棒材挤压课程设计

第一章 坯料及工艺参数的确定

1.1 坯料的选择

坯料尺寸的确定十分重要，坯料尺寸的选择是否合理，直接影响到挤压制品的质量、成品率、生产率等技术经济指标。坯料尺寸（直径和长度）越大，制品越长，从而使切头尾、切压余的几何损失和挤压周期内的辅助时间所占的比例降低，对压余所导致的金属几何损失，增大直径或者增加长度对成品率的影响不同。坯料体积一定时，增大直径和减短长度使几何损失增加，减小直径增加长度，几何损失减小。

（1）坯料直径m D 的确定

选择坯料直径时，一定要在满足制品断面机械性能要求和均匀性要求的前提下，尽可能采用较小的挤压比。

查热挤压各种金属材料时的工艺参数值表可知，黄铜棒（DIN_CuZn40Pb2）的挤压比)400~300(~10=λ，选取70=λ，因为

22

220m

m

m m d D d D F F ===ππλ （1-1） 式中，m D —坯料直径，mm ；m d —挤压制品的直径。

由上式，坯料的直径为

m m d D λ= （1-2） 已知制品直径mm 12φ，故有

mm mm D m 4.1001270=⨯=

圆整，取mm 100=m D 。 （2）坯料长度的确定

在实际生产中，坯料一般是圆柱形的，在挤压有色金属时，坯料长度为其直径的2.0~3.5倍。

本设计取坯料长度m H 为其直径的3倍，即坯料长度m H 为300mm 。 1.2 挤压工艺参数的确定 1.2.1摩擦系数的确定

摩擦系数对挤压有着重要的影响，对挤压力的影响最为显著。根据设计要求，故挤压垫与坯料之间的摩擦系数可取0.5，挤压筒与坯料之间的摩擦系数为0.2，挤压模与坯料之间的摩擦系数为0.2。

1.2.2挤压杆速度的确定

挤压时的速度一般可分为三种：挤压速度；金属流出速度；金属变形速度（也称变形速率）。通常挤压速度越大，不均匀性流动加剧，附加应力增大，在挤压制品上会引起周期性周向裂纹或破裂。挤压速度的影响通过以下三个方面起作用：第一，挤压速度高，流动更不均匀，副应力增大；第二，挤压速度提高来不

及软化，加快了加工硬化，使金属塑性降低；第三，挤压速度的提高，增加了变形热效应，是铸锭温度上升，可能进入高温脆性区，降低金属加工塑性。

综上所述，挤压速度的确定需在一个允许的范围内(如下表1-1所示)，因此在黄铜的允许挤压速度范围内本设计取挤压速度值为501s mm -⋅。

1.2.3挤压温度的确定

确定挤压温度的原则与确定热轧温度的原则相同，也就是说，在所选择的温度范围内，保证金属具有良好的塑性及较低的变形抗力，同时要保证制品的获得均匀良好的组织性能等。根据设计要求及“三图”（合金的状态图、金属与合金的塑性图、第二类再结晶图）原则，可取挤压温度为590℃。 1.2.4 定径带长度的确定

定径带是用以稳定制品尺寸和保证制品表面质量的关键部分。如果定径带过短，则模子易磨损，同时会压伤制品表面，导致出现压痕和椭圆等缺陷。但是，如果定径带过长，又极易在其上粘结金属，使制品表面上产生划伤、毛刺、麻面等缺陷，而且挤压力将升高。

结合设计要求，本设计取定径带长度为40mm 。 1.2.5工模具预热温度的确定

工模具预热的目的：使挤压坯料放入模具时温降不致过大，以免使塑性降低，变形抗力增加；同时避免坯料中心的温差过大，增加变形的不均匀性；减小模具与坯料的接触温差。

除了坯料在挤压前加热以外，挤压模，挤压垫及挤压筒在挤压前均要进行预热。预热温度一般在150~300℃，应按挤压坯料的温度作调整。由已给条件知，工具模预热温度为C o 300。

第二章 模具尺寸的确定

2.1 工模具尺寸的确定

根据挤压机的结构、用途以及所生产的制品类别的不同，挤压工具的组成和结构形式也不一样。挤压工具一般包括：模子、挤压垫、挤压杆和挤压筒。此外，还包括其他一些配件如：模垫、支撑环、压力环、冲头、针座和导路等。本设计主要针对挤压筒、挤压模、挤压垫进行结构及尺寸的设计。选择模具与坯料部分尺寸，并根据给定的主要尺寸，运用Auto CAD 绘出挤压过程平面图形并设计挤压工艺参数。 2.1.1 挤压示意图

本设计的挤压制品是mm 12φ的黄铜棒，挤压示意图如图1所示。

2.1.2挤压筒尺寸的确定

根据设计任务书可知，挤压制品的直径m d 为mm 12φ，坯料的规格为mm 300100⨯φ，坯料直径mm 100=m D ，长度mm 300=m h 。 （1）挤压筒内径1d 的确定

挤压筒内径根据挤压合金的强度、挤压比和挤压机能确定的。筒的最大直径

图1-1 挤压示意图

应能保证作用在挤压垫上的单位压力不低于金属的变形抗力。显然，筒径越大，作用在垫上的单位压力就越小。再根据产品品种、规格确定筒的内径尺寸。 挤压筒内径1d 可按间隙值计算

D D d m ∆+=1 (2-1)

式中，m D —坯料的外径，mm ； D ∆—是坯料顺利进入又不产生纵向裂纹的间隙值，mm ，如表2-1所示。

因为挤压示意图所给挤压为卧式挤压机，坯料直径为mm 100φ，故可知挤压筒直径在mm 100≤范围内，即可知间隙值mm D 3~1=∆,取mm D 2=∆。挤压筒内径1d 为

mm d 10221001=+=

（2）挤压筒外径1D 的确定

根据经验，一般挤压筒外径1D 是挤压筒内径1d 的4~5倍，故

mm 510~408102)5~4()5~4(11=⨯==d D

本设计取1D =450mm 。

（3）挤压筒长度t L 确定

挤压筒长度可按如下公式进行计算

321l l l L t ++= (2-2)

式中，1l —挤压垫进入挤压筒的深度，mm ； 2l —挤压垫的厚度，mm ； 3l —坯料的长度，mm 。

表2-1 筒、锭间隙选择