挤压模具课程设计资料讲解

挤压模具课程设计课题挤压模具课程设计学生姓名孙天宇 1110121103汪浩 1110121104王朝 1110121105王青 1110121106王显 1110121107王业伟 1110121108 院别机械工程学院专业班级11材控（2）班指导教师张红云、张金标、刘建二0一四年十月课程设计任务书机械工程学院11材控班指导教师：张红云，张金标，刘建。

设计课题：挤压模具设计一、设计条件：在19.6MN挤压机的Φ200mm挤压筒上生产出下列条件的合格型材，设计出相应的型材模具。

1.单模孔模具生产如下图型材。

（1,2，3组同学设计）2.双模孔生产ф12mm的圆棒材。

（4,5,6组同学设计）3.三模孔生产ф8mm的圆棒线材。

（7,8,9组同学设计）4.四模孔生产ф6mm的圆棒线材。

（10,11,12组同学设计）5.双模孔生产3*5扁线材。

（13,14,15组同学设计）6.四模孔生产3*5扁线材。

（16,17组同学设计）二、设计内容：1.模孔布置。

2.设计工作带长度。

3.型材模孔尺寸设计。

4．模子强度校核。

5.画出模具图。

三、设计时间：2014年12月27日至10月31日四、设计地点：实验楼C楼501,502五、分组情况：目录第一章概述 ........................................ 错误!未定义书签。

第二章坯料选择 . (6)2.1坯料尺寸计算 (6)2.2挤压比的计算 (6)2.3挤压机的选择 (7)第三章模孔布置 (8)3.1模孔的布置 (8)3.2工作带长度的确定 (9)3.3模孔尺寸的确定 (10)3.4模孔出口尺寸确定 (10)第四章模具外形尺寸设计 (11)4.1模角 (11)4.2模子的外形尺寸 (11)4.3入口圆角半径r (12)4.4挤压模结构形式与模具外形锥度 (12)4.5模具材质的选取 (12)第五章强度校核 (14)第六章绘制模具图 (15)设计小结 (16)参考文献 (22)第一章概述本次设计主要是在给定挤压筒和挤压机的条件下，设计挤压出3 5mm的扁线材所用的双模孔模具。

在此次设计中，本组以黄铜为例，对模孔的布置，工作带长度，模孔的尺寸以及模具外形尺寸的进行确定的设计，并对模子的强度进行校核以及绘制各种模具图；此次的课程设计是对我们所学的专业知识进行的一个总结，对我们以后的学习和工作具有一定的指导意义，同时通过对模具的设计还可以让我们进一步了解挤压模具的工艺过程，通过查阅更多的资料，能够开阔我们的视野和见识，提高我们将理论运用于实践的能力。

黄铜是铜与锌的合金。

最简单的黄铜是铜-锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜，改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。

黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。

铅黄铜即我们通常所说的易削国标铜。

加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。

铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。

三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。

含锌低於36％的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30％的黄铜常用来制作弹壳，俗称弹壳黄铜或七三黄铜。

含锌在36～42％之间的黄铜合金由和固溶体组成，其中最常用的是含锌40％的六四黄铜。

为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。

在铜合金的热挤压过程中，对金属流动性的影响除挤压温度外，挤压载荷、热加工特性、合金的组织与性能都对铜在挤压筒中的流动情况产生影响。

对于塑性很差的低塑性铜合金，可以进行二次挤压成型的方法。

铜合金的热挤压有时需要有润滑剂，润滑剂可以减少摩擦力和温度损失，但要考虑到润滑剂对制品表面质量的影响。

铜合金的毛坯加热温度应根据合金的性能、铸锭和被挤压制品的尺寸和挤压设备能力来确定。

第二章 坯料选择2.1坯料尺寸计算2.1.1锭坯直径计算计算锭坯直径时，应综合考虑挤压筒直径、锭坯直径偏差量、加热膨胀后仍能顺利进入筒内等因素。

由于本设计挤压圆棒线材，所以坯料可选择为圆锭。

为使坯料加热后能顺利装入挤压筒内，坯料直径与挤压筒内径应有一定间隙，此时，坯料直径可用下式来预选：D D D p ∆-=00D —挤压筒直径，D ∆—使锭坯顺利进入又不产生纵向裂纹的间隙值。

表2.1筒、锭间隙选择由挤压筒直径为200mm ，则mm D 5=∆，mm D D p 19010200520=-=⨯-=。

为保证加热后顺利进入筒内，把挤压筒截面积与锭坯截面积之比称为填充系数c λ。

cD D λ0=，则11.1=c λ，在1.07—1.15之间，符合要求。

2.1.2锭坯长度计算长度一般为直径的2.5—3.5倍。

mm mm D L p 600665475)5.35.2(取-=-=。

2.2挤压比的计算在挤压生产中，金属的变形量大小常用挤压比λ或加工率(ε)来表示。

挤压比甚至挤压成形前锭坯充满挤压筒时的断面积与挤压成形后制品断面积总和之比值，以λ表示：fn F t⋅=λ 式中n —模孔数；挤压比。

—挤压筒的面积，—单孔制品的面积，—λ;;22mm F mm f t 7.10465321002=⨯⨯⨯=πλ。

设计原则有利于查资料可知，λ取10~400较为合适，而所求得的挤压比λ大于标准值，故需要设计导流腔。

导流腔的金属预分配和调整金属流速。

一般来说，导流腔的轮廓尺寸应比型材外形轮廓尺寸大6~15mm ，导流孔的深度可取15~25mm ，导流孔的入口最好做成3°~15°导流角，导流模腔内的各点应均匀圆滑过渡，表面应光洁，以减小摩擦阻力。

故可选取导流腔的轮廓尺寸为10⨯12mm ，导流孔的深度可取20mm 。

2.3挤压机的选择卧式挤压机按其挤压方法又可分为正向挤压机、反向挤压机和联合挤压机三种类型。

挤压机的技术特性主要包括：挤压力、穿孔力、挤压杆的行程与速度、穿孔针的行程与速度和挤压筒的尺寸等。

最常用的卧式挤压机的能力为8-50MN 。

立式挤压机的主要部件的运动方向和出料方向与地面垂直，所以占地面积小，单要求较高的厂房和较深的地坑。

后者是为了保证挤出的管子平直和圆整，以便随时的酸洗、冷轧或带芯头拉拔等。

因运动部件垂直地面移动，所以磨损小，部件受热膨胀后变形均匀，挤压机中心不易失调，管子偏心很小。

挤压机的能力最大不超过15MN ，常为6-10MN ，主要用作生产尺寸不大的管材和空心制品。

由于本设计选用19.6MN 的挤压机，所以为卧式挤压机。

第三章 模孔布置3.1 模孔的布置采用多孔棒材模时，金属流动要比单孔模均匀，故可以减少中心缩尾形成的几率。

但是，如果模孔排列不当，会使挤出的制品长短不齐，增加几何废料，恶化表面质量；如果模孔靠近挤压筒边缘，也会使制品表面产生起皮、分层等缺陷。

此外，多模孔过于靠近挤压筒边缘时由于内侧金属供应量大、流动速度快，而外侧由于金属供应量不足，流动速度慢，会造成制品出现外侧裂纹；当模孔太靠近挤压筒中心时，外侧金属供应量大与内侧，则制品易出现内侧裂纹。

应将多孔模模孔的理论重心均匀的分布在距模具中心和挤压边缘有适当距离的同心圆周上。

多孔模的同心圆直径D 心与挤压筒直径Dt 之间的关系可以按以下的经验公式来确定。

[])2(1.00--=n D D α心式中：心D —多孔模模孔断面重心分布的同心圆直径；0D —挤压筒内径，n —模孔数目， α—经验系数，一般可取2.5～2.8，n 值较大时取下限，挤压筒内径大时取上限，一般取2.6。

代入数据，求得D 心=200/[(2.5～2.8）-0.1(2-2)]=71.43～80，取心D =80mm 。

为了延长模具的使用寿命，模孔离模具外径圆周的距离和模孔之见的距离都应保持一定的数值，这个数值与挤压机的大小有关。

对于49MN 以下的挤压机，这个距离可取15~50mm ；对于大型挤压机，应加大到30~80mm ，如下表所例的经验数据，以供参考。

结合所给出的挤压机为19.6MN ，挤压筒直径为200mm ，以及表3-1的数据可选模孔间距离为25mm<80mm 。

表3.2模孔与挤压筒壁间的最小间距实际距离为（200-80）/2=60>(30~40),符合，则mm D 80 心。

模孔布置如图：图（a ） 图（b ）由于受重力的作用，图（b ）中下边模孔挤出的制品长度比上边的长，则选取图（a ）方式布置。

3.2工作带长度的确定工作带又称定径带，是模具中垂直模具工作端面并保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段，也是模孔重要的组成成分。

正确选择工作带长度h 有利于提高挤压制品质量与金属流动的均匀性。

工作带长度h 的选择应根据挤压机的结构形式(立式或卧式)、被挤压的金属材料、制品的形状和尺寸等因素来确定。

若工作带长度h 太长，则挤压金属材料易粘结在工作带表面，使制品表面出现划伤、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷，同时增大模具与被挤压金属的摩擦力，金属流速变慢，增大挤压力等现象；若工作带长度h 过短，则会加快模孔的磨损，使制品尺寸不稳定，出现超差现象，且因金属流速较快致使制品断面各部分金属流动不均匀而形成波浪、扭拧、弯曲等缺陷。

工作带长度h 的确定原则如下：1）工作带的最小长度，应按照挤压时能保证制品断面尺寸的稳定性和工作带的耐磨性来确定。

一般最短1.5~3mm 。

2）工作带的最大长度，是按照挤压时金属与工作带的最大有效接触长度来确定。

铝及铝合金一般最长不超过15~20mm 。

3）挤压型材的模具工作带长度取值时，应视情况不同而有所区别。

通常情况下，一些简单断面实心型材，如壁厚角形、丁字形、工字形之类，模孔各部位的工作带长度可以是相同的，一般取值为2~8mm ；而对于建筑型材，因挤压比大，挤压速度快，制品长度较长，即使是等截面等壁厚的情况，模具工作带取值也应不相同，要参照生产实际经验确定。

金属种类轻金属 紫铜，青铜，黄铜白铜，镍合金稀有金属 钢本设计为挤压黄铜，因而模孔工作带长度h 为8～12mm ，取h=10mm 。

3.3模孔尺寸的确定模子工作带直径与实际所挤压出制品直径并不相等。

在设计时应保证在冷状态下不超过所规定的偏差范围，同时又能最大限度的延长模子的使用期限。

通常是用裕量系数1C 来考虑各种因素对制品尺寸的影响。

为挤压不同金属与合金时的模孔裕量系数1C 的值。

模孔尺寸的确定可按下式计算：11)1(∆++=C A A m式中： —1C 裕量系数；—m A 型材的名义外形尺寸（指型材的宽高）； 。

型材外形尺寸的正偏差—1∆表4.2裕量系数1C本设计中为挤压黄铜圆棒材，故1C 取为0.015。

则模孔的宽A=5)015.01(+⨯=5.08mm ，取5.1mm 。

模孔的高A=3)015.01(+⨯=3.05mm ，取3.1mm 。