实心型材模具设计及空心型材模具设计讲解学习.doc

1、精品文档实心型材模设计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精品文档精品文档现有设备表 3设备吨位挤压筒直径D0挤压截面积F0锭坯尺寸Dd| Ld冷床长填充系数压余厚最大挤压比最大外接圆直径加D 外 max工挤一根最范小制品断围面积F 制 min500T800T1630T9512518770851226627451120X 400/450178X 540/600/660

2、90x270/32026m32m44m1.1141.0851.10420253097.48273.66595147721503722.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填充填充压余切压挤压比制品成成品成材率序D0DdLd单重后长y余后长品重W 制/Wd号(F0)(mm)系数厚 h(mm)w d度 Le(mm)的有L 制数W 制( )K精品文档精品文档效长nx6(kg)度 Ld(m)(m)12345 125/12040012.201.0853692534418

3、.7236.44000 125/12045013.731.0854152539018.7237.30110.5776.69 187/17854036.301.1044853045541.9019.06331.7287.38 187/17860040.301.1045443051441.9021.53331.7278.71 187/17866044.401.1045983056841.9023.80331.7271.44最后选择成才率最高的 87.38对应的方案 3 锭坯尺寸为： Dd * Ld=178*540mm=41.903. 挤压力的计算根据经验系数公式P=*K F( +4L/D)F=A*

4、P表征挤压难易程度的经验系数，对于实心型材取 1.01.1,本设计取 1.1P为单位挤压力， MPaF为最大挤压力 , NA挤压筒内孔的面积，mm2挤压系数Kf 材料在挤压温度下的变形抗力（查表），MPa摩擦系数L铸锭敦粗后额长度，mm,即填充后长度Le精品文档精品文档Kf 查表取 16取 0.30故 P=1.116( 41.90+4 0.30 485/178)=120.3175MPaF=120.3175*187*187/4 =3308285.52N换算成吨位：约337.58TF=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1

5、.模子 2.模垫 3.前环 4.后环 5.保护垫板6.前机架7.模座8.模套 9.剪刀 10.挤压筒模组的结构：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设备吨位500T800T1630T精品文档精品文档12H160 180210 250310 350 190240340H2809090100110150H35060506060 80挤压模具的尺寸如下表表 6设备吨位500T800T1630Td1/d2135/145165/ 175250/ 2602025253030 40h112121312 135. 实心模尺

6、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： Dd X Ld178mm540mm挤压比 =41.90mm902). 模组及模子尺寸外形的计算根据前面计算，从表5 选取H2=100H3=60H1=30模子外形尺寸的确定（如下图）精品文档精品文档2dh1依据表 6 的数据可以确定d1=250 d2=260 h 1=12 h 2=40 3) 模子内形尺寸的确定挤压比 =41.90MAX =73.6,所以不需要多孔挤压确定模孔尺寸：由公式A=A 0+M+( +K T )A0 KT =tt 11假设 t 1=400故 KT 0.007Ky 和 Kp 的值查书，计算得到

7、 :尺寸 10 的纵向模孔尺寸为 :H1=10（ 0.00550.0070.007）1010.19 尺寸 20 的纵向模孔尺寸为 :H2=20（ 0.00550.0070.007）2020.39 尺寸 15 的横向模孔尺寸为 :B1=15（ 0.00650.00750.007） 1515.32 尺寸 50 的横向模孔尺寸为 :精品文档精品文档B2=50（ 0.00650.00750.007） 5051.05 尺寸 5 的横向模孔尺寸为 :B3=5（ 0.00550.0070.007） 55.49 尺寸 5 的纵向模孔尺寸为 :B4=5（ 0.0150.0150.007） 5=5.185mm型材

8、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）精品文档精品文档压力中心的计算：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. dch由于模子的出口直径一般应比工作带直径大36mm,以免因过小而划伤表面。本设计出口直径dch=6mm。7). 阻碍角由于 h 定1015 ，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。精品文

9、档精品文档（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则弯曲应力为弯 =M/W=3*p*l 2 *a/(h 2 *b) 弯 3 pa固模具的最小厚度为hmim =l *b弯 式中h mim 模具（包括模子和支承环的总厚度）的最小厚度，mml 槽型模子悬臂梁的长度，即槽形型材的槽深尺寸，mmP挤压筒的比压，挤压机吨位与挤压筒内截面积之比，MPaA模孔悬臂梁根部断面处的宽度，mmB模孔悬臂梁根部断面出口处的宽度，

10、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 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 450-5000 C 下, 取 弯 =600Pa精品文档精品文档符合要求q * l 4模子的最大挠曲变形按如下公式计算最大8e* j最大 悬臂梁端部最大挠度，mml 悬臂梁长度， mmq等于 Q/l ，悬臂梁单位长度上的压力，N/mmE模具材料的弹性模量2.210 5 MPa3J悬臂梁断面惯性矩，J= b * h12B,h 分别为悬臂梁的宽度和高度，mmQ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 ,

11、 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精品文档精品文档抗弯断面系数： W= b*h*h /6 =0.73 m3弯曲应力： 弯 M/W 253.4MPa 600 MPa，符合要求。最小模具厚度： hmin =l * (3P * a / b 弯 ) 1/2 = 9.1 mm 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。空心型材模设计精品文档精品文档1. 所要设计的制品2. 选坯核选设备制品的截面积： F 制530.14 mm2模孔外接圆直径取D 外75 根

12、据加工范围要求（ F 制F 制 min ,及 D 外D 外 max）由表 3 知有 800T 和 1630T 的设备可用，按成才率最高的原则，进一步优化，计算列表按成才率最高的原则，在进一步计算优化，计算列表如切压填充填充压余余后制品成品成品成材序号D0D dLd单重后长挤压系数厚 hy的有w d度 Le比长数重率K效长度 L d1212040012.21.0853692534418.726.44000125/12045013.731.0854152539018.727.3110.5776.69125/精品文档精品文档354036.31.1044853045534.8915.9225.3469

13、.8178187/460040.31.1045443051434.8917.9225.3462.9178187/566044.41.1045983056834.8919.8338.185.8178187/最后选择成才率最高的85.8对应的方案 3即 1630T 的挤压设备锭坯尺寸为： Dd X Ld=178X 660mm =34.8893. 挤压力的计算根据经验系数公式P=*K F( +4L/D)F=A*P表征挤压难易程度的经验系数，对于空心型材取1.11.5,本设计取 1.5P为单位挤压力， MPaF为最大挤压力 , NA挤压筒内孔的面积，mm2挤压系数Kf 材料在挤压温度下的变形抗力（查表

14、），MPa摩擦系数L铸锭敦粗后额长度，mm精品文档精品文档Kf 查表取 16取 0.30故 P=1.516( 34.889+4 0.30 544/187)=169.0MPaF=169.0*187*187/4 =4639162.385N换算成吨位：约473.38TF=473.38T额定吨位 1630T，设备选择符合要求，即所选设备理论可行4. 模组及模子外形尺寸确定：模组尺寸结构简图如前 图 3 所示根据前面计算，从表6 选取H2=90 H3=60 模子外形尺寸简图如前2dh1图 4精品文档精品文档依据表 6 的数据可以确定设备吨位500T800T1630Td1/d2135/145165/ 17

15、5250/ 2602025253030 40h112121312 13d1=250 d2=260 h 1=12 h 2=40 因为本设计采用孔道式分流组合模5. 组合模相关参数的确定：1). 分流孔的个数取 4 个，形状为扇形2) 分流孔面积的确定：因为分流孔面积与制品断面积的比值 F 分/F 制 K,K 即为分流比，一般 K 对于空心型材时，取 K=1030。本设计取 K=10分流孔面积的大小相等F 分= 10 F 制 530.14 10=5301.4mm23). 分流孔位置的确定分流孔中心圆的直径D分 0.7D0=0.7 187=130.9 mm暂时先取其外接圆直径为148mm确定 a 的

16、大小如图精品文档精品文档依据经验 a 一般取 25 ，有的取 8 . 本设计取 8 4). 分流孔的形状分流孔由一定的倾斜锥度， ，这样可以改善焊缝的质量，孔道锥面与其轴线的夹角为 2 4，本设计取 35). 分流桥分流桥的宽窄和模具的强度以及金属的流量有关，从增大分流比，降低挤压力来考虑，分流桥的宽度B 应该选择小些，但为了改善金属流动的均匀性，模孔最好受到分流桥的遮蔽，则B 应该选择得宽些，一般取：B=b+(320)本设计采用倒梯形结构，取B=26 见下图图 10精品文档精品文档6). 焊合室焊合室的形状和大小对焊缝的质量有很大的影响。按经验公式： 95130 h=1015 本设计取 h=

17、14，形状为碟形如图：图 116. 模子内形尺寸的确定工件及模具如图所示按经验公式 A=A0+KA0精品文档精品文档A- 制品外形的模孔尺寸A0制品外形的公称直径K-经验系数，取 K=0.012得DK=70*(1+0.012)=70.84 mm,制品型材壁厚可由经验公式B=B0+确定由于 B0=2.53.0 . 本设计 0.1故Tk=2.5+0.1=2.6模具图如下精品文档精品文档7. 模孔工作带长度hg 的确定由于本型材制品的对称性较好，外形相对较小，一般可取28 ，生产实践中对铝合金常用 815 本设计取 hg8mm8. 模芯的设计一般伸出下模工作带 35mm，本设计取 4mm，模腔外形按空心型材的空心部分确定。9. 上模凸台长取 21mm用.于装配定位10. 定位销，螺钉按 GB标准选取标准件定位销的直径取 8，螺钉采用 M10,具体说明见装配图11.模子强度校核：这种模子在工作时承受载荷最不利的情况是分流孔道和焊合室尚未进入金属和金属充满焊合室以后流出模孔之际，故强度的校核主要是争对模子的分流桥，模桥的弯曲应力和抗剪强度： 分流桥弯曲应力校核Hmin=L P/2* b精品文档精品文档式中 : Hmin=分流桥的最小高度L 分流桥宽度 ,经计算 L=80mmP 挤压机的最大的比压P=163010009.8/27451=581.91 b模具材料在温度下