型材模具课程设计

第一章模孔布置

1.模具的外形尺寸

①模具外形D

模子外圆直径主要依据挤压机吨位和挤压筒大小、模孔的合理布置及制品尺寸来确定，并考虑模具外形尺寸的系列化，便于更换、管理，一般一台挤压机上最好只有1~2种规格。型材部分模具外形尺寸如下所示：

表1-1 型材、棒材用部分模具外形尺寸

挤压机能力/MN

模具外形尺寸

D1D2H （°）h h1

11.76 148 150.6 30 3 2~3 1.5 148 152.5 40 3 2~3 1.5 148 154.5 70 2 2~3 1.5

19.6 200 203.4 40 3 3~4 1.5 200 204.5 60 3 3~4 1.5 200 207.5 80 3 3~4 1.5

49 265 275.5 60 8 4~8 2.5 350 370.9 60 9 4~8 2.5 350 324.6 70 10 4~8 2.5 350 384.4 70 10 4~8 2.5

又因为挤压筒的内径为200mm，挤压机能力为19.6MN，则选取D=200mm

②在挤压机设计时，通常选取单位压力位1000MPa时的挤压筒D t作为基本参数来确定模具的厚度，其关系为：

H=（0.12~0.22）D t

所以H=（0.12~0.22）D t=0.12~0.22）³200=24~44mm

又因为模子厚度主要是根据强度要求及挤压机吨位来确定，在保证模具组件（模子+模垫+垫环）有足够强度的条件下，模子的厚度应尽量薄。一般H=25~80mm，80MN以上吨位挤压机取80~150mm。模具厚度也应系列化。

所以取H=40mm

2.模孔的合理配置

单孔挤压时的模孔布置

①具有两个以上对称轴的型材，型材的重心布置在模子中心

图1-1

图1-1

②具有一个对称轴，如果断面壁厚差不大，应使型材的对称轴通过模子的一个坐标轴，使型材断面的重心位于另一个坐标轴上。

图1-2

图1-2

③对于非对称的型材和壁厚差别很大的型材，将型材重心相对模子中心偏移一定距离，且将金属不易流动的壁薄部位靠近模子中心，尽量使金属在变形时的单位静压力相等。

图1-3

④壁厚差不太大，但断面较复杂的型材，将型材断面外接圆的圆心布置在模子中心。对于挤压比很大，金属流动困难或流动很不均匀的某些型材，可采用平衡模孔或增加工艺余量的方法。

图1-4

因为所要设计的模具只具有一个对称轴，且断面壁厚差不大，符合第二种情况，则应使型材的对称轴通过模子的一个坐标轴，使型材断面的重心位于另一个坐标轴上。模孔布置如下图所示：

图1-5

第二章 设计工作带长度

在设计某一型材模时，由于部分壁厚均匀，故不能采用等长的工作带，而采用不等长工作带来达到调整金属流速的目的。其原则是型材断面厚壁处的工作带长度应大于薄壁出的工作带长度，即比周长（面积与周长之比）大的部分工作带长度要小于比周长小的部分的工作带长度，这样就可以利用工作带的摩擦阻力差别对各部分金属的流速的影响来实现调速的母的。

对于宽厚小于30的型材或最大宽度小于挤压筒内径1/3的型材，可以按以下算式计算模孔的工作带长度。

h 1/h 2 = s 1/s 1

或 h 1/h 2 = z 2/z 1 式中： h 1、 h 2—截面F 1、F 2处工作带长度； s 1 、s 2 —截面F 1、F 2处壁厚；

z 1 、z 2—截面F 1、F 2处的比周长。

计算时，先根据经验给出型材壁最薄处的工作带长度h 1，再计算出壁厚出的 h 2。

表2-1 模孔工作带最小长度数值/mm

则所要设计的模具各部分的工作带如下图F 1、F 2、F 3、F 4

挤压机能力/MN 122.5 49 34.3 15.794~19

.8 5.88~12.2

5 模孔工作带最小长度

/mm 5~10 4~8 3~6 2.5~5 1.5~3 模孔空刀尺寸/mm

3

2.5

2

1.5~2

0.5~1.5

图2-1

把型材断面按壁厚尺寸不同分成4个部分，计算各部分的工作带长度。由上表可得型材壁最薄处的工作带长度h F1的范围为 2.5~5mm，取h F1=5mm，由以上公式计算可得h F2=6mm，h F3=h F4=9.3mm.

按上述计算方法确定了不同壁厚处的工作带长度后，还需按同心圆规则进行修正，最终确定距离模子中心不同部位的工作带长度。

同心圆规则：

a、先以整个型材断面上金属最难流出处为基准点，该处的工作带长度一般可取该处型材壁厚的1.5 ~ 2倍。

b、与基准点相邻区段的工作带长度可为基准点的工作带长度加上1㎜。

同心圆规则图示：

图2-2

c、当型材壁厚相同时，与模子中心距离相等处其工作带长度相同；由模子中心起，每相距

10㎜（同心圆半径）工作带长度的增减数值可按下表进行确定。

d、当型材壁厚不相同时，模孔工作带长度的确定除应遵循上述规则外，还需依靠设

计者的经验进行恰当确定。

模孔工作带长度增减值如下表所示

表2-2 模孔工作带长度增减值/mm

型材断面壁厚 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 10

每相距10mm（同心圆

半径）工作带长度增减

0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 1.1

值

依据复合同心圆规则，结合上述计算，设计型材模孔各部位工作带长度

图2-3

模孔各部位的工作带长度为：