【正文】 再次感謝幫助過我的老師和同學們！祝你們工作順利，萬事如意。畢業(yè)設計中我學到了很多，除了對擠壓工模具設計方面有了更深入的認識，更好的運用自己所學知識來解決問題。其次要感謝悉心指導我的李月麗老師，設計遇到困難時，李老師都為我細心講解，這使我茅塞頓開，很多問題迎刃而解。首先感謝學校，學校豐富的教育資源為我們提供了及時的幫助?？粗磳⒔桓宓脑O計，心情一片舒暢。Metiall 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，1992，26：1813加深對所學專業(yè)知識的理解和運用，為以后工作打下堅實的基礎。畢業(yè)設計是對自己在大學四年所學知識的一次溫故知新，從中能知道自己一些知識的片面和不足，通過借閱書籍，也可以學到一些新的認識。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、實心擠壓墊片、實心擠壓軸等。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。本次設計型材斷面比較復雜，外接圓直徑為115mm，屬于典型的空心型材級。（3）工藝計算：坯料尺寸、擠壓力的計算，擠壓機的選擇和壓力中心的計算。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，擠壓工藝的特點及研究課題的目的和意義。 經(jīng)過校核后，模具符合要求，運用Pro/E軟件畫出三維實體圖，模具上下模實體圖如圖410和圖411所示。所以。因此必須進行壓縮強度校核。圖49 擠壓墊尺寸圖 擠壓墊的強度校核 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)擠壓時間等有關(guān)。這里取15mm。一般情況下，擠壓墊工作帶厚度取。過厚，較笨重，浪費鋼材；過小容易變形和損壞。擠壓墊片內(nèi)徑尺寸和擠壓軸外徑相同。對于臥式擠壓機，～，這里取。 擠壓墊片尺寸的確定 實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的技術(shù)特性、能力和筒徑均有關(guān)系。 在擠壓鋁合金時，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。 實心軸的斷面性矩 （418） 擠壓筒外徑是D外 =136mm代入公式可得，所以擠壓軸安全。 （2）穩(wěn)定性的計算 用歐拉公式校核其穩(wěn)定性 （416）式中 P—擠壓機名義壓力，MN； N—強度安全系數(shù)（~），；—許可的最大臨街載荷，MN。表43 常用實心擠壓軸的設計尺寸擠壓機能力/MN擠壓筒直徑/mm擠壓軸尺寸D/mmL/mm/mm1403001020509011529587510458952957802530 本次設計尺寸如圖49所示。查表43得，擠壓筒直徑為140mm時，對應的，軸座與軸桿間的銜接角度為90176。為了便于出入擠壓筒，一般比小2~20mm。本次是型材擠壓，所以采用實心擠壓軸。其結(jié)構(gòu)形式與擠壓機主體設備的結(jié)構(gòu)、擠壓筒形狀和規(guī)格、擠壓方法、擠壓產(chǎn)品種類以及擠壓過程的力學狀態(tài)等諸因素有關(guān)，一般可分為以下幾類：（1） 按擠壓機結(jié)構(gòu)可分為無獨立穿孔系統(tǒng)擠壓機用的實心擠壓軸，以及帶獨立穿孔系統(tǒng)擠壓機用的空心擠壓軸；（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。所以擠壓筒的強度校核符合要求。 由上式可以看出，在擠壓筒內(nèi)表面上（)出現(xiàn)最大應力值，用表示擠壓筒的壁厚系數(shù)，那么 （413）那么，整個擠壓筒上的最大允許應力為： （414）已知，所以。 本次設計中，裝配時半徑為224mm，裝配結(jié)構(gòu)為兩層。擠壓筒的比壓越大，過盈值也應選大點。過盈值選擇合適，可使擠壓筒是使用壽命提高3~4倍。擠壓筒的各層套尺寸如圖48所示。但是在生產(chǎn)實踐中，考慮外層套里有加熱空以及鍵槽等而引起的強度降低，各層直徑比應該保持為：（，分別表示從里向外各襯套的內(nèi)徑）。（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。本次采用的是平封方式。 平面模、平面組合模擠壓棒、型材和壁板時，一般采用平封。 （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)點是加工容易，操作簡單，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。 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設計[6]。 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]。 一般采用裝在擠壓筒襯套中的電感應器加熱和電阻絲外加熱器加熱這兩種方式對擠壓筒進行保溫加熱。為了促進擠壓金屬的流動均勻性和避免擠壓筒受到劇烈的熱沖擊，擠壓筒在工作前應進行預加熱，在工作時應保溫。由于各成套間的預緊壓應力的作用，使應力分布越趨均勻。擠壓筒襯套的成數(shù)應根據(jù)其工作內(nèi)套的最大壓力來確定。 計算可知，所以抗剪強度符合要求。 由圖42可知。本次取1000MPa。所以抗彎強度符合要求。 所以。所以。 抗彎強度校核 從抗彎強度校核公式可推導出計算模子分流橋最小高度的公式： (48)式中 —模子危險斷面處得計算厚度，即分流橋的計算高度，mm； — 分流橋兩橋墩之間的距離，mm； —最大單位壓力，； —模具材料在工作溫度下的許用彎曲應力，3Cr2W8V鋼在450~500℃時，取，本次取900。要針對模子的分流橋進行強度校核，主要校核由于擠壓力引起的分流橋彎曲應力和剪切應力。所以為了安裝和調(diào)整方便，模具的厚度尺寸應盡可能系列化，便于管理和使用，一般模具的厚度按下述數(shù)值（單位：mm）選用：20,25,30,40,50,60,70,80,90,100,110對于推拉窗6063鋁合金型材熱擠壓，綜合上述分析，取上模的厚度為80mm，模芯長度是24mm，因此，可取下模厚度為40mm，故模具的組裝厚度：H=80mm+40mm=120mm。在保證模具組件有足夠的強度的條件下，模具的厚度應盡量減薄，規(guī)格應盡量減少，其強度主要靠模墊和其它支承環(huán)來保證。對于斷面比較復雜的型材模具外徑可按經(jīng)驗公式確定： （47）型材的外接圓直徑，D=~，這里取150mm。結(jié)構(gòu)如圖47所示。本次設計故采用斜空刀型，為了防止模具出口部位劃傷模具表面，也可以設計成錐體出口，錐度為2176。這里取5mm。 （3）與空心部分相接的實心?？撞糠值墓ぷ鲙?，與分流孔的大小，形狀和分布有關(guān)，橋底及入料不直接流入的?？坠ぷ鲙?倍厚度加1mm,。 （2）型材空心部分工作帶與通位長度了L有關(guān)，當L=15~20mm時，工作帶長度為2t+1+。 （1）橋底入料困難處工作帶長度為型材壁厚的兩倍,即2t=。根據(jù)上面公式，計算模孔尺寸如圖46所示：圖46 ?？壮叽鐖D 模孔工作帶長度的確定確定平面分流組合模的模腔工作帶要比平面模要復雜的多，因為確定不僅要考慮型材壁厚差與距擠壓筒中心的遠近，而且必須考慮?？妆环至鳂蛘诘那闆r以及分流孔大小的分布。一般情況下，?？淄庑纬叽鏏可按下式確定： (45)式中 —制品外形的公稱尺寸； —經(jīng)驗系數(shù)，~。 平面分流模生產(chǎn)的產(chǎn)品，絕大多數(shù)為民用空心型材和管材。由于所設計的型材外接圓直徑大斷面較復雜，所以用蝶形焊合室如圖45所示。表41 焊合室高度與擠壓筒直徑的關(guān)系表擠壓筒直徑/mm95~150150~200200~280300~500500以上焊合室高度/mm10~1520~2530~3540~5040~80 圖44 模芯尺寸圖 焊合室的選擇 焊合室能把分流孔流出來的金屬焊合匯集在一起，重新焊合起來形成以模芯為中心的坯料。 模芯的總長度由焊合室高度、?？坠ぷ鲙чL度、模芯伸出?？组L度之和來確定，焊合室高度查表41可取為15mm；?？坠ぷ鲙чL度取3mm；除?？坠ぷ鲙c模芯工作帶相配合時，~，此外，模芯還應當流出長度余量：對小噸位擠壓機它要超出模芯工作帶1~3mm，取6mm。本設計型材內(nèi)孔尺寸b20mm，因此采用凸臺式模芯。模芯的定徑有凸臺式、錐臺式和錐式三種。模芯（舌頭）相當于穿孔針，其定徑?jīng)Q定制品的內(nèi)腔形狀和尺寸，其結(jié)構(gòu)直接影響模具強度、金屬焊合品質(zhì)和模具加工方式。因此，分流橋的高度往往是分流模經(jīng)過強度計算后確定的，選擇為80mm。 已知b=，根據(jù)分流孔的距離選擇橋?qū)払=45mm。因此本次設計采用矩形倒角，其倒角（焊合角）取為45176。本設計選擇的是固定式分流橋。圖41 部分分流孔的排列、大小、形狀 圖 42 分流孔的形狀和尺寸 圖43 分流橋的形狀和尺寸 分流橋的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸對金屬流動速度、焊合質(zhì)量、擠壓力大小和模具強度都會產(chǎn)生明顯的影響。并且分流孔兩平面間的夾角取90176。由公式（42）知：mm。則每個分流孔面積可計算為： （3）分流孔位置的確定分流孔布置時不能太靠近模具邊緣，也不能靠近擠壓筒中心。本設計型材斷面形狀較復雜且不對稱，本設計用4個分流孔。分流孔斷面形狀有圓形，腰子形，扇形，異形等。外錐度為3~6176。分流孔總面積： 。對于擠壓空心型材，的一般取值范圍是10~30。（1）分流孔的面積分流孔是平面分流組合模的基本結(jié)構(gòu)部分，在模子平面上的合理布置，對于平衡金屬流速、減少擠壓力促進金屬流動和焊合，提高模具壽命等都有一定的影響。對非對稱空心型材或異型材，應盡量保證各部分的分流比基本相等，或型材斷面積稍大部分的K分值略低于其他部分的K分值，此外，分流孔的布置應盡量與制品保持幾何相似性。如圖31所示。利用Auto CAD軟件找型材的壓力中心。擠壓筒直徑為140mm，型材最大外接圓直徑115mm。擠壓機的能力最大不超過15MN，常為610MN，主要用作生產(chǎn)尺寸不大的管材和空心制品。后者是為了保證擠出的管子平直和圓整，以便隨時的酸洗、冷軋或帶芯頭拉拔等。最常用的臥式擠壓機的能力為850MN。（2）為了實現(xiàn)機械化自動化等特點，使各種機器放在同樣的平面；（3）可制造與安裝大型擠壓機，減少建筑施工困難和投資，同時制品的規(guī)格不受限制，因為是在地面上水平出料；（4）擠壓機的運動部件，容易磨損，很難保持原來的精確度，機器也會受熱變形，因而易導致擠壓中心失調(diào)；（5）擠壓機器設備的占地面積大； 臥式擠壓機按其擠壓方法又可分為正向擠壓機、反向擠壓機和聯(lián)合擠壓機三種類型。 液壓傳動的擠壓機按其總體結(jié)構(gòu)形式臥式擠壓機和立式擠壓機。但是機械擠壓機的擠壓速度是不斷變化的，對于工模具的使用壽命、制品性能的均勻性都有很大的影響，因此應用有限。 將以上公式整理后，得皮爾林擠壓力計算公式： （317）通過以上各參數(shù)說明，計算得各參數(shù)值為：（1）；（2）=；（3）=；（4）；（5）；（6）； (7)；（8） α=900（9） ；（10）（11）=3mm；（12）=；（13） 由上面（318）公式計算得擠壓力：擠壓機按其傳動類型可分為2類：機械和液壓。 ⑤—坯料的抗拉強度，查熱加工時有色金屬與合金的抗拉強度表[1]得到6063合金在450℃時的抗拉強度為。 ③i=lnλ，其中λ為擠壓系數(shù)； ④金屬在塑性變形區(qū)壓縮錐內(nèi)各處的塑性剪切應力難以精細確定，一般用變形區(qū)內(nèi)平均塑性剪切應力表示，即取變形區(qū)壓縮錐入口的值與變形區(qū)壓縮錐出口的值的算術(shù)平均值，計算公式如下： （36）