【正文】 熱；（4） 用預(yù)先設(shè)置在擠壓筒中間的加熱孔進(jìn)行電阻加熱或感應(yīng)加熱。 一般采用裝在擠壓筒襯套中的電感應(yīng)器加熱和電阻絲外加熱器加熱這兩種方式對(duì)擠壓筒進(jìn)行保溫加熱。本次設(shè)計(jì)選取電感應(yīng)器加熱。 擠壓筒工作內(nèi)套的結(jié)構(gòu) 擠壓筒內(nèi)套按外表面結(jié)構(gòu)可分為圓柱形，錐形和臺(tái)肩圓柱形；按整體性可分整體式，分段組合式和分瓣組合式；按內(nèi)腔形式分為圓形，扁形和其他形狀[5]。本次選取是圓柱形內(nèi)套，因?yàn)橹行⌒蛿D壓機(jī)主要采用圓柱形內(nèi)套，其優(yōu)點(diǎn)：易于加工和測(cè)量尺寸；更換襯套時(shí)尺寸配合問(wèn)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。 擠壓筒與模具的配合方式擠壓筒的工作內(nèi)套與模具之間的配合方式應(yīng)根據(jù)被擠壓金屬的種類，產(chǎn)品種類，工模具結(jié)構(gòu)，擠壓方式和擠壓筒與模具之間的壓緊力大小等因素來(lái)設(shè)計(jì)[6]。在臥式擠壓機(jī)上，一般采用兩種配合方式： （1）平封方式，在擠壓筒端面與模具端面之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)襯端面所承受的單位壓力都比較小，不易壓碎和變形。缺點(diǎn)是，密封性差，如果靠緊力不夠或接觸面不平，變形金屬容易從接觸面溢出來(lái)形成“大帽”[6]。 （2）錐面配合密封，模芯與擠壓筒之間依靠錐面或雙錐面配合密封。其優(yōu)點(diǎn)是密封性強(qiáng)，金屬不易溢出，易對(duì)準(zhǔn)中心，有自動(dòng)調(diào)心作用，可保證管材的壁厚均勻，缺點(diǎn)是接觸面小，工作內(nèi)套常因高的面壓或應(yīng)力集中產(chǎn)生局部壓塌[6]。 平面模、平面組合模擠壓棒、型材和壁板時(shí)，一般采用平封。采用平封時(shí)，應(yīng)保證擠壓筒與模座接觸面上的單位壓緊力比作用在擠壓墊上的單位壓力大10%左右。本次采用的是平封方式。 擠壓筒結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 查表31可得擠壓筒的直徑=140mm，長(zhǎng)度L=740mm。（1）擠壓筒各層襯套厚度的確定 本次擠壓筒選擇兩層襯套組成，即內(nèi)襯和外套，各自的厚度按如下方法確定。 擠壓筒外徑應(yīng)等于其內(nèi)徑的3～5倍，而每層的厚度根據(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(lái)確定。但是在生產(chǎn)實(shí)踐中，考慮外層套里有加熱空以及鍵槽等而引起的強(qiáng)度降低，各層直徑比應(yīng)該保持為：（，，分別表示從里向外各襯套的內(nèi)徑）。由經(jīng)驗(yàn)公式： （410） （411）取，得襯套厚度為：。擠壓筒的各層套尺寸如圖48所示。圖48 擠壓筒各層套尺寸圖（2）擠壓筒各村套間配合過(guò)盈的確定 在設(shè)計(jì)擠壓筒時(shí)，為了改善筒的受力狀況，一般都采用多層的，并以熱裝形式組和，多層之間都應(yīng)選一定的過(guò)盈值。過(guò)盈值選擇合適，可使擠壓筒是使用壽命提高3~4倍。合理的過(guò)盈值與擠壓筒的比壓，各層厚度和層次等因素有關(guān)。擠壓筒的比壓越大，過(guò)盈值也應(yīng)選大點(diǎn)。最佳過(guò)盈量的選擇如表42所示。 本次設(shè)計(jì)中，裝配時(shí)半徑為224mm，裝配結(jié)構(gòu)為兩層。表42 幾種擠壓筒的最佳過(guò)盈量表擠壓筒結(jié)構(gòu)配合直徑/mm過(guò)盈值/mm雙層套200~300310~500510~700~~~三層套800~11301600~1810~~（3）擠壓筒的強(qiáng)度校核 多層擠壓筒的強(qiáng)度校核可按承受內(nèi)外壓力的厚壁筒各層同時(shí)屈服的條件來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如果假設(shè)：（1）沿?cái)D壓筒長(zhǎng)度方向的單位壓力等于擠壓墊上的比壓P比；（2）軸向壓應(yīng)力可忽略不計(jì)；（3）擠壓筒內(nèi)外各層的溫度均勻；（4）把擠壓筒的應(yīng)力狀態(tài)看成平面問(wèn)題；按第三強(qiáng)度理論，等效應(yīng)力為： (412)式中 —擠壓筒壁上的切向和徑向應(yīng)力； r ,R—擠壓筒的內(nèi)、外半徑； —從擠壓筒軸線到所求應(yīng)力點(diǎn)距離； P比—擠壓筒的比壓。 由上式可以看出，在擠壓筒內(nèi)表面上（)出現(xiàn)最大應(yīng)力值，用表示擠壓筒的壁厚系數(shù)，那么 （413）那么，整個(gè)擠壓筒上的最大允許應(yīng)力為： （414）已知，所以。 擠壓筒的最大允許壓力，~。所以擠壓筒的強(qiáng)度校核符合要求。 擠壓軸作用是傳遞主柱塞產(chǎn)生的壓力，使金屬在擠壓筒內(nèi)產(chǎn)生變形，因而擠壓軸在工作中承受的壓力上限值與擠壓設(shè)備的噸位級(jí)別相等。其結(jié)構(gòu)形式與擠壓機(jī)主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)、擠壓筒形狀和規(guī)格、擠壓方法、擠壓產(chǎn)品種類以及擠壓過(guò)程的力學(xué)狀態(tài)等諸因素有關(guān)，一般可分為以下幾類：（1） 按擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)可分為無(wú)獨(dú)立穿孔系統(tǒng)擠壓機(jī)用的實(shí)心擠壓軸，以及帶獨(dú)立穿孔系統(tǒng)擠壓機(jī)用的空心擠壓軸；（2） 按擠壓筒內(nèi)孔形狀可分為圓擠壓軸，扁擠壓軸，異性擠壓軸和階梯型擠壓軸；（3） 按擠壓軸的組裝結(jié)構(gòu)可分為整體擠壓軸、裝配式圓柱擠壓軸、扁擠壓軸、階梯型擠壓軸；（4） 按擠壓方法可分為正向擠壓軸和反向擠壓軸。 在所有結(jié)構(gòu)的擠壓機(jī)上用實(shí)心鑄錠擠壓棒材、實(shí)心或空心型材及管材時(shí)，都采用實(shí)心擠壓軸。本次是型材擠壓，所以采用實(shí)心擠壓軸。 圓擠壓軸的外徑，根據(jù)擠壓筒工作內(nèi)孔直徑來(lái)確定。為了便于出入擠壓筒，一般比小2~20mm。立式擠壓機(jī)和小直徑擠壓筒取下限（2~8mm),臥室擠壓機(jī)和大直徑擠壓筒取上限（8~20mm），這里取4mm，所以擠壓軸外徑尺寸。查表43得，擠壓筒直徑為140mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的，軸座與軸桿間的銜接角度為90176。 擠壓筒的總長(zhǎng)度，式中為軸座的長(zhǎng)度，根據(jù)軸支承的相應(yīng)部分的長(zhǎng)度來(lái)確定，為軸桿的長(zhǎng)度，L3是軸座到軸桿的距離，表43列出實(shí)心擠壓軸的設(shè)計(jì)尺寸[2]。表43 常用實(shí)心擠壓軸的設(shè)計(jì)尺寸擠壓機(jī)能力/MN擠壓筒直徑/mm擠壓軸尺寸D/mmL/mm/mm1403001020509011529587510458952957802530 本次設(shè)計(jì)尺寸如圖49所示。 圖49 擠壓軸尺寸圖（1）面壓計(jì)算 （415）式中P—擠壓機(jī)名義壓力MN； F—擠壓軸桿部端面截面積，mm2 ； —擠壓材料的許用壓縮應(yīng)力，MPa，在450℃時(shí)，3Cr2W8V鋼 =1200MPa。 （2）穩(wěn)定性的計(jì)算 用歐拉公式校核其穩(wěn)定性 （416）式中 P—擠壓機(jī)名義壓力，MN； N—強(qiáng)度安全系數(shù)（~），；—許可的最大臨街載荷，MN。 （417）式中 E—彈性模量，E=； L—擠壓軸的有效長(zhǎng)度，mm； J—端面慣性矩。 實(shí)心軸的斷面性矩 （418） 擠壓筒外徑是D外 =136mm代入公式可得，所以擠壓軸安全。 綜上所述，擠壓軸的強(qiáng)度校核是符合的。 在擠壓鋁合金時(shí)，為了減少擠壓墊片與金屬之間的粘結(jié)摩擦，一般采用帶凸緣（工作帶）的墊片。本次設(shè)計(jì)采用實(shí)心擠壓墊片。 擠壓墊片尺寸的確定 實(shí)心擠壓墊片的外徑主要取決于擠壓筒直徑，擠壓筒與擠壓墊外徑之差與擠壓機(jī)的技術(shù)特性、能力和筒徑均有關(guān)系。根據(jù)公式： （419） 式中 —擠壓筒的內(nèi)孔直徑； ΔD—擠壓筒的內(nèi)孔直徑與擠壓墊外徑之差。對(duì)于臥式擠壓機(jī)，～，這里取。所以得出。擠壓墊片內(nèi)徑尺寸和擠壓軸外徑相同。擠壓墊片的厚度主要根據(jù)擠壓筒直徑和比壓來(lái)確定，一般情況下。過(guò)厚，較笨重，浪費(fèi)鋼材；過(guò)小容易變形和損壞。這里取=50mm。一般情況下，擠壓墊工作帶厚度取。過(guò)小，容易磨損壓塌；過(guò)大時(shí)，磨損阻力增大，容易黏金屬。這里取15mm。經(jīng)過(guò)上面取值，擠壓墊尺寸情況如圖49所示。圖49 擠壓墊尺寸圖 擠壓墊的強(qiáng)度校核 擠壓墊片的變形與損壞的程度與擠壓力的大小、擠壓溫度和連續(xù)擠壓時(shí)間等有關(guān)。當(dāng)擠壓墊片承受的壓力超過(guò)材料允許應(yīng)力時(shí)，其工作就會(huì)產(chǎn)生壓潰變形。因此必須進(jìn)行壓縮強(qiáng)度校核。 （420）式中 —最大擠壓力； —墊片工作部分的斷面積； —材料的許用抗壓強(qiáng)度，=(~)； —材料的屈服強(qiáng)度，取擠壓墊的材料為3Cr2W8V，其在450℃時(shí)的屈服強(qiáng)度為。所以。故擠壓墊片符合要求。 經(jīng)過(guò)校核后，模具符合要求，運(yùn)用Pro/E軟件畫出三維實(shí)體圖，模具上下模實(shí)體圖如圖410和圖411所示。 37 圖410上模實(shí)體圖圖411 下模實(shí)體圖總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是推拉窗88822鋁合金型材熱擠壓模設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有（1）概述：論述了鋁型材擠壓的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)，擠壓工藝的特點(diǎn)及研究課題的目的和意義。（2）產(chǎn)品的工藝分析：對(duì)鋁合金型材擠壓工藝進(jìn)行了分析，包括形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的分析；成型工藝的分析與選擇；模具總體結(jié)構(gòu)分析與選擇。（3）工藝計(jì)算：坯料尺寸、擠壓力的計(jì)算，擠壓機(jī)的選擇和壓力中心的計(jì)算。（4）擠壓工模具的設(shè)計(jì)：包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擠壓筒、擠壓墊、擠壓軸的設(shè)計(jì)與校核。本次設(shè)計(jì)型材斷面比較復(fù)雜，外接圓直徑為115mm，屬于典型的空心型材級(jí)。由于該型材的尺寸精度沒(méi)有太高的要求，所以把產(chǎn)品定為普通精度等級(jí)。該產(chǎn)品的成型工藝定為熱擠壓，錠坯的加熱溫度為450℃，并采用正擠壓方式，擠壓速度為。根據(jù)型材斷面積和型材外接圓直徑，擠壓筒直徑是140mm。模具的總體結(jié)構(gòu)中選用的工模具有：平面分流組合模、兩層襯套的圓形擠壓筒、實(shí)心擠壓墊片、實(shí)心擠壓軸等。通過(guò)工藝計(jì)算，設(shè)計(jì)出模具結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)強(qiáng)度校核的計(jì)算，最終設(shè)計(jì)出符合條件的模具。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)自己在大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次溫故知新，從中能知道自己一些知識(shí)的片面和不足，通過(guò)借閱書籍，也可以學(xué)到一些新的認(rèn)識(shí)。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)自己分析解決問(wèn)題的一次鍛煉。加深對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解和運(yùn)用，為以后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]劉靜安，黃凱，：冶金工業(yè)出版社，2009.[2]劉靜安，：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[3],機(jī)械工業(yè)出版社,1995.[4]：中南大學(xué)出版社，2006.[5]王祝堂，（第3版）.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005[6]：冶金工業(yè)出版社，1983.[7]謝建新，：.[8]，2008,4：18.[9]劉靜安，2008 4(4).[10] Pradipk Saha．Theromo dynamics and tribology in aluminum extrusion．Wear,1998，218(2)：179—190．[11]Tassa 0，Testani C，Ricci Bitti R．PIastic flow at high tcmperature and strain rate of hot deformed Fe—Al alloy．Scripta Metallurgicaet Materialia，1992，26：18131816．[12]Jonas J J，Sellars C M，Tegart w J Mc G．Strength and structure under hot—working conditions．IntMetiall ReViews，1969，3：124．[13]Tassa 0，Testani C，Ricci Bitti R．PIastic flow at high tcmperature andstrain rate of hot deformed Fe—Al alloy．Scripta Metallurgicaet Materialia，1992，26：18131816．致 謝歷經(jīng)幾月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束?？粗磳⒔桓宓脑O(shè)計(jì)，心情一片舒暢。這代表著我大學(xué)四年所學(xué)所用的知識(shí)；也是我自己辛苦設(shè)計(jì)，反復(fù)修改的勞動(dòng)成果；更彰顯了師生間，同學(xué)間寶貴的感情，離開他們無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，我根本不可能這么順利的完成任務(wù)。首先感謝學(xué)校，學(xué)校豐富的教育資源為我們提供了及時(shí)的幫助。比如設(shè)計(jì)過(guò)程中不了解鋁合金的性能，不清楚擠壓機(jī)的選擇等，校圖書館里收藏的書籍、電子閱覽室里各種期刊的期刊為我解決疑惑。其次要感謝悉心指導(dǎo)我的李月麗老師，設(shè)計(jì)遇到困難時(shí)，李老師都為我細(xì)心講解，這使我茅塞頓開，很多問(wèn)題迎刃而解。最后要感謝一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，你們的無(wú)私幫助讓我獲益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多，除了對(duì)擠壓工模具設(shè)計(jì)方面有了更深入的認(rèn)識(shí)，更好的運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。還有指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度和豐富淵源的專業(yè)知識(shí)，這都是我今后工作生活中所要學(xué)習(xí)的東西，以便在未來(lái)的路上才能更好的立足，前進(jìn)。再次感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們！祝你們工作順利，萬(wàn)事如意。