【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)主要闡述地彈門光企的擠壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程。加了?？仔螤铑愃品至骺椎膶?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)，根據(jù)全部零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用合適的磨具尺寸，寸；擠壓墊片設(shè)計(jì)，主要有尺寸選取及強(qiáng)度校核。最后繪制出各部分圖紙。

　　

【正文】 10)1( ???? HKH k =(1＋ ) = 其它相關(guān)尺寸也按照此公式計(jì)算。 壁厚的尺寸 kT =0T +? =1＋ = ㎜ 上模的尺寸（舌芯）根據(jù)下模尺寸減去制品壁厚的尺寸來(lái)確定， kH? = kH 2kT == kB? = kB 2kT == 模孔工作帶 工作帶是模具的有效工作部分，主要是用來(lái)穩(wěn)定 擠壓制品的形狀和尺寸。工作帶長(zhǎng)度是設(shè)計(jì)型材?？鬃钪匾膸缀螀?shù)之一，它直接影響著制品的質(zhì)量。由于工作帶對(duì)金屬流動(dòng)起阻礙作用，增加工作帶長(zhǎng)度可以增大摩擦阻力，使向該處流動(dòng)的供應(yīng)體積中的流動(dòng)靜壓力增大，迫使金屬向阻力小的部位流動(dòng)，從而使型材整個(gè)斷面上金屬流量趨于均勻。定徑帶過短 ,模子易磨損 ,同時(shí)會(huì)壓傷制品 ,出現(xiàn)壓痕、橢圓等；定徑帶過長(zhǎng) ,易在定徑帶上粘結(jié)金屬 , 使制品表面上出現(xiàn)劃傷、毛刺、麻面等缺陷 , 同時(shí)擠壓力也將增高。更重要的是在型材擠壓時(shí) , 定徑帶的長(zhǎng)短是調(diào)整金屬流動(dòng)速度的關(guān)鍵因素 , 工作帶長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不當(dāng) ,型 材各部分流出?？椎乃俣染筒痪鶆?, 擠壓出的制品會(huì)產(chǎn)生扭擰、彎曲、平面間隙大等缺陷。為了合理給定工作帶長(zhǎng)度 ,應(yīng)考慮影響工作帶長(zhǎng)度的三個(gè)主要因素： （ a）模孔排列位置對(duì)金屬流動(dòng)的影響。擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)特性是靠近擠壓筒中心部位的金屬流動(dòng)快 ,遠(yuǎn)離中心逐漸減慢。為此 ,如使金屬流動(dòng)均勻 ,必須把中心部位的?？坠ぷ鲙ё龅煤裥?,遠(yuǎn)離中心處逐漸減薄。 （ b）型材壁厚對(duì)金屬流速的影響。型材壁厚越大 ,即?？壮叽缭酱?,則金屬流動(dòng)就越快 ,此處的工作帶應(yīng)做得厚些。 （ c）模孔分流橋遮蔽的情況及分流孔的大小和分布。 組合模的工作帶應(yīng)比一般 結(jié)構(gòu)的模子工作帶長(zhǎng)些，并在其入口方向帶洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 1176。的錐度，以利改善焊縫質(zhì)量。 表 35： 模孔工作帶的最小長(zhǎng)度數(shù)值 擠壓機(jī)能力 ～ ～ :?？坠ぷ鲙У淖钚￠L(zhǎng)度 /mm 5～ 10 4～ 8 3～ 6 ～ 5 ～ 3 ?？?空 刀 尺 寸/mm 3 2 ～ 2 ～ 由于本空心型材制品的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，外形相對(duì)較小，一般可取 2～ ㎜，生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)鋁合金常用 3～ 8 ㎜，本設(shè)計(jì)取 hg ＝ 5mm 模角工作帶與工作端面的連接都有一個(gè)尖棱角，擠壓過程中易于出現(xiàn)裂紋和壓禿、壓塌等現(xiàn)象從而會(huì)改變?？壮叽?，導(dǎo)致難以保證擠壓制品的尺寸精度，因此，必須采用過渡圓角半徑 r。由于本設(shè)計(jì)的擠壓形材材料是 6063，查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得， r=～ ，取 . 另外，模具工作帶出口處要留有?？诳盏?， 以防止劃傷制品表面。 對(duì)于平面分流模的孔空刀，當(dāng)型材壁厚 t2mm 時(shí)，可采用加工容易的直空刀和斜空刀結(jié)構(gòu)；當(dāng) t2mm 時(shí)或帶有懸臂處可采用組合空刀結(jié)構(gòu)。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)型材的壁厚為 1mm，所以采用組合空刀結(jié)構(gòu)，空刀 出口處比?？讓?， 如下圖： 圖 39：?？诳盏? 模芯的設(shè)計(jì) 模芯相當(dāng)于擠壓針，其定徑區(qū)決定于制品的內(nèi)腔形狀和尺寸，它的結(jié)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 構(gòu)直接影響模芯強(qiáng)度、金屬的焊合質(zhì)量和模具的加工方式。模芯的定徑帶有錐式、錐臺(tái)式和凸臺(tái)式三種，模芯寬度在 b10mm 時(shí)，多采用錐式；在10mmb20mm 時(shí)多采用錐臺(tái)式；在 b20mm 時(shí)，多采用凸臺(tái)式。由于本設(shè)計(jì)中的模芯寬度為 40mm,大于 20mm，故采用凸臺(tái)式 。 舌芯長(zhǎng)度宜短，稍伸出工作帶即可，過長(zhǎng)則造成管子偏心，過短則形成橢圓型，對(duì)于小型擠壓機(jī)，一般伸出下模工 作帶 13mm，本設(shè)計(jì)取 3mm，模腔外形按空心型材的空心部分確定。成型部分以上的部分要造成圓角，這樣有利于焊合質(zhì)量提高 。R1=5mm R2=3mm,t=，如下圖所示： 圖 310：模芯的形狀及相關(guān)尺寸 上模凸臺(tái)設(shè)計(jì) 上模凸臺(tái)高取 ，用于裝配定位。而下模的凸臺(tái)高度為 5mm,寬為 2mm,設(shè)置在下模的邊緣部分，用于與上模裝配定位。 定位設(shè)計(jì)和螺釘?shù)倪x擇 定位方面采用固定銷，在上下模做兩個(gè) Φ 10 的定位銷孔定位，所選擇的圓柱銷為 GB/ 圓柱銷，規(guī)格為 d=10， l=65， c=置時(shí)應(yīng)采用不對(duì)稱布置。 螺釘采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M10, 長(zhǎng)度為 60mm，所選用的螺釘規(guī)格為 GB/ 內(nèi)六角圓柱頭螺釘。 模子強(qiáng)度校核 組合模在使用過程中，常因受較高的壓力而使橋被壓塌和壓斷，根部洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 還被拉斷，而且在舌芯根部和分流孔周圍也可能產(chǎn)生裂紋。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行校核。 孔道式組合模在工作時(shí)承受載荷最不利的情況是分流孔道和焊合室尚未進(jìn)入金屬和金屬充滿焊合室以后流出?？字H，故強(qiáng)度的校核主要是針對(duì)模子的分流橋，模橋的彎曲應(yīng)力和 抗剪強(qiáng)度。 1)分流橋彎曲應(yīng)力校核 Hmin＝ L [p/σ b])]1/2，式中 : Hmin—— 分流橋的最小高度 L—— 分流橋兩個(gè)危險(xiǎn)斷面的長(zhǎng)度，經(jīng)計(jì)算 L＝ 86mm p—— 作用在擠壓墊片上的單位壓力 p＝ P/F0＝ [σ b] —— 模具材料在溫度下的許用應(yīng)力。 在 450～ 500176。 C 下，對(duì)于 4Cr5MoSiV1 取 [σ b]＝ 1000MPa 代入數(shù)據(jù)得： Hmin＝ 86[（ 2 1000） ]1/2 Hmin≈ 由于上模 厚度 H 上 ＝ 60mm＞ ，故符合要求 2）分流孔道抗剪強(qiáng)度的校核 τ ＝ Qq / Fq ≤ [τ ] Qq—— 分流橋面上的總壓力； Fq—— 分流橋受剪應(yīng)力的總面積； [τ ]—— 許用剪應(yīng)力，τ ＝ (～ ) [σ b]， 450～ 500176。 C 下，對(duì)于 4Cr5MoSiV1 取 [σ b]=1000MPa, 所以 [τ ]＝ 500～600MPa Fq=n F n—— 分流孔的數(shù)目 :為 2 F—— 以分流孔間的最短距離為長(zhǎng)度 .以模子厚度為高度所形成的面積 , 2mm 。 分流孔間的最短距離 B 為 40mm，則 F=Bx 上H =40 60=2400 2mm 分流橋端面上受的總壓力為 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 Qq =p S 橋 = = 代入公式有 : τ ＝ Qq / Fq=≤ 500MPa 故強(qiáng)度符合要求。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 4 章 擠壓工具設(shè)計(jì) 擠壓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擠壓筒內(nèi)徑的選擇 圓擠壓筒工作內(nèi)套的內(nèi)孔直徑 D 筒 主要根據(jù)擠壓機(jī)的能力、前梁結(jié)構(gòu)、擠出制品的允許擠 壓系數(shù)“ ?”的范圍，以及被擠壓合金變形所需單位壓力P 比 等來(lái)確定。 D 筒 的最大值應(yīng)保證作用在擠壓墊片上的單位擠壓力 P 比 不低于被擠壓材料的變形抗力。 對(duì)于給定的擠壓機(jī)來(lái)說， D 筒 越大則 P 比 就越小，因而對(duì)擠壓系數(shù)大、斷面積小、壁薄、形狀復(fù)雜的高強(qiáng)、耐熱合金制品擠壓就越困難。 在擠壓鋁及鋁合金的型、棒材時(shí)，一般要求 P 比 為 350?500Mpa。 用舌型?；蚱矫娣至鹘M合模擠壓形狀復(fù)雜的空心型材時(shí)，則要求 P 比 為600?1100Mpa。冷擠壓管材時(shí)，則要求 P 比 為 1200Mpa 以上。 擠壓筒的最大 D 筒 還受到擠壓機(jī)前梁空間的限制，如 果前梁的開口空間較小，則擠壓筒的外徑就不能過大，因而 D 筒 也就受到限制，否則會(huì)影響擠壓筒本身的強(qiáng)度。擠壓筒的最小直徑應(yīng)保證工具的強(qiáng)度，特別是擠壓軸的強(qiáng)度，在一般情況下，擠壓軸所受的單位壓力不應(yīng)超過 800?1000Mpa，個(gè)別情況下最高可允許 1300?1500Mpa，同時(shí)受到擠壓工具材料性能和使用壽命和限制。 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。 根據(jù)前一章錠坯與設(shè)備的選擇，可知該型材斷面外接圓最大直徑 D 外=120mm，擠壓設(shè)備為 800t 的擠壓機(jī)，擠壓筒的內(nèi)徑為 125mm。 擠壓筒長(zhǎng)度的選擇 擠壓筒長(zhǎng)度 L 筒 、 D 筒 與被擠壓合金的性能、擠壓力、擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)、擠洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 壓軸強(qiáng)度等因素有關(guān)。一般情況下， L 筒 用下式確定： L 筒 = Lmax+L+t+s （ 41） 式中 Lmax— 鑄錠最大長(zhǎng)度，對(duì)型棒材（實(shí)心錠）為（ 3?4） D 筒 ；對(duì)管材（ 空心錠）?。?2?3） D 筒 ； L— 鑄錠穿孔時(shí)，金屬向后倒流所增加的長(zhǎng)度， mm； t— 模子進(jìn)入擠壓筒的深度， mm s— 擠壓墊片厚度，一般取（ ?） D 筒 ， mm,小型擠壓機(jī)取上限， 大擠壓機(jī)取下限。 取 Lmax=450mm， L=0mm， t=30mm， s=（ ?） D 筒 =30 L 筒 =Lmax+l+t+s=450+30+30=510mm 即 L 筒 =510mm 擠壓筒襯套的厚度的設(shè)計(jì) 擠壓筒襯套的層數(shù)越多，各層厚度比值越合理，則應(yīng)力就越小。擠壓筒各層襯套厚度尺寸一般靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步確定，然 后再進(jìn)行強(qiáng)度校核，一般 2 層擠壓筒內(nèi)襯套比 3 層的要厚的多，這對(duì)擠壓溫度高和速度快的重金屬有利，因?yàn)檫@樣可以使其溫度峰值平緩，有利于提高材料的耐回火的能力。 3 層襯套薄些，因而更換費(fèi)用低，而且彈性好易裝配，所以先試取 3層襯套。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，各層套筒在式（ 42）范圍內(nèi)較合適。 30310032104 ~ 50 .0 7 1 .1 50 .1 1 .2dddddddddd?????????????? （ 42） 取 4dd03 ? 、 5dd03 ? ， d。 =125mm 代入計(jì)算得， d0=125mm， d1=178mm，d2=286mm， d3=500mm 因此所設(shè)計(jì)的三層套擠壓筒見 圖 41 所示 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 41 三層套擠壓筒 擠壓筒配合公盈之確定 在中小型擠壓機(jī)上主要采用圓柱形內(nèi)套， 20MN 以上的擠壓機(jī)采用圓錐形內(nèi)套，最近幾年來(lái)大型擠壓機(jī)上也普遍采用圓柱形內(nèi)套。圓柱形內(nèi)套易于加工簡(jiǎn)單、方便、易測(cè)量尺寸、更換襯套時(shí)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，但更換或損壞時(shí)退 套較困難。圓錐形襯套（錐度一般為 oo3 ~5 ）便于更換，損壞時(shí)易于從擠壓筒中退出，甚至在有的擠壓機(jī)上可以直接裝上或卸下內(nèi)套，而不需要將外套從擠壓筒支架內(nèi)取出，這可大大節(jié)省停工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，但錐面不易加工，其平直度難保證。 擠壓筒的裝配是熱裝形式組合，多層之間都應(yīng)選一定的過盈值，過盈值選擇合適，可使擠壓筒的使用壽命大大提高。 （ 1） 應(yīng)該力求使每層套中的等效應(yīng)力 “ ?”最大值盡可能接近，且不超過材料的許用應(yīng)力值（ H13 鋼在 450?C 時(shí)為 1000PMPa）； （ 2） 合理的過盈值與擠壓筒的比壓、厚度、層次等因素有關(guān)，擠壓筒的比壓越大，過盈值也應(yīng)選大些。，但由過盈值引起的熱裝應(yīng)力以不超過擠洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 壓筒工作時(shí)最大單位擠壓力的 70?為宜。但，過盈值過小，不能有效降低等效應(yīng)力值，對(duì)圓柱形筒有時(shí)會(huì)產(chǎn)生脫套。 （ 3） 不同尺寸的裝配過盈值可按裝配處直徑的 1/400?1/500 來(lái)選取。 表 41 幾種擠壓筒的最佳過盈值 擠壓筒結(jié)構(gòu) 配合直徑 /mm 過盈值 雙層套 200?300 310?500 510?700 ? ? ? 三 層套 800~1130 1600~1810 ~ ~ 四 層套 13130 1500 1810 ~ ~ ~ 擠壓筒的熱裝配 裝配時(shí)將外套加熱，使其內(nèi)徑產(chǎn)生膨脹，然后裝入內(nèi)套，待冷卻后兩套之間緊密配合，并產(chǎn)生熱裝應(yīng)力，熱裝產(chǎn)生的應(yīng)力就是預(yù)應(yīng)力。 擠壓筒內(nèi)襯套與模具之間的配合方式，取決于擠壓的合金種類、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(lái)設(shè)計(jì)。他們的配合要保證模子在模座靠緊擠壓筒內(nèi)襯后能夠準(zhǔn)確的位于擠壓筒中心線 上和防止金屬?gòu)呐浜厦媪鞒?。在臥式擠壓機(jī)上，平面分流模擠壓型材時(shí)，一般采用平封方式，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。采用平封時(shí)，應(yīng)保證擠壓筒與模座接觸面積上的單位壓緊力比作用在擠壓墊片上的單位壓力大 10%左右 。 擠壓軸的設(shè)計(jì) 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)等諸因素有關(guān)，一般可洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 分為以下幾