35~±0.50±0.25>3.5~6.0±0.15~±0.20±0.040<40~50

<50~70±0.40~±0.50

±0.45~±0.60±0.30

±0.35 表2.4擠壓件形狀與坯料形狀關(guān)系擠壓件形狀坯料形狀輪廓形狀尺寸比實(shí)心件高度h大時(shí)棒料或線材高度h小時(shí)棒料或板材落料毛坯空心件高度h大，薄壁且直徑D大時(shí)板材落料毛坯高度h小，直徑D小時(shí)棒料直徑D大時(shí)棒料或板材落料毛坯球狀體采用預(yù)先成形的杯形、管狀或特制斷面的毛坯、或者使用鍛件南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文PAGEPAGE34依據(jù)如上表所示進(jìn)行選擇選取用于后面設(shè)計(jì)需要。3擠壓模具的設(shè)計(jì)3.1溫?cái)D壓模具的設(shè)計(jì)圖2.2所示零件頂端的形部分，直接擠壓成形較為困難，因此可將此處設(shè)計(jì)為一凹坑，與環(huán)槽、銷座孔和法蘭底面的環(huán)形凹坑部分一起與后續(xù)機(jī)械加工而成。其余部分則直接進(jìn)行擠壓成形，考慮到此外，對(duì)于冷擠壓件圖不用考慮膨脹系數(shù)問(wèn)題。由此可設(shè)計(jì)出圖3.1所示的冷擠壓件的零件圖。在上述冷擠壓圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)溫?cái)D壓工藝特點(diǎn)及加熱方式，設(shè)計(jì)出溫?cái)D壓件圖。根據(jù)45材料在750℃左右的熱膨脹率，確定熱膨脹系數(shù)為1%，據(jù)此設(shè)計(jì)的溫?cái)D壓件圖如圖3.3所示：在溫?cái)D壓模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們按照溫?cái)D壓件圖3.3進(jìn)行設(shè)計(jì)[9]。圖3.3溫?cái)D壓零件圖3.2反擠壓凸模的設(shè)計(jì)反擠壓凸模起著傳遞壓力和控制金屬流動(dòng)雙重作用其工作帶高度為，值大于這兩個(gè)值比冷擠壓時(shí)要大。端面斜度以5-10為好。圓角部分的R與R值在滿足零件要求的條件下，應(yīng)盡可能大些，一般不小于.凸模的有效長(zhǎng)度與直徑之比反擠壓低碳鋼時(shí)（對(duì)鋼），以增加其穩(wěn)定性.時(shí)，凸模的過(guò)度圓角半徑，必須光滑連接，不得有切削加工刀痕。凸模上下面的平行度以及外沿的同軸度不得小于，凸模工作部分的表面粗糙度較低，反擠壓凸模工作部分的表面粗糙度一般應(yīng)取以下，非工作部分的表面粗糙度一般也不應(yīng)高于。當(dāng)單位擠壓力較大時(shí)，應(yīng)選用較小的值，由于單位擠壓力，比較大，所以選用較小的[10]。零件圖如圖3.4所示：圖3.4下凸模零件圖凸模各部分尺寸如下：擠壓件內(nèi)孔直徑=擠壓件為內(nèi)孔高度==卸料板高度+鋼有色金屬a3°~7°0°~2°h1≥t≥0.8tt≥1/15D純鋁>1/200D，黃銅>1/25Dh≤(2.5~3)d≤(6~7)dd≤0.86D≤0.99Dr≥0.5R≥0.8鋼：d1≤0.86D

h≤(2.5~3)d1

h2≤d2

d2≤0.55D反擠壓凸模的防止失效的措施：反擠壓凸模的成形部分長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該越短越好，這樣就可以避免凸模在擠壓時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲而失穩(wěn)折斷。凸模成形部分的長(zhǎng)度按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，其許用范圍如下：反擠壓純鋁時(shí)：。反擠壓紫銅時(shí)：。反擠壓黃銅時(shí)：。反擠壓低碳鋼時(shí)：。表3-1反擠壓的合理尺寸3.3組合凹模的設(shè)計(jì)進(jìn)行反擠壓凹模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下問(wèn)題：（1）為了提高凹模強(qiáng)度，反擠壓凹模應(yīng)采用組合式結(jié)構(gòu)，組合式凹模外經(jīng)與內(nèi)經(jīng)之比一般取4-6，超過(guò)10以上已無(wú)加強(qiáng)效果。（2）擠壓時(shí)的單位壓應(yīng)力主要作用在凹模成型部分，因此加強(qiáng)圈的布置應(yīng)特別注意加強(qiáng)成型部分。（3）在溫?cái)D壓的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果加強(qiáng)圈與內(nèi)層凹模下底面不應(yīng)在同一平面上，而應(yīng)略低與內(nèi)層凹模。即在模具裝配時(shí)應(yīng)保證組合凹模中的內(nèi)層凹模下底面與壓力墊板接觸面緊密配合不留間隙；而加強(qiáng)圈與下壓力墊板應(yīng)留出一定間隙，一般不下于。（4）凹模型腔過(guò)渡圓角處應(yīng)設(shè)有足夠的圓角半徑，以防應(yīng)力集中而開(kāi)裂。對(duì)于極易開(kāi)裂的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)在此處做成分割式結(jié)構(gòu)。擠壓凹模內(nèi)壁承受的壓力非常大，采用增大壁厚的辦法不能解決強(qiáng)度問(wèn)題。因此考慮采用組合式凹模，在克服凹模縱橫向破裂方面是行之有效的方法。組合凹模適用于以下兩種情況：1、當(dāng)凹模承受比較大的單位壓力時(shí)，整體凹模的強(qiáng)度往往不夠而容易破裂。此時(shí)，采用預(yù)應(yīng)力圈對(duì)凹模施加壓應(yīng)力，以提高凹模的承載能力。2、節(jié)省模具鋼。有時(shí)候，雖然模膛的工作壓力雖然沒(méi)有達(dá)到以上，但是為了節(jié)省模具鋼，仍可采用雙層或三層組合凹模[11]。下面就是組合凹模的設(shè)計(jì)，尺寸的選取參考《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》：垂直于凸模底面的單位壓力此處的拘束系數(shù)和硬化指數(shù)由下表3.2選取，抗拉強(qiáng)度由下表2.2幾種有色金屬材料在溫?cái)D壓溫度時(shí)的抗拉強(qiáng)度中選取。由于變形程度較大，認(rèn)為其側(cè)向壓力與近似[12]。由于1800＜≤2500,因此選用三層組合凹模。具體尺寸見(jiàn)圖3.5。設(shè)計(jì)參數(shù)如下表3.3所示：（1）凹模內(nèi)圈（2）凹模中圈（3）凹模外圈圖3.5組合凹模在此圖中，鍛件的直徑為，凹模外圈的中徑，凹模外徑，凹模外壁傾角為1.5°，凹模外圈的外壁傾角為1.5°。各尺寸計(jì)算如下表3.1：表3.1拘束系數(shù)和硬化指數(shù)斷裂縮減率/%拘束系數(shù)硬化指數(shù)正擠壓反擠壓正擠壓反擠壓40~21.5~260~2.21.7~2.2803.64.01.6~2.21.6~2.2表3.2幾種有色金屬材料在溫?cái)D壓溫度時(shí)的抗拉強(qiáng)度材料溫度/℃/鉛黃銅5銅62鋁合金123002502822碳鋼在不同擠壓溫度下的抗拉強(qiáng)度值如下曲線圖所示：曲線圖3.1碳鋼在不同擠壓溫度下的抗拉強(qiáng)度值圖中曲線所列數(shù)據(jù)為室溫時(shí)鋼的抗拉強(qiáng)度，縱坐標(biāo)為成型溫度。根據(jù)不同的成型溫度，便可在橫坐標(biāo)上查出該材料的抗拉強(qiáng)度。表3.3三層組合凹模的設(shè)計(jì)參序號(hào)10.2040.01060.120.00620.200.01050.090.004530.1950.01020.0720.00383.4壓力機(jī)的選擇根據(jù)擠壓力的大?。?jiǎn)挝粩D壓力;擠壓的作用面積，形狀復(fù)雜的工件按投影面積進(jìn)行計(jì)算；安全系數(shù)，考慮材質(zhì)的波動(dòng)、軟化、軟化處理等因素的影響，一般?。贿x擇3000液壓螺旋壓力機(jī)，參數(shù)如下：公稱力；運(yùn)動(dòng)部分能量；滑塊行程；行程次數(shù)；最小封閉高度；工作臺(tái)尺寸左右；前后根據(jù)壓力機(jī)的技術(shù)規(guī)格和JB/T5110.4-1992中推薦的尺寸，進(jìn)行上下模座的設(shè)計(jì)。最終選定的上模座的尺寸為,下模座的尺寸為的四導(dǎo)柱模塊專用模座。如下圖3.6所示：上模板圖3.6下模板3.5導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇為了保證溫?cái)D壓時(shí)的凸模凹模的同軸度要求，減少偏心負(fù)荷的所產(chǎn)生的彎曲力矩而損壞凸模，并提高溫?cái)D壓間的精度，一般在溫?cái)D壓模具上都設(shè)有必要的導(dǎo)向裝置。常用的溫?cái)D壓模具的導(dǎo)向方法主要有導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向，模口導(dǎo)向和導(dǎo)筒導(dǎo)向，由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向精度高，安裝是方便，使用壽命長(zhǎng)，所以應(yīng)用得十分廣泛。導(dǎo)套、導(dǎo)柱的尺寸：導(dǎo)套、導(dǎo)柱如圖3.7所示。為了克服擠壓時(shí)可能產(chǎn)生的偏心負(fù)荷，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的剛性要求盡可能設(shè)計(jì)的高些。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱直徑一般取，有時(shí)甚至可達(dá)。導(dǎo)柱壓入模板的長(zhǎng)度不得小于1.5,總長(zhǎng)度L一般按照模具的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)確定，但必須保證凸模進(jìn)入凹模之前，導(dǎo)柱深入導(dǎo)套以上。導(dǎo)套內(nèi)孔徑與導(dǎo)柱直徑的配合為基孔制間隙配合。由于導(dǎo)套壓入上模板后其內(nèi)控要略無(wú)縮小，因此尺寸應(yīng)比導(dǎo)柱直徑大以上。導(dǎo)套壓入段的長(zhǎng)度L及其外徑不得小于1.5；導(dǎo)向段長(zhǎng)度.導(dǎo)套圖3.7導(dǎo)柱它是以裝在模板上的導(dǎo)套和裝在模座上的導(dǎo)柱間的滑動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向的。二者的選擇分別參考JB/T6059.1-1992JB/T6059.6-1992進(jìn)行選擇。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的長(zhǎng)度要保證上模板在最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)柱不會(huì)從導(dǎo)套中脫除；上模板在最低點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)柱的高度不會(huì)超出上模板。根據(jù)這個(gè)要求，我選擇的導(dǎo)柱和導(dǎo)套在上模板處于最低點(diǎn)時(shí)，與上模板頂端的距離是；在上模板處于最高點(diǎn)時(shí)，距離導(dǎo)套底端的距離為。選擇的導(dǎo)柱和導(dǎo)套能夠正常工作[8]。滑動(dòng)式導(dǎo)柱、導(dǎo)套在工作時(shí)為了保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，要在導(dǎo)柱或?qū)咨祥_(kāi)油槽，以便粗存潤(rùn)滑油。當(dāng)擠壓件精度要求較高時(shí)，可采用滾珠式導(dǎo)套導(dǎo)柱來(lái)確保上、下模更高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料要用滲碳鋼來(lái)制造，經(jīng)表面滲碳、淬火熱處理，以保證其表面硬度高，而耐磨性好，同時(shí)，其芯部又有較高的韌性。導(dǎo)套、導(dǎo)柱相配合部分的表面粗糙度值不大于.3.6卸料、頂出裝置的選擇擠壓結(jié)束后，擠壓件由于彈性變形的恢復(fù)，有可能緊包在凸模上，也有可能卡在凹模型腔內(nèi)，需要有將擠壓件卸下或頂出的裝置。將擠壓件從凸模上卸下的裝置稱為卸料裝置，將擠壓件從凹模型腔內(nèi)頂出的裝置稱為頂出裝置。3.6.1頂出裝置如果擠壓件卡在凹模內(nèi)，就需要專門(mén)的頂出裝置將其頂出。頂出裝置一般裝在下模部分。常用的頂出裝置主要有三種形式，1、墊塊頂料；2、頂桿頂料；3、套筒頂料。將擠壓件從凹模中頂出的方式很多，其結(jié)構(gòu)形式主要取決于工件形狀和成型方式及模具的結(jié)構(gòu)類型。由于反擠壓結(jié)構(gòu)，利用頂料桿將滯留在凹模中的擠壓件推頂出來(lái)。這種推頂方式中的頂料桿直接參與坯料變形，起一定的封閉擠壓作用，所以它是直接受力零件[13]此模具選用頂桿頂料，如圖3.8所示。此裝置的頂料桿安置在下凹模中，這種形式是使用的最為廣泛的頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不僅可以用于正擠壓、反擠壓，也可用于復(fù)合擠壓模具。圖3.8頂件套3.7上墊板、下墊板的設(shè)計(jì)溫?cái)D壓時(shí)，模具型腔中的單位壓力很高，凸模或凹模所傳遞的軸向壓力入直接作用在上、下模板上，有可能要造成模板被壓塌，因此，必須在模板和凸、凹模之間設(shè)置淬硬的壓力墊板，以起到減緩軸向壓應(yīng)力的作用。因此壓力墊板要求有較高的強(qiáng)度和剛度，一般采用45號(hào)鋼，制造并淬硬，如果承受壓力過(guò)大，則可采用合金鋼制造，以提高其承載能力。（1）壓力墊板的設(shè)計(jì)計(jì)算：確定壓力墊板的尺寸：已知從凸?；虬寄鬟f過(guò)來(lái)的壓力,壓力作用范圍以及模板的材料種類，要確定壓力墊板的最小厚度以及最小直徑。由模板的材料種類查得其抗壓強(qiáng)度，可直接將作為，或者考慮一個(gè)安全系數(shù)后得到許用抗壓強(qiáng)[]度作為；然后由值/查圖2.7得到比值以及，進(jìn)而算得實(shí)際采用時(shí)、，只要壓力墊板的厚度以及直徑大于算得的、即可。校核模板的強(qiáng)度：已知均布?jí)毫Γ瑝毫ψ饔弥睆?，根?jù)模具結(jié)構(gòu)尺寸選定壓力墊板厚度t、直徑d以及模板材料的許用抗壓強(qiáng)度[]。需校核模板強(qiáng)度和壓力墊板尺寸是否合適，由算得的查圖3.10可得以及，然后又已知的以及算得和如果則說(shuō)明模板的強(qiáng)度足夠，否則就要增加墊板厚度或采用多層壓力墊板；若選定的，則說(shuō)明按模具結(jié)構(gòu)選定的壓力墊板直徑是合適的；否則，就要增大墊板直徑以保證。圖3.10壓力比、直徑比與相對(duì)板厚的關(guān)系壓力墊板的最佳尺寸的確定：顯然壓力墊板的直徑和厚度對(duì)的最大壓應(yīng)力的大小有決定性的影響，因此在設(shè)計(jì)溫?cái)D壓模具時(shí)，有必要選擇壓力墊板的最佳外形尺寸，使墊板既能確保模板的安全使用，又能使其尺寸不至于過(guò)大而影響模具的結(jié)構(gòu)。根據(jù)有限元方法計(jì)算所得的結(jié)果得到如圖2.13所示的一組曲線，可供確定墊板外形尺寸時(shí)使用。使用時(shí)，根據(jù)凸?；虬寄鬟f來(lái)已知壓力，壓力作用范圍直徑及模板的許用抗拉強(qiáng)度可求得壓力墊板的最佳尺寸組合。設(shè)計(jì)時(shí)，為保證擠壓時(shí)模板不受損壞，取模板材料的需用抗壓強(qiáng)度作為，算出，從圖3.12縱坐標(biāo)相應(yīng)值上作一條水平線，則與多條曲線相交。根據(jù)溫?cái)D壓模具的結(jié)構(gòu)要求，先確定墊板的厚度，則也確定了，在從圖中選定某條曲線求出。由此確定墊板的直徑如果選擇的壓力墊板尺寸不合適，還可以調(diào)整到其他曲線上，選出能滿足溫?cái)D壓結(jié)構(gòu)要求的墊板厚度和直徑。根據(jù)壓力機(jī)的技術(shù)規(guī)格和JB/T5110.4-1992中推薦的尺寸，進(jìn)行上下墊板的設(shè)計(jì)。最終選定的下墊板的尺寸的圓形模塊專用墊板。如下圖3.12所示:圖3.11下墊板圖3.12壓力墊板的最佳尺寸選擇曲線3.8模具的緊固凸模和凹模應(yīng)采用合理的緊固方法，以確保溫?cái)D壓模具件的擠壓精度，以及延長(zhǎng)模具的使用壽命，并便于模具安裝、調(diào)整以及迅速地更換模具工作零件。3.8.1凸模的緊固方法如圖這是利用螺栓將凸模和墊塊直接緊固在上模板上，選用壓板將凸模緊固，適用于各類中小型擠壓模具。這種方法只適用于單位擠壓力較小的有色金屬擠壓模具上。圖3.13凸模的緊固3.8.2組合凹模的緊固方法常用的組合凹模的緊固方法如圖3.14示：該圖采用壓板通過(guò)螺釘緊固在凹模座上，凹模的對(duì)中可以用4個(gè)調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)整。該法對(duì)中調(diào)整方便，裝卸快捷，應(yīng)用較廣泛。圖3.14凹模的緊固3.8.3螺釘、銷釘?shù)倪x擇在進(jìn)行了以上工作部分和非工作部分的選擇后，選擇的連接部分要注意保證工作部分的強(qiáng)度。因此選用GB/T230M-6型號(hào)的螺釘，經(jīng)計(jì)算滿足要求。在進(jìn)行完以上的工作后，我們就可以進(jìn)行模具裝配圖的設(shè)計(jì)了。裝配圖如圖3.15所示：圖3.15總裝配圖至此，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作已經(jīng)全部完成。4模具的潤(rùn)滑以及模具材料的選用4.1模具的潤(rùn)滑由于溫?cái)D壓是較高溫度及高壓狀態(tài)下對(duì)金屬坯料和模具之間的摩擦阻力，改善金屬流動(dòng)及擠壓件質(zhì)量，提高模具使用壽命，減少擠壓變形和變形功的消耗都是十分重要的。目前，對(duì)溫?cái)D壓的潤(rùn)滑劑研究的較多，已研制出許多適合于各種場(chǎng)合的溫?cái)D壓潤(rùn)滑劑。由于溫?cái)D壓是較高溫度及高壓狀態(tài)下對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性變形，對(duì)鋼而言，冷擠壓坯料的磷化層和皂化層在250~300℃以上就被燒損，使?jié)櫥瑮l件惡化。所以，溫?cái)D壓時(shí)，這種潤(rùn)滑方法便不能使用，必須采用其他潤(rùn)滑方法。溫?cái)D壓的潤(rùn)滑劑應(yīng)滿足以下要求：潤(rùn)滑劑的粘度大、活性高，在摩擦表面能形成牢固的足夠硬的潤(rùn)滑層，在單位擠壓力達(dá)到2000時(shí)不會(huì)被擠掉；具有一定的熱穩(wěn)定性、耐熱性和絕熱性，是潤(rùn)滑劑在問(wèn)及壓溫度下不失效，仍具有良好的潤(rùn)滑性能并能部分隔絕高溫坯料與模具接觸，防止坯料急劇降溫及模溫過(guò)高；化學(xué)性要穩(wěn)定，在溫?cái)D壓溫度下不分解，不氧化，且無(wú)毒、無(wú)臭，隊(duì)制件及模具無(wú)腐蝕作用；在溫?cái)D壓過(guò)程中，始終能有效地隔開(kāi)模具與被擠壓金屬，且覆蓋問(wèn)及壓過(guò)程中所形成的大片表面，防止金屬質(zhì)點(diǎn)黏附在模具型腔表面；潤(rùn)滑劑再問(wèn)擠壓溫度下，具有較低的摩擦因子；具有良好的懸浮分散和可噴涂性能，使用方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、勞動(dòng)條件好，擠壓后易清除。溫?cái)D壓模具的潤(rùn)滑：在400~700℃范圍內(nèi)，溫?cái)D壓碳鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，模具鋼等可采用石墨與氣缸油以體積1:2的比例混合的石墨油劑作潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑前應(yīng)對(duì)毛坯做磷酸鹽表面處理。在350℃以下溫?cái)D壓1Cr18Ni9Ti等不銹鋼時(shí)，潤(rùn)滑前應(yīng)對(duì)毛坯做磷酸鹽表面處理，后再使用氯化硼25%加MoS215%作潤(rùn)滑劑。溫?cái)DGH40等耐熱合金，采用石墨25%加氯化硼75%作潤(rùn)滑劑。在400~500℃范圍內(nèi)，溫?cái)D壓2Cr13,1Cr18Ni9Ti

等不銹鋼時(shí)，可用油酸75%、MoS217%、石墨26%作潤(rùn)滑劑。效果較好，但有氣味。其大批量生產(chǎn)亦可用氯化硼加25%石墨或氯化硼加33%S2作潤(rùn)滑劑。在700~800℃范圍內(nèi)溫?cái)D壓碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼等，可采用玻璃潤(rùn)滑劑。溫?cái)D有色金屬可采用石墨或鉛金屬粉作潤(rùn)滑劑。4.2模具材料的選用4.2.1模具材料的選用模具制造是一個(gè)比較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝過(guò)程，它包括模具的設(shè)計(jì)、模具材料的選擇、熱處理、機(jī)械加工、調(diào)試安裝等過(guò)程。其中所選模具材料的性能水平、材質(zhì)的優(yōu)劣、熱處理工藝是否得當(dāng)，是影響模具壽命的關(guān)鍵因素。模具材料選擇的一般原則如下：使用性能高：包括材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等使用要求。工藝性能良好：材料在滿足使用性能的前提下，要求其易于加工，且加工成本低。材料供應(yīng)上能得到保證：選用資源豐富、供應(yīng)量大的材料，所選材料的品種規(guī)格盡可能少，以便于采購(gòu)。經(jīng)濟(jì)性合理：所選材料要求生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、成品率高、制造成本低[8]。各零件材料見(jiàn)附錄A4.2.2模具干涉分析接下來(lái)對(duì)整付模具進(jìn)行干涉分析，查看模具中的各零件間是否存在干涉沖突。1.選擇菜單欄中的分析/模型分析命令。2.系統(tǒng)探出模型分析對(duì)話框，在分析類型列表中選擇全局干涉，單擊計(jì)算按鈕，系統(tǒng)計(jì)算后在模型分析對(duì)話框中的結(jié)果欄中給出各零件的干涉情況，顯示整付模具中只有固定螺釘與模具組件間存在干涉沖突，而其他模具組件間無(wú)干涉沖突。導(dǎo)致固定螺釘與模具組件間存在干涉沖突的原因是固定螺釘?shù)穆菁y采用的是修飾螺紋，而并非采用螺旋實(shí)體切除，若采用螺旋實(shí)體切除，則整付模具中的各零件不會(huì)存在干涉沖突現(xiàn)象，但帶來(lái)的結(jié)果是消耗更多的時(shí)間和硬件資源，影響設(shè)計(jì)效率，所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，螺紋往往采用的還是修飾螺紋。3.單擊模型分析對(duì)話框中的關(guān)閉按鈕，結(jié)束干涉分析[13]?？偨Y(jié)通過(guò)這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)，使我對(duì)擠壓模具的設(shè)計(jì)有了初步的了解，包括對(duì)擠壓模具的凸模的設(shè)計(jì)，凹模的設(shè)計(jì)，導(dǎo)套導(dǎo)桿的設(shè)計(jì)，以及頂桿的設(shè)計(jì)等都有了細(xì)致的理解和模具的潤(rùn)滑也有了一定的認(rèn)識(shí)。這將會(huì)是我人生中的一筆無(wú)形的財(cái)富，不管在以后的工作或者生活中，如此的經(jīng)歷將會(huì)是我受益匪淺，獲益良多。這次設(shè)計(jì)不僅僅提高了我的知識(shí)面，而且增長(zhǎng)了我在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題方面的能力。她教會(huì)了我做事情一定要，一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)靠自己的努力完成艱難的任務(wù)，最主要的是堅(jiān)持。這學(xué)期來(lái)的設(shè)計(jì)，我明白有時(shí)候只靠自己是不能很好的完成任務(wù)的，這需要同學(xué)之間要互相學(xué)習(xí)，經(jīng)常的討論。在此我對(duì)我的同學(xué)表示謝謝，對(duì)他們進(jìn)行祝福。尤其是不懂時(shí)就要問(wèn)，在此我要感謝我的輔導(dǎo)老師—老師，是他在我不理解時(shí)給了我許多關(guān)懷，愁時(shí)給了我的鼓勵(lì)，放棄時(shí)給我的堅(jiān)持。這是我在學(xué)校的最后一次設(shè)計(jì)了，對(duì)此我非常的謹(jǐn)慎，非常的認(rèn)真，因?yàn)槲蚁Ｍ@能給我留下美好的回憶，使我在回想起時(shí)可以面露微笑，不至于給自己留下深深的遺憾。最后我再一次對(duì)老師，我的同學(xué)表達(dá)我最后的謝意，謝謝！在此我想說(shuō)：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而