挤压模具设计

第1页共16页目录第一章概述...................................................................................................................................................2第二章模孔布置...............................................................................................................................................32.1模具的外形尺寸.....................................................................................................................................32.2模孔的合理配置.....................................................................................................................................3第三章设计工作带长度...................................................................................................................................5第四章设计导流腔...........................................................................................................................................8第五章型材模孔尺寸设计...............................................................................................................................9第六章型材模具强度校核...............................................................................................错误!未定义书签。第七章绘制模具图.........................................................................................................................................14总结.......................................................................................................................................错误!未定义书签。参考文献.............................................................................................................................................................16第2页共16页第一章概述1.从模具设计与制造的专业术语可知，用于成形加工的模具必须完成设计和制造两个阶段，它们相辅相成，缺一不可。本设计为型材模具课程设计。2.设计时，首先根据工件横截面形状对模具的模孔进行布置；模孔布置设定后再对模具各段的工作带进行计算和设计，设计导流腔；选择模具材料并通过计算确定型材模孔尺寸；最后对所设计的模具进行强度校核及画出模具图；对此次课程设计进行总结。第3页共16页第二章模孔布置2.1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（°）hh111.76148150.63032~31.5148152.54032~31.5148154.57022~31.519.6200203.44033~41.5200204.56033~41.5200207.58033~41.549265275.56084~82.5350370.96094~82.5350324.670104~82.5350384.470104~82.5又因为挤压筒的内径为200mm，挤压机能力为19.6MN，则选取D=200mm②在挤压机设计时，通常选取单位压力位1000MPa时的挤压筒Dt作为基本参数来确定模具的厚度，其关系为：H=（0.12~0.22）Dt所以H=（0.12~0.22）Dt=0.12~0.22）×200=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=40mm2.2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，且第4页共16页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。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2-1第5页共16页第三章设计工作带长度由于所设计模具的型材壁厚不均匀，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目的。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。h1/h2=s1/s1或h1/h2=z2/z1式中：h1、h2—截面F1、F2处工作带长度；s1、s2—截面F1、F2处壁厚；z1、z2—截面F1、F2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h1，再计算出壁厚出的h2。材料选择为铝合金，其最小工作带长度如下表：表3-1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F1、F2、F3、F4图3-1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hF1的范围为2.5~5mm，所以由以上公式计算可得hF2=3~6mm，挤压机能力/MN122.54934.315.794~19.85.88~12.25模孔工作带最小长度/mm5~104~83~62.5~51.5~3模孔空刀尺寸/mm32.521.5~20.5~1.5第6页共16页取hF1=4mm，则hF2=5mm，同理可得取hF3=hF4=8mm.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1mm。同心圆规则图示：图3-2c、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3-2模孔工作带长度增减值/mm型材断面壁厚1.21.52.02.53.010每相距10mm（同心圆半径）工作带长度增减值0.200.250.300.350.401.1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第7页共16页图3-3模孔各部位的工作带长度为：图3-4第8页共16页第四章设计导流腔在型材模孔入口处设计一个与型材断面形状相似的导流腔。导流腔的结构形式选择整体式，导流腔的轮廓尺寸比型材的外形轮廓尺寸大10~15mm；导流腔的深度按照挤压筒大小不同一般取10~30mm；导流腔的入口做成3°~15°的角度；导流腔各部位采用圆滑过渡。所以取导流腔的轮廓尺寸比型材的外形轮廓尺寸大10mm，导流腔的深度为10mm，导流腔的入口做成8°的角度，导流腔各部位采用圆滑过渡。如下图图4-1第9页共16页第五章型材模孔尺寸设计图4-1图5-1模孔尺寸的确定主要考虑挤压制品的金属成分、断面形状、尺寸偏差、各部位几何形状特点和型材的冷收缩量、张力矫直时的断面收缩量等因素的综合影响来进行设计或计算确定。若用A表示模孔长度，用B表示模孔的宽度，则用以下算式进行计算：型材模：A=A0(1+k)+△B=B0+△式中：A0—型材断面的名义尺寸。k—模孔裕量系数，见下表：第10页共16页表5-1不同金属模孔裕量系数k/%金属种类模孔裕量系数k紫铜1.5黄铜1.0~1.2青铜1.7L1~L7，LF2，LF3，LF21，LD2，LD31等1.0~1.2LF5，LY11，LD5，LD8，LC4等0.7~1.0MB1，MB2，MB151.0~1.2高镁合金1.0~1.2△—型材外形或壁厚的正偏差值，可按有关标准规定查取；B0—型材壁厚名义尺寸。根据条件，取系数k=0.011，各部位具体尺寸如下：①外形61±0.90的模孔尺寸为0.90+（1+0.0011）×61=62.571，取62.6mm。②外形28.5±0.75的模孔尺寸为0.75+（1+0.011）×28.5=29.564取29.6mm。③外形63±0.85的模孔尺寸为0.70+（1+0.011）×63=64.393，取64.4mm。④外形91±0.90的模孔尺寸为0.90+（1+0.011）×91=92.901，取92.9mm。⑤外形74±0.90的模孔尺寸为0.90+（1+0.011）×74=75.714，取75.7mm。⑥外形103±0.95的模孔尺寸为0.95+（1+0.011）×103=105.083，取105.1mm。⑦外形71±0.90的模孔尺寸为0.90+（1+0.011）×71=72.681，取72.7mm。⑧外形62±0.91的模孔尺寸为0.91+（1+0.011）×62=63.592，取63.6mm。⑨外形72±0.90的模孔尺寸为0.90+（1+0.011）×72=73.692，取73.7mm。⑩外形26±0.70的模孔尺寸为0.70+（1+0.011）×26=26.986，取27.0mm。⑾外形8±0.60的模孔尺寸为0.60+（1+0.011）×8=8.688，取8.7mm。⑿外形6±0.55的模孔尺寸为0.5