挤压工艺与模具设计讲诉

1、挤压工艺与模具设计目录一、挤压相关知识及发展状况 2二、总设计过程概论 5三、实心型材模设计 7四、总结与体会1981.1 挤压加工方法挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件成型加工的主要方法之一，也是各 种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。从大尺寸金属铸锭 的热挤压开坯、大型管棒型材的热挤压加工至小型精密零件的冷挤压成型，从 粉末、颗粒料为原料的复合材料直接固化成型到金属间化合物、超导材料等难 加工材料，现代挤压技术得以广泛的应用。挤压加工的方法主要有正挤压，反挤压，侧向挤压，玻璃润滑挤压，静液 挤压，连续挤压。挤压加工特点是处于强烈的三向压应力状态，这有利于提高 金属的塑性变形

2、能力，提高制品的质量，改善制品内部微观组织和性能。除此 以外，挤压加工还具有应用范围广，生产灵活性大，工艺流程简单和设备投资 少的特点。应用挤压加工工艺最多的材料是低熔点的有色合金，如铝及铝合金。 1.2铝加工行业的分布中国的铝加工企业主要集中于沿海（广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、 河北、天津、北京、辽宁）地区，即珠江三角洲（广州一深圳为中心的经济圈）、 长江三角洲（上海为中心的经济圈）、环渤海湾地区（京津经济圈）所占比例较大, 许多铝加工企业都云集于此三大经济圈。在珠三角地区，主要集中在佛山地区， 其中大沥更是全国，甚至世界地区铝加工业的佼佼者。1.3 铝及铝合金的特点与应用铝及铝合金

3、具有一系列特性，在金属材料的应用中仅次于钢材而居第二位。 目前全世界铝材的消费量在1800万吨以上，其中用于交通运输（包括铁道车辆、 汽车、摩托车、自行车、汽艇、快艇、飞机等）的铝材约占 27%,用于建筑装 修的铝材约23%,用于包装工业的铝材约占20%。随着中国经济建设的高速发 展，人民生活水平的不断提高，中国的建筑行业发展迅速，包括铝型材在内的建筑装饰材料不断增加。铝型材的应用已经扩展到了国民经济的各个领域和人 民生活的各个层面。根据铝合金的成分和生产工艺特点，通常分为变形铝合金与铸造铝合金两 大类。变形铝合金也叫熟铝合金，根据据其成分和性能特点又分为防锈铝，硬 铝，超硬铝，锻铝和特殊铝等

4、五种。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装 饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有 各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 铝合金型材具有强度高、 重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火 性强，使用寿命长（可达50100年），回收性好，可回炉重炼。1.4 挤压工模具的材料常用挤压工具钢化学成分钢号3 (C)/%3 (Si)/%3 (Mn)/%3 (Cr)/%3 (Mo)/%3 (W)/%3 (V)/%5CrMnMo0.50.60.250.61.21.60.60.90.150.35CrNiMo0

5、.50.60.40.50.80.50.80.150.33Cr2W8V0.30.40.40.42.22.77.59.00.20.54Cr5MoSiV10.320.420.81.20.44.55.51.01.50.81.1本设计选用模具材料为4Cr5MoSiV1 ,又称H13钢。钢中碳化物类型有M23C6、MfC。钮在钢中起回火时二次硬化作用；Cr、Mo、W、V能提高钢抗回 火软化能力，保持高温下的强度、韧度；硅提高钢的回火稳定性和抗热疲劳能 力。铭和硅还能提高抗氧化和抗烧蚀性。常用挤压工具钢及其机械性能:钢号试验温度T/ CA/MPa仃0.2/MPa甲/%6/%HB热处理工艺3001150990

6、4711.0351850 c 空40010108606111.13115CrMnMo5007806908617.5302淬，600 c回火6004304108426.7235300-4291100 c 在40014911373-5.6429油中淬3Cr2W8V45015201363-405火，550 c50014301304158.3325回火6001280-32540013601230496-1050 c 油45013001135527-4Cr5MoSi50012001025569-淬，625cV155010508555812-回火在油中两小时6008257106710-二、总设计过程概论2

7、.1 挤压工艺流程金属制品是经若干个工序制作出来的，每个工序按一定顺序连接起来，就 形成了工艺。工艺要在一定条件下完成，有特定的工艺参数。挤压工艺流程：铸锭加热 一挤压一切压余一淬火一冷却一切头尾一切定尺 一 时效一表面处理一包装入库2.2 挤压工艺及工艺参数条件的确定应考虑挤压温度、挤压速度、润滑、模具（种类形状、形状等）、切压余、切头尾、淬火、冷却、等多方面的因素，合理地选择工艺或参数。1）铸锭的加热温度3003铝的最高允许加热温度为550C,下限温度为320C,为了保证制品的组织，性能，表面质量，为了降低变形抗力，挤压时锭坯的加热温度不宜过高，应尽量降低挤压温度。一般取 490530 C

8、o2）挤压筒预热模具的成分多为合金钢，由于导热性差，为避免产生热应力，挤压前挤压筒要预热，为保证挤压制品的质量，并且具有良好的挤压效应，挤压筒温度可取400c450C。可采用通电自行预热。3）模子预热避免急热，延长模具寿命，应对模具进行预热。4）挤压温度热挤压时，加热温度一般是合金熔点绝对温度的0.750.95倍，挤压过程中温度最好控制在500c左右。6）挤压速度考虑金属与合金的可挤压性，制品质量要求及设备的能力限制，本设计的挤压速度取 V锭=0.8 2.0m/min , V流出 4.25,2,6.75,2 , I3 X3, y3 )= J45 2,6.75、2 ,I4 X4, y4 = 4.

9、5、2,6.75、2 , I5 X5, y5 = 4.25,2,6.75.2 , I %, y6 = 3, 2,3.2各边长分另U为：ii=12mm I2 =3mim i3=9mm I4 =9mim i5=3mml =l2mmyiii y?i2 y3。 y414 y5I5 yel T7I7 ysk yo =li 12131415161718=4.24mm由于制品对称，所以(X。，y0) = (0, 4.24)(5)工作带长度的确定工作带又称定径带，是用以稳定制品尺寸和保证制品质量的关键部分。由 于是等壁厚型材，故定径带长度 处各处相等，一般可取23.5 mm,生产实践中 对铝合金常用38 mm

10、, 本次设计取h定=4 mm模角工作带与工作端面的连接都有一个尖棱角，挤压过程中易于出现裂纹和压秃、压塌等现象从而会改变模孔尺寸，导致难以保证挤压制品的尺寸精 度，因此，必须采用过渡圆角半径 r。(6)出口直径模子的出口直径一般应比工作带直径大35mm以防止划伤制品表面，本设计取4mm工作带与出口的过渡部分以圆角半径等于45mm勺圆弧连接，或做成20 45的斜面(7)入口圆角半径入口圆角半径r的作用是为了防止低塑性合金在挤压时产生表面裂纹和减 轻金属在进入工作带时所产生的非接触变形，也是为了减轻在高温下挤压时模 子的入口棱角被压颓而很快改变模孔尺寸用的，但挤压铝合金时不应有入口圆 角，而要求保

11、持锐利的角度，一般取r=0.20.5mm。(8)阻碍角由于k W 1015加，故不采用阻碍角3.6校核(1)设备能力的校核根据前面P挤=266T500T,即挤压力小于所选设备的吨位。所以符合要求。(2)模子强度的校核对于半空心型材，可以认为是一个悬臂梁突出的舌部，可按下述步骤校核 其危险面I-I处的模子最小厚度。舌部尺寸如图 5所示。19266 1000 9.8 =332.08MPaPp=7F 01)求单位挤压力p7085式中：p单位挤压力，MPaP挤压力，NFo 挤压筒断面面积，mm22）舌部载荷 Q = pFsh=pbsh1sh =332.08 12 .2 6 2 =47819.5N式中：

12、Q作用在舌部的总载荷，NFsh 舌部的面积， mm2lsh、bsh 舌部的长宽尺寸，mm3）舌部弯曲应力外计算Mw式中：二w 舌部弯曲应力，MPaMw 弯矩，N- mm Mw=Qe=47819.5xQ=202850.4N mne2为重心至危险断面出的距离）W 截面模数，mm3; W = = 12、2-252 =1915.08 mm366（H为模子高度）所以 C w = Mw = 202850.4 =105.9MPaW 1915.084）剪切应力T的计算=112.7MPa_ Q = 47819.5bshH 12 2 255）等效应力的计算二e= .；=w （1.73 ）2 =、, 105.92 （1.73 112.7）2 =221.87MPa计算的等效应力 蹉应小于工作温度下的模子的材料的屈服强度气。在500c下, 对于 4Cr5MoSiV1 取仃s=1025P法右。g=221.87MPa1025MPa故模具强度符 合要求。四、总结与体会通过几个星期的课程设计，我对模具以及模具设计的一般步骤有了初步的 了解。原来以为专业知识学得好就能做得好，事实上实践动手能力与书本知识有很 大的区别.这样的课程设计可以激发人的主动性和创造性 ，很好的锻炼人的思维.在这次课程设计中，不但让我学到了铝合金挤压模具设计的基本知识，还 让我把今年暑假实习中观察学习到的模具知识应用于其中。