挤压模具设计思考题

挤压模具设计思考题
挤压模具设计思考题
1、基本概念
平模、锥模、正锥模、倒锥模、舌比、比周长、阻碍角、促流角、分流比、宽展量、宽展变形率、比压
正锥模：操作时顺着挤压方向装入模支承内，其锥角一般为1°30′~4°。

倒锥模：操作时逆着挤压方向装入模支承内，其锥角一般取6°。

舌比：包围的空间面积与开口宽度平方的比值。

比周长：型材断面周长（或某一部分的周长）与其所包围的截面面积的比值。

阻碍角：在型材壁较厚处的模孔入口侧做一个小斜面，以增加金属的流动阻力，该斜面与模子轴线的夹角叫阻碍角。

促流角：在型材壁较薄处的模孔入口端面处做一个促流斜面，该斜面与模子平面间的夹角叫促流角。

分流比：各分流孔的断面积(∑F分)与型材断面积(F型)之比。

宽展量△B ：铸锭经宽展变形以后的最大宽度B2与挤压筒直径D1之差。

宽展变形率δB：δB =（B2-B1）/B1×100% ，B2 、B1——宽展模出、入口宽度。

2、从模具的整体结构上可将挤压模具分成那几类，各自的主要用途
是什么？
答：按模具结构形式可分为：整体模、拆卸模、组合模、专用模具。

整体模：模子是由一块钢材加工制造。

广泛用于挤压铝合金型、棒、管材。

拆卸模：由数块拼装组成一整体模子。

用于生产阶段变断面型材。

模子是由大头和小头两部分构成。

而这两部分又分别由多块组装而成。

．挤压模具设计思考题
组合模：用于生产内径较小的管材、各种断面形状的空心型材。

专用模具——如水冷模、宽展模等等。

3、根据模孔压缩区的形状，可将挤压模具分那几种？最常用的是什么模子，主要用于挤压什么产品？
答：平模、锥形模、平锥模、流线形模和双锥模等；
平模：挤压铝合金型材、棒材，镍合金、铜合金管、棒材。

锥模：挤压铝合金管材，高温合金钨、钼、锆等。

4、分流模、舌型模都是用于挤压空心制品的，他们各自的优缺点是什么，适用于挤压什么产品？
答：桥模（舌形模）：所需的挤压力较小，焊合室中延伸系数大，主要用于挤压硬合金空心型材。

但挤压残料较多。

平面分流模：多用于挤压变形抗力低、焊合性能好的软合金空心型材。

残料较少。

5、平模和锥模各自有什么优缺点，适合挤压什么样的产品，为什么？答：平模：α=90°。

挤压时，可以，形成较大的死区，从而获得优
良的制品表面。

但是，倘若死区发生断裂时，则会在制品表面发生起皮或分层。

挤压力较大，特别在较高温度和高强度的合金是，模孔会因塑性变形而变小。

应用：挤压铝合金型材、棒材，镍合金、铜合金管、棒材。

锥模：当α=45~60°时，挤压力最小；当α=45~50°时，死区很小，甚至消失。

应用：挤压有色金属时通常选择α=60~65°。

挤压铝合金管材，高温合金钨、钼、锆等。

6、为下列铝合金挤压产品选择较合适的挤压模具：无缝圆管材、棒材、2A11、纯铝空心型材、）普通平面模直角型材、舌比较小的半空心型材（．
挤压模具设计思考题
硬铝合金空心型材（舌型模）、宽度等于挤压筒直径的排材（宽展模）
7、锥模设计时，如何选择模角？
答：锥模：当α=45~60°时，挤压力最小；当α=45~50°时，死区很小，甚至消失。

挤压有色金属时通常选择α=60~65°。

8、模具工作带的作用是什么？确定工作带长度的原则是什么？答：工作带的作用：稳定制品尺寸，保证制品表面质量。

工作带长度的确定原则：A、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。

B、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。

铝合金一般最长不超过15~20mm。

9、挤压模具设计时，为什么要设计入口圆角？
答：模孔入口圆角半径r的作用：防止低塑性合金挤压时产生表面裂纹；减轻金属在进入工作带时产生的非接触变形；减轻高温挤压时模子入口棱角被压秃而很快改变模孔尺寸。

10、在什么情况下要设计多孔模，多孔模设计时如何合理布置模孔？答：挤压直径较小的棒材、简单断面的小规格型材、线坯等时，为提高挤压机生产效率，避免挤压比过大引起挤压力过高或挤不动等，造成锭坯过短，成品率太低等，采用多孔模挤压。

布置：a、模孔布置在距模子中心一定距离同心圆上，且各孔之间的距离相等；b、孔与孔间、模孔边部距筒壁间应保持一定距离（见表5-2）。

同心D=D0/[a-0.1(n-2)] 有如下关系：D0与挤压筒直径D圆直径．
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11、在50MN挤压机直径为360mm的挤压筒上，挤压直径为40mm 棒材，合理的挤压比范围为10~15，模孔数目为多少合适？
答：
12、单孔型材模设计时，如何合理布置模孔？
答：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。

(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。

(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。

(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。

13、多孔型材模设计时，如何合理布置模孔？
答：多孔挤压时的模孔布置：挤压多孔型材时，模孔布置必须遵守中心对称原则，可以不遵守轴对称原则。

配置模孔时，型材断面上薄壁部分应向着模子的中心；对称性较好、壁厚差不大的型材，模孔的重心应均布在以模子重心为圆心的圆周上。

为了保证模子强度，多孔型材模的模孔之间也应保持一定距离。

为了保证制品的质量，模孔边缘与挤压筒壁之间的距离不能太小，避免制品边缘出现成层缺陷。

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14、多孔模设计时，为什么模孔既不能过于靠近边缘（挤压筒壁），也不能过于靠近模子中心位置？
答：因为会降低模子的强度和导致死区流动，从而恶化制品表面质量出现起皮和分层等缺陷。

15、多孔模设计时，为什么通常不在模子中心位置布置模孔？
答：模孔离模子中间的距离不同，金属流动速度有差异的现象，越靠近模子中心的金属越容易流动。

在制品表面的内侧出现裂纹。

16、不等壁型材模设计时，如何确定不同壁厚处的模孔工作带长度？答：当型材断面较复杂，仅依靠合理布置模孔难以消除金属流动不均时，可采用不等长工作带。

即：型材断面壁厚处的工作带长度大于壁薄处。

也就是说比周长小的部分工作带长度大于比周长大的部分。

17、在型材模具设计时，如何平衡模孔不同部位金属的流动速度？答：（1）合理布置模孔（2）确定合理的工作带长度（3）设计阻碍角或促流角（4）采用平衡模孔（5）附加筋条（6）设计导流模或导流腔
18、在槽形型材模具设计时，为什么型材模孔的角度应增大1°~2°，设计成91°~92°，而且型材底部的模孔尺寸应适当扩大
0.1~0.8mm？
答：在挤压时模子受压力后要产生弹性弯曲变形，会导致金属不能与工作带全部接触，因此对于易发生并口的角材，设计时模孔角度应增大1°~2°；对于易发生扩口的槽形型材，设计时角度应减小1°
~2°。

19、分流模主要由那几部分构成，焊合室的主要作用是什么？
答：平面分流组合模一般是由阳模（上模），阴模（下模），定位销，联结螺钉四部分组成。

焊合室是把分流孔流出来的金属汇集在一起重新焊合起来形成以模芯为中心的整体坯料，由于金属不断聚集，静压力不断增大，
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直至挤出模孔。

20、型材模孔设计时，模孔尺寸要比型材的名义尺寸大一些，这是
为什么？
答：因为考虑到型材和模子的冷却收缩；工作带在载荷作用下的畸变；由于不均变形引起的拉缩变形；因金属在流入模孔时不能急转弯而引起的非接触变形；型材在拉伸矫直时的断面尺寸收缩。

同时，还注意到在型材拉伸矫直时，无论在长度上，还是在断面上，各部分的变化是不同的。

21、分流模设计中，为什么要将模孔置于分流桥下面？如果模孔不
能完全被桥遮蔽，工作带尺寸如何确定？
答：从增大分流比、降低挤压力来考虑，分流桥宽度B应选择得小些，但从改善金属流动均匀性来考虑，模孔最好受到分流桥的遮蔽，则B应选择得宽些。

处于分流桥底下的模孔由于金属流进困难，作
为模腔工作带长度的最短处，此处工作带的长度可取型材壁厚的两倍。

壁厚较厚或金属容易流动和供料较充分的地方，工作带长度可适当加长。

暴露在分流孔中的工作带长度，可取桥下的2倍。

22、分流比大小对于挤压制品的焊合质量有何影响？为什么？
答：分流比K的大小直接影响到挤压阻力的大小，制品成型和焊合
质量。

K值越大，越有利于金属流动与焊合，也可减少挤压力。

因此，在模具强度允许的范围内，应尽可能选取较大的K值。

在一般情况下，生产空心型材时，取K＝10~30；生产管材时，取K＝8~15。

23、分流模设计时，模芯为什么要伸出模孔工作带一定长度？
答：模芯的长度宜短，稍伸出定径带即可。

过长易使管子偏心；过短则易对于大吨位挤压㎜；1 ~ 3对于小挤压机模芯可伸出模子定径带形成椭圆。

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机可伸出10 ~ 12㎜。

24、焊合室的大小、形状对挤压制品的质量有何影响？
答：圆形焊合室：在两分流孔之间会产生—个十分明显的死区，不仅增大挤压阻力，而且会影响焊缝质量。

蝶形焊合室：有利于消除这种死区，提高焊缝质量。

25、焊合室高度对制品的焊合质量有何影响？
答：焊合室高度：焊合腔的容积越大，焊合腔的截面积与制品断面之比越大，则焊合腔所建立起来的静水压力就越大；焊合室越深，金属在焊合腔中停留的时间也越长，因而，焊接的质量就越高，可能采用的挤压速度也就越大。

焊合室太浅时，由于摩擦力太小，不能建立起足够的反压力，使焊合压力不足，导致焊合不良。

同时，还限制了挤压速度的提高。

太深时，会影响模芯的稳定性，易出现空心制品壁厚不均匀现象。

同时分离残料后，积存金属过多，会降低成品率，影响制品质量。

26、一般来说，焊合室高度越大，制品的焊合质量越好，但易造成制品偏心，这是为什么？
答：焊合室越深，金属在焊合腔中停留的时间也越长，因而，焊接的
质量就越高，可能采用的挤压速度也就越大。

太深时，会影响模芯的稳定性，易出现空心制品壁厚不均匀现象。

同时分离残料后，积存金属过多，会降低成品率，影响制品质量。

27、挤压模具设计中为什么要设计“空刀”，空刀尺寸大小对产品质量和模具寿命有何影响？
答：影响：空刀量过大，定径带的支承减弱，在冲击载荷和闷车的情况下可能把定径带压坏；空刀量过小，易划伤制品表面。

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28、宽展模挤压的基本原理是什么？
答：宽展挤压原理：在圆挤压筒的前端增加一个宽展模，使圆锭产生预变形，厚度变薄，宽度逐渐增加到大于圆挤压筒直径，然后再从模孔中流出的挤压过程。

29、导流模挤压的基本原理是什么？
答：原理：铸锭镦粗后，先通过导流模产生预变形，金属进行第一次分配，形成与型材断面相似的坯料，然后进行第二次变形，挤出型材。

30、模具优化设计的意义是什么？
答：模孔尺寸修正，矫正形位，改善模具表面状态，提高模具使用寿命，调整金属流速修正。

31、模具优化设计的基本方法是什么？
答：修模的基本方法可分为：阻碍、加快、扩大或缩小模孔尺寸、珩磨与抛光、表面氮化等。

32、采用平模挤压生产普通实心型材时，如果出现弯曲、扭拧等缺
陷，可采用那些修模方法以消除这些缺陷？
答：阻碍的方法：锉阻碍角、工作带补焊、堆焊、打麻点
33、采用分流模挤压空心型材时，如果出现弯曲、扭拧等缺陷，可采用那些修模方法以消除这些缺陷？
答：修分流孔与分流桥及焊合腔等，平面分流模的加快主要依靠调整分流孔的面积和位置，或者修改模桥、舌头的入口角度和形状以及增大金属供给量和供给速度等来实现。

34、当型材尺寸出现超负偏差，或超正偏差时，如何修模？
模孔尺寸扩大；模孔尺寸缩小比尺寸扩大困难得多，主要方法有打击答：
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法、补焊法、镀铬法等。

35、挤压管材的挤压筒为什么要设计定心锥？
答：设计定心锥易对准中心，有自动调心作用，使挤压筒与模子的中心保持一致，有利于保证管材壁厚均匀。

36、挤压筒设计时，如何确定挤压筒直径？
答：挤压筒的工作内孔直径主要是根据挤压机的吨位及前梁结构、制品的允许挤压比范围、使被挤压金属产生塑性变形所需要的单位压力等来确定。

挤压筒的最大直径，应保证作用在挤压垫上的使金属产生塑性变形的单位压力不低于挤压温度下被挤压金属的变形抗力；挤压筒的最小直径，则应保证工具的强度，特别是挤压轴的强度。

37、挤压筒设计时，为什么要采用多层套过盈热装配合的装配结构？答：装配时，先将外套加热到一定温度，使之膨胀，然后将内套装入其中，等外套冷却后则对内套产生一预紧装配应力。

这个装配应力，使挤压筒内衬套受到了由外向内产生的周向压应力σ′t和径向压应力σ′r的作用，过盈量越大，产生的预紧压应力也越大；同时，也使外套受到由内向外产生的周向拉应力和径向压应力的作用。

挤压时，在变形金属内压力的作用下，挤压筒各层套均受到由内向外产生的周向拉应力σ和径向压应力σ
的作用。

由于作用在挤压筒内套上的两种周向应力的符号是相反的，应力叠加的结果，使得作用在挤压筒内套上的周向拉应力σt的峰值降低。

虽然这种应力叠加的结果会使作用在挤压筒外套上的周向拉应力的值增大，但由于外套的厚度尺寸远大于内套，且外套的工作条件也比内套的好得多，通常是不会破坏的。

至于径向应力σr合成的结果，其数值虽然是增大了，但由于是压应力，不会造成挤压筒破坏。

．挤压模具设计思考题
38、在挤压生产中，模具成本占挤压生产总成本的30%左右。

请从模具设计、使用及维护管理等方面，谈一谈如何延长模具的使用寿命以降低生产成本？。