挤压模具设计.ppt
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挤压模具设计挤压模具设计邓小民邓小民课程简介课程简介本课程以铝合金挤压模具设计为例，介本课程以铝合金挤压模具设计为例，介绍挤压模具设计的基本方法、思路。
主绍挤压模具设计的基本方法、思路。
主要内容包括：
概述，挤压模具用材料选要内容包括：
概述，挤压模具用材料选择，普通型材模、舌型模、分流模、宽择，普通型材模、舌型模、分流模、宽展模、导流模、保护模的设计方法，模展模、导流模、保护模的设计方法，模具修正方法等。
具修正方法等。
1、概述、概述所谓挤压，就是对放在挤压筒内的金所谓挤压，就是对放在挤压筒内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的特定的模孔模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。
寸的制品的一种塑性成型方法。
挤压方法适合于各种金属材料的塑性挤压方法适合于各种金属材料的塑性成型，特别适合于有色金属材料的挤压成型，特别适合于有色金属材料的挤压成型，其中最典型的是铝合金型材的挤成型，其中最典型的是铝合金型材的挤压成型。
压成型。
挤压模具设计的任务，就是根据制品挤压模具设计的任务，就是根据制品的断面形状和尺寸的具体要求，设计能的断面形状和尺寸的具体要求，设计能够生产出合格制品的模具，且符合经济够生产出合格制品的模具，且符合经济利益原则。
利益原则。
主要内容：
铝合金挤压模具设计主要内容：
铝合金挤压模具设计1.1铝合金型材分类铝合金型材分类目前，铝合金挤压型材的品种规格大约目前，铝合金挤压型材的品种规格大约有有50000种以上，其断面是非常复杂的，种以上，其断面是非常复杂的，有各式各样。
其特点是有各式各样。
其特点是：
绝大多数断面是绝大多数断面是不对称的；型材断面与锭坯断面不相似；不对称的；型材断面与锭坯断面不相似；型材断面各部位壁厚差大；多数带有各种型材断面各部位壁厚差大；多数带有各种形状的半空心、空心等。
其结果造成金属形状的半空心、空心等。
其结果造成金属流动不均匀，挤压制品出现弯曲、扭拧、流动不均匀，挤压制品出现弯曲、扭拧、波浪、尺寸不合格、裂纹等各种缺陷；易波浪、尺寸不合格、裂纹等各种缺陷；易造成模具的早期失效及损坏。
造成模具的早期失效及损坏。
不同的铝型材企业，对所挤压的铝合金不同的铝型材企业，对所挤压的铝合金型材有自己不同的分类表示方法。
按照原型材有自己不同的分类表示方法。
按照原冶金部标准化研究所冶金部标准化研究所1984年出版的年出版的“铝及铝及铝合金、镁合金挤压型材图册铝合金、镁合金挤压型材图册”，挤压型，挤压型材按形状或用途共分为材按形状或用途共分为十大类十大类，分别在，分别在XC后面用后面用1、2、3、4、5、6、7、8、9、0表示。
在表示。
在17类型材中，根据型材的断面类型材中，根据型材的断面形状及特点，又分为若干个形状及特点，又分为若干个目目。
在同一目。
在同一目中，按型材形状又分为若干中，按型材形状又分为若干组组，一个图形，一个图形即为一组，依自然顺序排列。
即为一组，依自然顺序排列。
XC1角形型材角形型材XC2丁字型材丁字型材XC3槽形型材槽形型材XC4Z字型材字型材XC5工字型材工字型材XC6航空用型材航空用型材XC7电子工业用型材电子工业用型材XC8民用型材民用型材XC9其他专用型材其他专用型材XC0空心型材空心型材
（1）XC1角形型材，下分角形型材，下分5个个“目目”XC11直角型材直角型材XC12锐角型材锐角型材XC13钝角型材钝角型材XC14圆头角型材圆头角型材XC15异形角型材异形角型材XC112XC121XC131XC141XC1510
（2）XC2丁字型材，下分丁字型材，下分6个个“目目”XC21直丁字型材直丁字型材XC22斜丁字型材斜丁字型材XC23双丁字型材双丁字型材XC24圆头丁字型材圆头丁字型材XC25异形丁字型材异形丁字型材XC26专用异形丁字型材专用异形丁字型材XC211XC221XC231XC246XC254（3）XC3槽形型材，下分槽形型材，下分7个个“目目”XC31普通槽形型材普通槽形型材XC32凸边槽形型材凸边槽形型材XC33弯边槽形型材弯边槽形型材XC34圆头槽形型材圆头槽形型材XC35异形槽形型材异形槽形型材XC36叉形槽形型材叉形槽形型材XC37燕尾槽形型材燕尾槽形型材XC311XC321XC331XC344XC353XC362XC373（4）XC4Z字型材，下分字型材，下分5个个“目目”XC41等边等壁等边等壁Z字型材字型材XC42等边不等壁等边不等壁Z字型材字型材XC43不等边等壁不等边等壁Z字型材字型材XC44圆头圆头Z字型材字型材XC45异形异形Z字型材字型材XC411XC421XC434XC441XC452（5）XC5工字型材，下分工字型材，下分5个个“目目”XC51等边等壁工字型材等边等壁工字型材XC52等边不等壁工字型材等边不等壁工字型材XC53不等边不等壁工字型材不等边不等壁工字型材XC54圆头工字型材圆头工字型材XC55异形工字型材异形工字型材XC511XC521XC531XC541XC551（6）XC6航空用型材，下分航空用型材，下分7个个“目目”XC61边条、铰链型材边条、铰链型材XC62尾刃、窗框等型材尾刃、窗框等型材XC63管夹型材管夹型材XC64大梁型材大梁型材XC65变断面型材变断面型材XC66异形型材异形型材XC67毛坯型材毛坯型材XC611XC621XC637XC649XC6571XC6571XC66601XC673（7）XC7电子工业用型材，下分电子工业用型材，下分8个个“目目”XC71边框型材边框型材XC72骨架型材骨架型材XC73插角型材插角型材XC74联结型材联结型材XC75附件型材附件型材XC76散热型材散热型材XC77整体型材整体型材XC70空心型材空心型材XC711XC722XC731XC747XC754XC7610XC776XC703代号代号XC8、XC9、XC0为无为无“目目”的的型材类，在类的后面就是组。
如型材类，在类的后面就是组。
如XC81-2，即为第即为第8类、第类、第1组中的第组中的第2号型材。
号型材。
1.2断面形状的复杂性断面形状的复杂性根据断面形状的复杂程度可把型材分根据断面形状的复杂程度可把型材分成三大类：
成三大类：
（1）实心型材）实心型材（简单）（简单）指一般的角材、槽材、工字型材、丁指一般的角材、槽材、工字型材、丁字型材、字型材、Z字型材等。
字型材等。
各种实心型材各种实心型材
（2）半空心型材）半空心型材（较复杂）（较复杂）根据型材断面形状分为三级：
根据型材断面形状分为三级：
级：
级：
从开口中心线看左右是对称的。
从开口中心线看左右是对称的。
级：
级：
从开口中心线看左右是不对称的。
从开口中心线看左右是不对称的。
级：
级：
两个半空心型材。
两个半空心型材。
（3）空心型材）空心型材（复杂）（复杂）根据断面形状也可分为三级：
根据断面形状也可分为三级：
级：
级：
圆形空心，直径较小，断面对称；圆形空心，直径较小，断面对称；或内径较小，外形不对称。
或内径较小，外形不对称。
级：
级：
除除级以外，外接圆大于级以外，外接圆大于130mm，只有只有1个空心，空心是非圆个空心，空心是非圆形。
形。
级：
级：
除除、级以外所有的空心型材，级以外所有的空心型材，壁厚是均一的，其空心断面是完整壁厚是均一的，其空心断面是完整或多孔的，即圆、正方、长方、六角、或多孔的，即圆、正方、长方、六角、椭圆、梯形等。
椭圆、梯形等。
对于半空心和空心型材，级别越高，其对于半空心和空心型材，级别越高，其断面形状越复杂，可挤压性越差，模具断面形状越复杂，可挤压性越差，模具设计的难度就越大。
设计的难度就越大。
即便是相同级别的半空心型材或空心型材，即便是相同级别的半空心型材或空心型材，断面形状不同，其复杂程度也不一样。
因断面形状不同，其复杂程度也不一样。
因此，除断面复杂性外，还要考虑形状因素此，除断面复杂性外，还要考虑形状因素F0：
型材断面周长：
型材断面周长S与单位质量与单位质量W之比之比（或周长与断面积（或周长与断面积A之比），即：
之比），即：
F0=S/A=S/W。
如果用如果用C表示型材外接圆直径，则表示型材外接圆直径，则SC/A就就是一个反映挤压难易程度的指数，其值越是一个反映挤压难易程度的指数，其值越大，型材越难挤压。
大，型材越难挤压。
1.3型材断面设计原则型材断面设计原则1.3.1断面大小断面大小型材断面大小用外接圆来衡量，外接型材断面大小用外接圆来衡量，外接圆大，所需要的挤压力大。
挤压型材的圆大，所需要的挤压力大。
挤压型材的最大外接圆直径一般比挤压筒直径小最大外接圆直径一般比挤压筒直径小2550mm，挤压空心型材时应更小一，挤压空心型材时应更小一些。
些。
1.3.2挤压比挤压比挤压比小，变形量小；挤压比大，所挤压比小，变形量小；挤压比大，所需要的挤压力大。
一般，纯铝的挤压比需要的挤压力大。
一般，纯铝的挤压比可达可达300，6063合金可达合金可达200，硬铝合金可，硬铝合金可在在2060之间选择。
之间选择。
有时也可用变形率有时也可用变形率表示：
表示：
=（1-1/）100%通常认为，通常认为，95%是经济合理的。
是经济合理的。
1.3.3型材壁厚型材壁厚壁厚与合金的挤压难易程度有关。
如壁厚与合金的挤压难易程度有关。
如6063合金壁厚取合金壁厚取1mm时，时，6061合金就应合金就应取取1.5mm、7075合金取合金取2.02.5mm左右时，左右时，其挤压的难易程度相近。
其挤压的难易程度相近。
另外，壁厚选择还与外接圆直径、断另外，壁厚选择还与外接圆直径、断面形状等有关。
一般情况下，型材的宽厚面形状等有关。
一般情况下，型材的宽厚比（比（B/t）小于小于30为宜；当为宜；当B/t50时，比较时，比较难挤压；当难挤压；当B/t100时，属于特别难挤压时，属于特别难挤压型材，需要采取特殊措施。
型材，需要采取特殊措施。
1.3.4型材包围空间面积设计型材包围空间面积设计按按包围的空间面积与开口宽度平方的比包围的空间面积与开口宽度平方的比值值舌比舌比，即，即A/W2进行计算，然后与表进行计算，然后与表1-1中的数值对照，比表中数值大的定为半中的数值对照，比表中数值大的定为半空心型材，小的定为实心型材。
空心型材，小的定为实心型材。
1.3.5直角间的圆角半径直角间的圆角半径凸出的直角上的过渡半径过小易发生凸出的直角上的过渡半径过小易发生应力集中；凹形的直角在模孔入口处易磨应力集中；凹形的直角在模孔入口处易磨损。
一般像损。
一般像6063一类挤压性能良好的合金，一类挤压性能良好的合金，其最小圆角半径取其最小圆角半径取R=0.4mm，其它合金其它合金取取0.6mm。
1.3.6断面尺寸偏差断面尺寸偏差型材断面尺寸偏差应根据产品的加工型材断面尺寸偏差应根据产品的加工余量、使用条件、挤压难易程度、合金牌余量、使用条件、挤压难易程度、合金牌号、形状特点及所处的部位来确定，通常号、形状特点及所处的部位来确定，通常在有关标准和用户提供的图纸中规定。
在有关标准和用户提供的图纸中规定。
2挤压模具用材料挤压模具用材料2.1挤压工模具的工作条件挤压工模具的工作条件
（1）承受长时间的高温作用。
承受长时间的高温作用。
温度可达温度可达550C以上，时间一般为几分钟到几十分以上，时间一般为几分钟到几十分钟，甚至数小时。
钟，甚至数小时。
（2）承受长时间的高压作用。
承受长时间的高压作用。
从挤压纯铝从挤压纯铝所需要的最小单位压力所需要的最小单位压力100MPa到某些铝到某些铝合金空心型材的合金空心型材的1000MPa。
（3）承受激冷激热作用。
承受激冷激热作用。
挤压铝合金时，挤压铝合金时，工模具工作和非工作时间的温差可达工模具工作和非工作时间的温差可达200300C以上。
以上。
（4）承受反复循环应力作用。
承受反复循环应力作用。
大部分工具大部分工具在挤压时受压应力，在非工作时间突然卸在挤压时受压应力，在非工作时间突然卸载，应力下降到零；穿孔针在穿孔时受压，载，应力下降到零；穿孔针在穿孔时受压，在挤压过程中受拉应力作用。
在挤压过程中受拉应力作
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