实心型材模具设计和空心型材模具设计

实心型材模设计1.所要设计的实心型材制品

本制品的形状和尺寸如下

用CAD计算得: 制品的截面积F制= 423.0686mm2 由于此型材为不对称且各部分壁厚不一

的型材，尽可能使难以流动的壁厚较薄

的部分靠近模子中心，尽量使变形时金

属静压力相等

此处取模孔外接圆直径D外＝75mm

现有设备

表3

2.选坯和选设备

根据加工范围要求（F制≥F制min,及D外≤D外max）有800T和1630T的设备可用，按成才率最高的原则，进一步优化，计算列表

表4

最后选择成才率最高的87.38％对应的方案3

锭坯尺寸为：D d * L d=Φ178*540mm

λ=41.90

3.挤压力的计算

根据经验系数公式

P=α*K F(㏑λ+4υL/D)

F=A*P

α表征挤压难易程度的经验系数，对于实心型材取α＝1.0～1.1,本设计取α＝1.1

P――为单位挤压力，MPa

F――为最大挤压力, N

A――挤压筒内孔的面积，mm2

λ――挤压系数

K f－――材料在挤压温度下的变形抗力（查表），MPa

υ――摩擦系数

L――铸锭敦粗后额长度，mm,即填充后长度Le

K f查表取16

υ取0.30

故P=1.1×16(㏑41.90+4×0.30×485/178)

=120.3175MPa

F=120.3175*∏*187*187/4=3308285.52N

换算成吨位：约337.58T

F=337.58T＜额定吨位1630T，设备选择符合要求，即理论技术可行

4.实心型材模具体结构设计

模组的结构如下图

模组的结构：

对于不同吨位的挤压机，下图中的主要结构尺寸都是配套设置的，可以从有关资料中查得。模组的主要结构尺寸如图3

模组尺寸如下表

表5

挤压模具的尺寸如下表

表6

5.实心模尺寸数据设计

1)．选坯和选择设备

根据前面的计算

挤压筒内直径D0=187㎜锭坯尺寸：D d X L d＝Φ178mm×540mm 挤压比λ

2).

H2=100H3

依据表6

d1=250㎜

3)模子内形尺寸的确定

挤压比λ=41.90＜λMAX=73.6,所以不需要多孔挤压

确定模孔尺寸：由公式

A=A0+M+( +K T)A0

K T=tα－t1α 1

假设t1=400℃

故K T＝0.007

K y和K p的值查书，计算得到:

尺寸10的纵向模孔尺寸为:

H1=10＋（0.0055＋0.007＋0.007）×10＝10.19㎜

尺寸20的纵向模孔尺寸为:

H2=20＋（0.0055＋0.007＋0.007）×20＝20.39㎜

尺寸15的横向模孔尺寸为:

B1=15＋（0.0065＋0.0075＋0.007）×15＝15.32㎜

尺寸50的横向模孔尺寸为:

B2=50＋（0.0065＋0.0075＋0.007）×50＝51.05㎜

尺寸5的横向模孔尺寸为:

B3=5＋（0.0055＋0.007＋0.007）×5＝5.49㎜

尺寸5的纵向模孔尺寸为:

B4=5＋（0.015＋0.015＋0.007）×5=5.185mm

型材的圆角及圆弧没有偏差要求，故可按名义尺寸设计. 模孔尺寸如下图所示

4)．孔形在模子端面位置的确定

（由于本型材为不等壁厚且不规则的型材，故型材的几何重心靠近壁厚较薄处）压力中心的计算：用CAD测量计算得:

5).定径带长度的确定

由于是等壁厚型材，故定径带长度h定各处相等，本次设计取

h定＝4㎜。

6).出口直径. d ch

由于模子的出口直径一般应比工作带直径大3~6mm,以免因过小而划伤表面。

本设计出口直径d ch=6mm。

7).阻碍角

由于h定≤10～15㎜，故不采用阻碍角。

8).校核

（1）挤压力的校核

挤压力为337.58吨，远远低于额定吨位1630吨，所以符合要求。

（2）模子强度的校核

对于模的突出部分,可以认为是一个悬臂梁，可按下述步骤校核其危险面I-I处的模子最小厚度。

危险面I-I处在挤压是所受的弯矩为：

M=P*a*l*l/2=(P*a*l2)/2

抗弯断面系数为：W=b*h2/6

则弯曲应力为σ

弯=M/W=3*p*l2*a/(h2*b)≤[σ

弯

]

固模具的最小厚度为 h

mim

= l

式中

h

mim

——模具（包括模子和支承环的总厚度）的最小厚度，mm l——槽型模子悬臂梁的长度，即槽形型材的槽深尺寸，mm P——挤压筒的比压，挤压机吨位和挤压筒内截面积之比，MPa A——模孔悬臂梁根部断面处的宽度，mm

B ——模孔悬臂梁根部断面出口处的宽度，mm,b=a-2c,

C ——模孔悬臂梁根部出口空刀尺寸（一般取1.5-3），mm

[σ弯]——模具材料的许可弯曲应力，其植一般取许用抗拉应力的（0.4-0.5）倍左右，在温度450-5000C 下,取[σ弯]=600Pa 符合要求

模子的最大挠曲变形按如下公式计算 4

*8*q l e j δ=

最大

δ最大——悬臂梁端部最大挠度，mm

l ——悬臂梁长度，mm

q ——等于Q/l ，悬臂梁单位长度上的压力，N/mm E ——模具材料的弹性模量2.2×105MPa

J ——悬臂梁断面惯性矩，J=3

*12

b h

B,h ——分别为悬臂梁的宽度和高度，mm Q ——悬臂梁承受的总压力

本设计中,要是模子的抗剪强度,对于抗剪强度的校核,取角型材斜边为危险端面,进行强度校核

危险面I-I 处的弯距为：M= P*a*l*l/2 = 185kg.m 抗弯断面系数：W= b*h*h /6 =0.73 m 3

弯曲应力：σ弯 ＝M/W

＝253.4MPa < 600 MPa ，符合要求。

最小模具厚度：h min =l * (3P * a / b [σ弯]) 1/2 = 9.1 mm δ

最大

＝ （q * l 4）/ ( 8E * J ) = 0.368 mm < 1 mm

各项指标均满足要求，故强度符合。