配套擠壓工具及模具設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　適合12MN擠壓機直徑為130mm擠壓筒的</p><p>　　配套擠壓工具及模具設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　目前，國際上鋁合金型材擠壓技術(shù)發(fā)展迅速，世界各發(fā)達國家已裝備了各種形式、各種結(jié)構(gòu)、不同噸位的鋁型材擠壓機，鋁型材擠壓正向大型化、復(fù)雜化、精密化、多品種、多規(guī)格、多用途方向發(fā)展

2、，擠壓生產(chǎn)業(yè)日趨連續(xù)化、自動化和專業(yè)化。</p><p>　　本設(shè)計先介紹了擠壓工藝流程、參數(shù)、規(guī)程的制訂，然后闡述了輕合金擠壓工模具的分類、結(jié)構(gòu)、工作原理、工作條件以及工模具的設(shè)計原理、方法和步驟，并結(jié)合擠壓模具CAD/CAM技術(shù)對擠壓模具進行設(shè)計，最后給出了各強度校核的程序。</p><p>　　本設(shè)計主要針對12MN擠壓機的工模具尺寸參數(shù)進行了設(shè)計計算和強度校核。其中擠壓工具包括擠壓

3、筒、擠壓桿、擠壓墊片；擠壓模具包括生產(chǎn)XC321號型材用單孔模以及生產(chǎn)XC040號型材用平面分流模。設(shè)計中還配以圖片及表格數(shù)據(jù)對設(shè)計過程進行詳盡的說明。最后編制了各強度校核用程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鋁型材，輕合金擠壓，工模具設(shè)計，工藝設(shè)計</p><p>　　Extrusion Process and Die Design of Single-hole and Porthole

4、 dies for 12MN Extruding Press</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　At present, the international aluminum alloy profile extrusion technology is developing rapidly, the developed countr

5、ies of the world have been equipped with a variety of forms, structures, different tonnage aluminum extrusion, aluminum profile extrusion is large and complex, sophisticated, more variety, more specifications, multi-purp

6、ose direction, extrusion industry becomes more continuous, automation and specialization.</p><p>　　This design first introduces the extrusion process, parameters, formulation of rules, and then explains the

7、characters of the tools and dies, the classified construction, the work principle , method and steps of the extrusion tools and dies design, combined with CAD / CAM technology for extrusion die design. The programs of st

8、rength check are given at last.</p><p>　　The design aims at size parameters of die and strength check calculation for 12MN extrusion machine. Extrusion tools contain the extrusion cylinder, extrusion rod and

9、 extrusion pad. Extrusion dies include single-hole die of producing XC321 and porthole die of producing XC040. There are many pictures and tables in the paper to explain the design in detail. Finally, according to the se

10、lected aluminum profiles we establish a reasonable process and programs of the strength check.</p><p>　　Key words: aluminum profile, light alloy extrusion, die design, process design</p><p><

11、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.概述1</b></p><p>　　1.1鋁擠壓工業(yè)的發(fā)展概況1</p><p>　　1.2工模具在擠壓生產(chǎn)中的作用1</p><p>　　1.3本畢業(yè)設(shè)計的意義2</p><p>　　1.4畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)

12、容3</p><p><b>　　2.擠壓工藝4</b></p><p>　　2.1.擠壓工藝流程4</p><p>　　2.2.擠壓時的溫度-速度條件與擠壓比5</p><p>　　2.2.1 擠壓時的溫度速度條件5</p><p>　　2.2.2 擠壓比6</p>

13、<p>　　2.3.擠壓工藝規(guī)程7</p><p>　　2.3.1 坯料加熱7</p><p>　　2.3.2 擠壓9</p><p>　　3. 擠壓工具設(shè)計12</p><p>　　3.1.擠壓工具的種類及裝配12</p><p>　　3.1.1 擠壓工具的種類12</p>&l

14、t;p>　　3.1.2 擠壓工具的裝配12</p><p>　　3.2.擠壓筒設(shè)計13</p><p>　　3.2.1 確定擠壓筒的結(jié)構(gòu)形式13</p><p>　　3.2.2 擠壓筒主要尺寸設(shè)計13</p><p>　　3.3.擠壓軸設(shè)計21</p><p>　　3.3.1 擠壓軸斷面尺寸確定21&

15、lt;/p><p>　　3.3.2 擠壓軸長度l的確定21</p><p>　　3.3.3 擠壓軸強度校核22</p><p>　　3.4.擠壓墊設(shè)計24</p><p>　　3.4.1 擠壓墊尺寸確定24</p><p>　　3.4.2 擠壓墊強度校核26</p><p>　　4.擠壓

16、模設(shè)計27</p><p>　　4.1.擠壓模具的分類27</p><p>　　4.2.擠壓模具的組裝方式27</p><p>　　4.3.擠壓模結(jié)構(gòu)要素的設(shè)計28</p><p>　　4.3.1 模角α28</p><p>　　4.3.2 定徑帶長度h定和直徑d定29</p><p&g

17、t;　　4.3.3 出口直徑d出29</p><p>　　4.3.4 入口圓角r入29</p><p>　　4.3.5 模子的外形尺寸D模和H模30</p><p>　　4.3.6 模子的外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化30</p><p>　　4.4.普通型材模具設(shè)計的原則與步驟30</p><p>　　4.4.1

18、確定設(shè)計模腔參數(shù)31</p><p>　　4.4.2 模孔在模子平面上的合理布置31</p><p>　　4.4.3 ?？壮叽绲暮侠碛嬎?1</p><p>　　4.4.4 合理調(diào)整金屬的流速32</p><p>　　4.4.5 保證足夠的模具強度32</p><p>　　4.4.6 模具設(shè)計的技術(shù)條件及基本

19、要求32</p><p>　　4.5.單孔模設(shè)計33</p><p>　　4.5.1 單孔型材所能擠壓最大面積的確定33</p><p>　　4.5.2 單孔擠壓型材的選擇33</p><p>　　4.5.3 單孔擠壓型材的模孔布置34</p><p>　　4.5.4 單孔型材?？仔螤钆c加工尺寸設(shè)計35&

20、lt;/p><p>　　4.5.5 單孔型材?？坠ぷ鲙У拇_定36</p><p>　　4.5.6 單孔型材模外形尺寸及組裝方式38</p><p>　　4.6.平面分流模設(shè)計38</p><p>　　4.6.1 工作原理與特點38</p><p>　　4.6.2 一般結(jié)構(gòu)39</p><p&g

21、t;　　4.6.3 結(jié)構(gòu)要素設(shè)計40</p><p><b>　　致 謝50</b></p><p><b>　　參考文獻61</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　鋁擠壓工業(yè)的發(fā)展概況</p><p>　　隨

22、著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，經(jīng)濟全球化已成為全球發(fā)展的格局。鋁合金擠壓工業(yè)不僅在世界經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的地位，對我國的工業(yè)的發(fā)展也具有不可估量的作用。在世界經(jīng)濟發(fā)展的今天，鋁工業(yè)的發(fā)展符合降低能源與能源消耗、改善環(huán)保、降低成本與提高經(jīng)濟效益的世界經(jīng)濟發(fā)展的需要，因此鋁材部分代替鋼材成為了人民生活和經(jīng)濟部門基礎(chǔ)的材料地位。從2007年到2020年世界原鋁的產(chǎn)量以5%左右速度遞增，估計到2020年能達到6800萬t/a以上。2007年世界鋁材的產(chǎn)

23、量達3200萬t/a，其中擠壓材1320萬t/a左右，并且每年以6%左右的速度遞增，估計到2020年鋁材的產(chǎn)銷量有可能超過5500萬t/a。因此說，現(xiàn)代世界鋁及鋁加工業(yè)發(fā)展正向以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加產(chǎn)量和品種、節(jié)能降耗、減輕環(huán)境污染、提高安全舒適度的方面發(fā)展，這是世界鋁及鋁加工業(yè)發(fā)展的重要特征。</p><p>　　我國的鋁工業(yè)和擠壓加工業(yè)正處于高速持續(xù)發(fā)展的第三次高潮期。它是從50世紀(jì)50年代年代開始，經(jīng)過60-

24、70年代和80-90年代的兩個高速發(fā)展的高潮期。在我國80年代以前僅僅以生產(chǎn)硬鋁合金管、線、型、棒等為主的西北鋁加工廠、東北輕合金加工廠、和西南鋁加工廠三大廠家和為數(shù)不多的幾個生產(chǎn)普通鋁材的地方性企業(yè)，現(xiàn)在已發(fā)展到近千家鋁擠壓加工企業(yè)，共擁有4000余臺擠壓機，年生產(chǎn)量超過10000kt，已經(jīng)成為一個鋁擠壓加工生產(chǎn)的大國。今天無論是從擠壓加工企業(yè)的數(shù)量上來看，還是從擠壓機的臺數(shù)和生產(chǎn)能力擠壓加工企業(yè)的數(shù)量及年產(chǎn)量上來說，我國都能稱得上鋁

25、業(yè)大國、鋁加工大國和鋁擠壓大國。而且我們目前正在向鋁業(yè)強國、鋁加工強國和鋁擠壓強國進軍，相信不遠的明天，我們的鋁產(chǎn)業(yè)會走向世界，并揚名世界[1]！</p><p>　　工模具在擠壓生產(chǎn)中的作用</p><p>　　擠壓工具可分為大型基本工具和模具。擠壓生產(chǎn)中的主要工具有擠壓筒、擠壓軸（或稱擠壓桿）、擠壓墊、擠壓模、穿孔針（在擠壓無縫管時使用）。在擠壓生產(chǎn)中，工模具費用大約占擠壓生產(chǎn)成本的3

26、0%左右。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)中，工具和模具對實現(xiàn)整個擠壓過程有著十分重要的意義，模具壽命是評價某一擠壓方法經(jīng)濟可行的決定因素，工模具的設(shè)計與制造質(zhì)量是實現(xiàn)擠壓生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的最重要的保證之一。</p><p>　　（1）合理的工模具結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)任何一種擠壓工藝過程的基礎(chǔ)，因為它是使金屬產(chǎn)生擠壓變形和傳遞擠壓力的關(guān)鍵部件。在擠壓過程中，依靠擠壓軸輸出壓力，由擠壓筒盛容鑄錠并使之在強烈的三向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，模

27、具是使金屬最后完成塑性變形獲得所需形狀的工具。在目前的條件下，還不能想象無擠壓筒、無模具的擠壓工藝。</p><p>　?。?）模具是保證產(chǎn)品形狀、尺寸和精度的基本工具。只有結(jié)構(gòu)合理、精度和硬度合格的模具，才能實現(xiàn)產(chǎn)品的成形并具有精確的輪廓形狀和斷面尺寸。</p><p>　?。?）工具和模具是保證產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量最重要的因素之一。</p><p>　?。?）合理的

28、工模具結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，在一定程度上可控制產(chǎn)品的力學(xué)性能和內(nèi)部組織，特別是在控制空心制品的焊縫組織和力學(xué)性能方面，分流孔的大小、數(shù)量和形狀以及分布位置，焊合腔的形狀和尺寸，模芯的結(jié)構(gòu)等起著決定性的作用；擠壓墊片 、擠壓筒和模子的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸及表面質(zhì)量，對控制產(chǎn)品的粗晶環(huán)和縮尾等缺陷也有一定的作用。</p><p>　　（5）工模具的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸對擠壓時金屬的流動、擠壓速度和擠壓力等都有很大的影響，從而對提高生

29、產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和減少能耗有重大作用。</p><p>　?。?）合理的工模具設(shè)計對提高其裝卸與更換速度，減少輔助時間，改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全等方面意義重大。</p><p>　?。?）新型的工模具結(jié)構(gòu)，對于開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝，研制新材料和新設(shè)備，不斷提高擠壓技術(shù)水平起著很大的作用。如扁擠壓筒、舌型模、組合模、多層預(yù)緊應(yīng)力模、變斷面模等以及高比壓優(yōu)質(zhì)圓擠壓筒與特種型材模和異形管材模的設(shè)

30、計與制造技術(shù)等都是鋁合金擠壓生產(chǎn)的核心和關(guān)鍵技術(shù)。其技術(shù)含量在整個擠壓技術(shù)中占有很大的比例。</p><p>　　（8）合理的工模具設(shè)計與制造能大大提高其使用壽命，這對于降低產(chǎn)品成本有重大的意義。對于中等批量的擠壓產(chǎn)品，工模具的成本占總成本的30％~50%左右。如將其使用壽命提高5～10倍，則產(chǎn)品的成本可大幅度下降[2]。</p><p><b>　　本畢業(yè)設(shè)計的意義</b

31、></p><p>　　工模具的設(shè)計一般包括設(shè)計理論與設(shè)計方法的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、尺寸的確定、強度的校核和材料的選擇以及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的評價等。其設(shè)計不同于一般的機械零件設(shè)計，而是介于機械加工與壓力加工之間的一種工藝性設(shè)計?？梢?，模具的設(shè)計遠比其它工具的設(shè)計要復(fù)雜。因此，世界各國的擠壓工作者對理論和設(shè)計方法進行了大量的研究工作。目前，在工業(yè)發(fā)達的國家，CAD/CAM/CAE 技術(shù)已進人實用普及階段，工模具

32、的設(shè)計已成了一個連續(xù)的電子計算機自動控制的優(yōu)化設(shè)計過程。</p><p>　　把中國擠壓模具的設(shè)計及使用情況與發(fā)達國家相比較，可以發(fā)現(xiàn)：我國設(shè)計制造的模具壽命較短，一次試模的合格率低，且擠壓制品的精度不高，等等。這對擠壓技術(shù)的發(fā)展有很大影響。由此也說明了我國的擠壓模具仍有很大的發(fā)展空間，需要更多該領(lǐng)域的科研人才與企業(yè)單位來為中國擠壓工業(yè)的發(fā)展進步作貢獻。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)

33、計，我基本上掌握了擠壓鋁型材工模具設(shè)計的一般理論及相關(guān)知識，也熟悉了設(shè)計工作的整個流程，為以后的進一步的學(xué)習(xí)以及工作打下了堅實的基礎(chǔ)[3]。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計主要生產(chǎn)實習(xí)，掌握擠壓機所使用的擠壓筒、擠壓桿、擠壓墊等基本擠壓工具和擠壓模具的使用情況；掌握鋁型材的基本生產(chǎn)工藝，設(shè)計出所給定擠壓機所使用的

34、擠壓筒、擠壓桿、擠壓墊的結(jié)構(gòu)和尺寸；并根據(jù)所設(shè)計的擠壓筒，選擇1~2種實心型材，一種空心型材，分別設(shè)計出能夠在該擠壓筒上正常進行生產(chǎn)所使用的實心型材模和擠壓空心型材用分流模，以及所使用的模支撐。</p><p><b>　　擠壓工藝</b></p><p><b>　　擠壓工藝流程</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計選

35、擇了三種典型型材分別進行單孔模和分流模設(shè)計。這兩種型材的擠壓工藝流程如下：</p><p>　　單孔模擠壓XC321熱擠壓狀態(tài)型材工藝流程如下：</p><p>　　平面分流模擠壓XC040空心建筑型材工藝流程如下：</p><p>　　擠壓時的溫度-速度條件與擠壓比</p><p>　　擠壓時的溫度速度條件</p><p

36、>　　盡管擠壓變形具有優(yōu)越的三向應(yīng)力狀態(tài)，但由于變形不均勻性導(dǎo)致金屬沿錠坯斷面的流速差，會發(fā)生大的縱向拉應(yīng)力，甚至引起制品生產(chǎn)周期性表面裂紋。在這種情況下，為了保持?jǐn)D壓制品的整體性，在擠壓過程中，塑性變形區(qū)的溫度必須與金屬塑性最好的溫度范圍相適應(yīng)。</p><p>　　塑性變形區(qū)的溫度取決于坯料和工具的加熱溫度、變形熱以及被周圍介質(zhì)所吸收的熱量。擠壓速度或金屬流動速度越大，被周圍介質(zhì)所吸收的熱量就越小，則塑

37、性變形區(qū)的溫度就越高，反之亦然。在一定的變形程度下，或者是選擇合適的預(yù)熱溫度，或者是選擇合適的變形速度，都可以使塑性變形區(qū)的溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)變形速度較小時，必須提高預(yù)熱溫度。而變形速度較大時，則必須降低預(yù)熱溫度。因此，利用“錐形”加熱和冷卻模具的方法可獲得較高的擠壓速度。</p><p>　　隨著擠壓條件的變化，擠壓過程中的擠壓溫度和速度是不斷變化的。</p><p>　　在擠壓

38、鋁合金時，擠壓溫度較低（400-500℃），擠壓速度很慢（≤25mm/s），而且鋁合金的導(dǎo)熱性很高，所以在計算塑變區(qū)的溫度場時必須考慮由于擠壓金屬的熱傳導(dǎo)和金屬與擠壓工具之間的熱交換而引起的溫度變化。</p><p>　　確定擠壓的溫度制度時，應(yīng)該考慮以下一些因素：</p><p>　　合金的塑性圖與狀態(tài)圖，了解合金最佳塑型溫度范圍和相變情況，避免在多相和相變溫度下變形；</p>

39、;<p>　　擠壓過程溫度條件的特點，影響溫度條件變化的因素和調(diào)節(jié)方法以及溫升情況；</p><p>　　盡可能的降低變形抗力以減小及壓力和作用在工具上的載荷；</p><p>　　保證擠壓制品中的溫度分布均勻；</p><p>　　保證最大的流出速度；</p><p>　　保持溫度不超過該合金的臨界溫度，以免塑性降低產(chǎn)生裂紋；

40、</p><p>　　保證擠壓時金屬不粘結(jié)工具，惡化制品表面質(zhì)量；</p><p>　　保證制品的組織均一和力學(xué)性能最佳；</p><p>　　保證制品的尺寸精度。</p><p>　　擠壓時的速度有三種：擠壓速度vj—表示擠壓機主柱塞、擠壓桿和擠壓墊的移動速度；金屬流出速度vL—金屬流出?？讜r的速度，vL=λvj；變形速度ε，亦稱變形速率，

41、即單位時間內(nèi)變形量變化的大小，。</p><p>　　擠壓時的速度和溫度是聯(lián)系在一起的。一般來說，提高擠壓速度則必須降低坯錠的加熱溫度，反之，提高了擠壓溫度則必須降低擠壓速度。</p><p><b>　　擠壓比</b></p><p>　　擠壓比（或稱擠壓系數(shù)）的大小對擠壓制品的組織、性能、成品率、生產(chǎn)效率以及擠壓過程的順利進行都有很大影響。

42、當(dāng)擠壓比過大時，會引起擠壓力升高，在擠壓變形抗力較高的合金時，可能會發(fā)生擠不動的“悶車”事故，影響生產(chǎn)的順利進行；為了避免發(fā)生“悶車”事故，必須縮短坯料長度，則使切壓余所造成的幾何廢料所占的比例增大，使成品率降低；還會因為變形熱增大而使變形區(qū)溫度明顯升高，從而限制了擠壓速度的提高，影響生產(chǎn)效率。如果擠壓比過小，一方面，由于變形量不足，使產(chǎn)品的力學(xué)性能降低，甚至不能滿足要求；另一方面，在相同的坯料長度條件下，擠出制品的長度縮短，使切頭、尾

43、所引起的幾何廢料所占的比例增大，成品率降低。因此，選擇擠壓比時要綜合考慮合金的性質(zhì)、制品的品種及質(zhì)量要求、設(shè)備能力、生產(chǎn)效率、成品率以及其它工藝因素的影響。</p><p><b>　　（1）合金的性質(zhì)</b></p><p>　　金屬的變形抗力越高，使其產(chǎn)生塑性變形所需要的擠壓力就越大。擠壓力的大小與擠壓比的對數(shù)值成正比關(guān)系。在擠壓變形抗力較高的硬合金時，如果擠壓比

44、過大，就可能因所需要的擠壓力過大而出現(xiàn)擠不動的“悶車”現(xiàn)象，甚至損壞工具。</p><p>　　金屬的塑性好，適合塑性變形的溫度范圍寬，則擠壓比可大一些。</p><p>　?。?）制品的質(zhì)量要求</p><p>　　擠壓制品的組織性能與擠壓時的變形量大小有關(guān)。對于不再進行冷加工變形的熱擠壓制品，擠壓比一般不得小于8 - 10，以免因變形量較小，制品中有鑄態(tài)組織或鑄

45、態(tài)組織輪廓殘余而使得性能達不到要求。</p><p><b>　　（3）設(shè)備能力</b></p><p>　　擠壓機上所配備擠壓筒的規(guī)格，是根據(jù)所要擠壓合金的強度、作用在擠壓墊上的最大單位壓力（通常稱比壓）的大小及工模具的強度、使用壽命等來確定的。在擠壓機能力（噸位）一定的情況下，擠壓筒的最大直徑，應(yīng)保證作用在擠壓墊上的使金屬產(chǎn)生塑性變形的單位壓力（扣除了克服外摩擦所

46、要消耗的擠壓力部分后），不低于擠壓溫度下金屬的變形抗力。顯然，擠壓筒直徑越大，作用在擠壓墊上的單位壓力越小。這時，如果擠壓比增大，則所需要的單位擠壓力增大，就有可能超出設(shè)備能力而出現(xiàn)擠不動的“悶車”現(xiàn)象。如果擠壓筒的直徑減小，則能夠使作用在擠壓墊上的單位壓力增大，在其它條件不變的情況下，就可以增大擠壓比，以充分發(fā)揮金屬的塑性。因此，在確定擠壓比時，對于同一臺擠壓機來說，在大規(guī)格擠壓筒上生產(chǎn)時，擠壓比應(yīng)小一些；在小規(guī)格擠壓筒上生產(chǎn)時，擠壓

47、比可相對大一些。</p><p>　?。?）生產(chǎn)效率及成品率</p><p>　　擠壓時，變形能的絕大部分將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使變形區(qū)中金屬的溫度升高。擠壓比越大，變形能越大，產(chǎn)生的變形熱越多，變形區(qū)中的溫升就越高，易造成制品晶粒粗大，降低制品的表面質(zhì)量和尺寸精度，并使擠壓速度降低。因此，為了提高制品的質(zhì)量，提高擠壓速度，提高生產(chǎn)效率，希望擠壓比應(yīng)小一些。</p><p>

48、;　　擠壓比越大，在坯料長度不變的情況下，擠出的制品越長，切頭、切尾等幾何廢料所占的比例就越少，成品率也就越高。因此，從提高成品率的角度來說，則希望擠壓比稍大一些。</p><p>　　（5）其它因素的影響</p><p><b>　　a、坯料加熱溫度</b></p><p>　　當(dāng)坯料的加熱溫度較高時，擠壓比應(yīng)小一些，以防變形熱過大，造成變形

49、區(qū)溫度過高，降低擠壓速度，降低生產(chǎn)效率，并影響制品的質(zhì)量。</p><p><b>　　b、工具溫度</b></p><p>　　當(dāng)擠壓筒、穿孔針及模子的溫度較低時，易造成坯料金屬發(fā)生溫降，使其變形抗力升高，使擠壓力升高。為防止發(fā)生“悶車”事故，擠壓比應(yīng)相應(yīng)小一些。</p><p><b>　　c、坯料長度</b><

50、/p><p>　　坯料的長度影響摩擦力的大小。坯料越長，摩擦力越大，所需要的擠壓力也越大。因此，當(dāng)采用長坯料擠壓時，應(yīng)采用相對較小的擠壓比。如果因為設(shè)備條件的限制，擠壓比不能小時，可采用較短的坯料，但不能小于允許的最短坯料長度。</p><p><b>　　d、擠壓方法</b></p><p>　　反向擠壓時坯料與擠壓筒壁之間無摩擦，擠壓力比正向擠

51、壓時的小，故擠壓比可比正向擠壓時的大。</p><p>　　用組合模擠壓空心型材時，希望擠壓比稍大一些。因為，擠壓比大，可以在焊合室內(nèi)建立起足夠大的靜水壓力，從而有利于提高焊合質(zhì)量[4]。</p><p><b>　　擠壓工藝規(guī)程</b></p><p><b>　　坯料加熱</b></p><p>

52、;<b>　　加熱方法</b></p><p>　　坯料的加熱方式主要有火焰爐加熱、電阻爐加熱和感應(yīng)爐加熱。</p><p><b>　?。?）火焰爐加熱</b></p><p>　　火焰爐加熱是擠壓生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的一種坯料加熱方式，在中國南方和電力較缺乏地方的鋁型材擠壓企業(yè)也基本上都采用火焰爐加熱。常用的火焰爐加熱方

53、式主要有柴油（或重油）爐加熱、煤氣（或天然氣）爐加熱和直接燃煤加熱?；鹧鏍t加熱時，產(chǎn)生的火焰直接與坯料接觸，溫度高，加熱速度較快，生產(chǎn)成本低，這是其主要優(yōu)點。但是，火焰爐加熱也存在著加熱質(zhì)量不高，金屬燒損大，自動化程度低，勞動條件較差等許多缺點。例如：加熱溫度很不均勻，坯料斷面溫差大，造成擠壓時的變形不均；火焰接觸到的部位溫度過高甚至?xí)a(chǎn)生局部過燒，制品難以獲得最佳性能；如果采用燃煤直接加熱，雖然其成本可能是最低的，但對坯料、對環(huán)境的污

54、染也是最大的。</p><p><b>　?。?）電阻爐加熱</b></p><p>　　電阻爐是通過電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，在爐內(nèi)對金屬進行加熱。電阻爐加熱是鋁合金擠壓生產(chǎn)中經(jīng)常采用的一種加熱方式，在我國北方一些鋁擠壓企業(yè)應(yīng)用較多。電阻爐和火焰爐相比較，具有熱效率較高，可達50－80℅；加熱溫度均勻，坯料斷面溫差小，溫度容易控制；勞動條件較好；爐體壽命長等優(yōu)點。但

55、電阻爐耗電量高，通常一塊坯料從進入爐子到出爐需要好幾個小時，加熱成本高。</p><p><b>　?。?）感應(yīng)爐加熱</b></p><p>　　感應(yīng)爐是通過電磁感應(yīng)原理，在金屬表面層產(chǎn)生感生電流（渦流），依靠這些渦流的能量達到加熱金屬的目的。感應(yīng)加熱特點：加熱溫度高，而且是非接觸式加熱；加熱效率高，雖然從表面上看耗能較高，但由于加熱速度很快（一般為幾十秒到幾分鐘）

56、，生產(chǎn)效率高，因而是節(jié)能的，而且金屬的氧化燒損很少；溫度容易控制，加熱均勻性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；可實現(xiàn)梯度加熱，從而可實現(xiàn)等溫擠壓，制品縱向組織性能和尺寸的一致性好；容易實現(xiàn)自動控制；作業(yè)環(huán)境好，幾乎沒有熱噪聲和灰塵；加熱爐體積小，工作占地少。</p><p><b>　　坯料加熱操作規(guī)程</b></p><p>　　（1）加熱前，應(yīng)認(rèn)真檢查加熱爐儀表定溫，確認(rèn)無誤后才

57、能開始生產(chǎn)。</p><p>　　（2）在連續(xù)生產(chǎn)過程中，交接班時，應(yīng)檢查加熱爐儀表定溫、儀表指示溫度和坯料的實際溫度。</p><p>　　（3）裝爐前應(yīng)按卡片規(guī)定的批次、爐號、合金、規(guī)格、數(shù)量等，對坯料進行認(rèn)真核對，確認(rèn)無誤后才能裝爐。</p><p>　?。?）裝爐前應(yīng)清除坯料表面上的油污、灰塵、金屬屑及其它贓物。</p><p>　　

58、（5）裝爐時嚴(yán)防混料，坯料應(yīng)逐塊檢查，不同批次之間應(yīng)有明顯的標(biāo)志予以區(qū)分。</p><p>　?。?）擠壓6061、6063合金T5狀態(tài)型材時，為保證擠壓熱處理效果，應(yīng)采用較高的坯料加熱溫度（480~520℃）。其他合金的加熱溫度范圍為350~450℃。</p><p>　?。?）用分流模擠壓空心型材時，坯料應(yīng)加熱到擠壓溫度的上限或接近最高允許加熱溫度。</p><p&

59、gt;<b>　　擠壓</b></p><p><b>　　擠壓前的準(zhǔn)備</b></p><p>　?。?）按設(shè)備使用規(guī)程及安全規(guī)程檢查、潤滑設(shè)備，進行空行程運轉(zhuǎn)，證明設(shè)備正常才能開始生產(chǎn)。在連續(xù)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)認(rèn)真交接班，仔細了解上一班的生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備和工具等情況。</p><p>　?。?）檢查坯料加熱爐、模具加熱爐

60、、擠壓筒的儀表定溫和實際指示溫度，以及坯料的實際溫度是否符合規(guī)定要求。鋁合金擠壓時的模具加熱爐溫度范圍一般控制在400~450℃。</p><p>　　（3）檢查工模具（包括擠壓模、擠壓墊、穿孔針等）的規(guī)格、型號和尺寸是否與生產(chǎn)卡片一致，質(zhì)量是否符合要求。</p><p>　?。?）根據(jù)所要生產(chǎn)的合金、品種及擠壓生產(chǎn)方式，配制好工藝潤滑劑。</p><p>　?。?

61、）認(rèn)真檢查出料臺的情況，消除可能造成制品劃傷的各種隱患。</p><p>　　（6）各機臺當(dāng)班的班長應(yīng)提前2~3小時向模具工提交下一班次準(zhǔn)備生產(chǎn)的各種規(guī)格產(chǎn)品的工具任務(wù)單，以便模具工及時準(zhǔn)備和加熱有關(guān)工具。各機臺用模具在加熱爐內(nèi)的保溫時間一般為：6MN擠壓機的不少于1小時，8MN擠壓機的不少于1.5小時，10MN以上噸位擠壓機的不少于2小時。穿孔針加熱時，其螺紋部分不允許加熱。</p><p&

62、gt;<b>　　普通型材擠壓</b></p><p>　?。?）擠壓前要進行試模，經(jīng)試模合格后才能正式擠壓。對于斷面形狀較復(fù)雜的硬合金型材，試模時的坯料最好用軟合金。</p><p>　?。?）擠壓前對出爐待壓的坯料進行測溫，至少每擠壓10個坯料應(yīng)測溫一次，但每批不少于一次。并如實把擠壓筒溫度、坯料溫度記錄在卡片上。</p><p>　?。?

63、）為防止悶車，應(yīng)迅速裝配、更換擠壓工具。在開始擠壓時采用規(guī)定的上限溫度，擠壓3~5個坯料后可轉(zhuǎn)入正常溫度擠壓。</p><p>　?。?）為防止縮尾、成層和氣泡等，擠壓墊、擠壓軸、擠壓筒內(nèi)套等不允許涂潤滑油或弄臟。</p><p>　?。?）平模擠壓時，模面允許涂油潤滑。分流模擠壓時，不允許涂潤滑劑，應(yīng)保持模面清潔，以保證焊縫質(zhì)量。</p><p>　?。?）擠壓速

64、度應(yīng)根據(jù)制品的合金、規(guī)格、形狀、尺寸、表面狀況等因素而決定。對于空心型材，為保證焊縫質(zhì)量，速度不宜過快。</p><p>　?。?）變換規(guī)格時，應(yīng)檢查第一和第二根制品的頭尾尺寸、表面和外形質(zhì)量及定尺壓出長度。只有全面檢查合格后才能投入生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，質(zhì)檢員、操作手和助手都應(yīng)隨時注意制品的表面、外形和尺寸等的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。</p><p>　?。?）多孔模擠壓時，各孔流出的

65、長度差不得超過下值：2孔應(yīng)小于500mm；3~6孔小于800mm；6孔以上小于1500mm。當(dāng)長度差超過上述規(guī)定時，應(yīng)通過修模等予以調(diào)整。</p><p>　?。?）擠壓生產(chǎn)過程中對每批產(chǎn)品都必須認(rèn)真、仔細地檢查，發(fā)現(xiàn)不合格時要及時處理，并將具體情況反映給修模工，以便修模工正確地修模。</p><p>　　（10）為了避免表面擦傷，要保持滾道、中斷鋸臺、石墨導(dǎo)路無鋁屑等異物；要防止冷床上料

66、積成堆，互相摩擦。型材之間要保持一定的間隔。</p><p>　　（11）操作人員所使用的手套、石棉布等嚴(yán)防沾污、潮濕，制品不得觸及酸、堿、鹽等物。</p><p>　　（12）產(chǎn)品的擠壓尺寸偏差應(yīng)保證拉伸矯直后能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。</p><p><b>　　建筑型材擠壓</b></p><p>　　擠壓建筑用6061

67、、6063鋁合金型材時，除了應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行上述普通型材擠壓的有關(guān)操作規(guī)程外，還應(yīng)在以下幾方面加以注意：</p><p>　　（1）對于6061、6063合金型材，應(yīng)測量制品出?？诇囟?，其溫度一般應(yīng)在520~530℃。如果溫度低于500℃，應(yīng)及時通過提高擠壓速度或提高坯料加熱溫度的方法來提高出模孔溫度。</p><p>　?。?）對于6063合金T5狀態(tài)型材，當(dāng)其斷面最大壁厚小于3mm時，制品出

68、?？缀髴?yīng)吹風(fēng)冷卻；大于3mm時，應(yīng)噴水冷卻。T4、T6狀態(tài)制品必須采用大冷卻強度進行噴水冷卻。</p><p>　?。?）對于6061合金T5狀態(tài)型材，制品出?？缀髴?yīng)采用噴水冷卻。</p><p>　?。?）擠壓6061合金T4、T6狀態(tài)型材時，如果沒有在線熱處理裝置，一般不能直接在擠壓機上進行水冷淬火，需要在專門的淬火爐上進行固溶處理。</p><p>　?。?）

69、當(dāng)放在冷床上的制品冷卻到70℃以下時，進行拉伸矯直。矯直前應(yīng)認(rèn)真檢查、測量型材各部位的形狀、尺寸，避免拉伸后型材尺寸超負偏差或形狀不合格。</p><p>　?。?）為了減少拉伸矯直時的夾頭損失，應(yīng)盡可能縮短矯直夾頭的長度。當(dāng)型材長度不一致時，應(yīng)根據(jù)型材的實際長度，調(diào)節(jié)矯直機的鉗口位置，不允許將型材折彎后矯直。</p><p>　?。?）大開口型材、空心型材在矯直時，夾頭部位內(nèi)腔要配有專用

70、塞墊，減少型材變形部分的長度，或防止型材形狀發(fā)生變化。</p><p>　?。?）矯直時的拉伸率一般控制在0.5%~1.5%，不得超過1.5%（以表面不產(chǎn)生桔皮現(xiàn)象或有明顯的變形痕跡為原則）。</p><p>　?。?）矯直時，應(yīng)根據(jù)每一根型材的具體彎曲、扭擰情況，采用不同的矯直方法，控制合適的拉伸率。不得一次矯直多根制品。</p><p>　?。?0）型材矯直時，

71、應(yīng)輕拿輕放，用夾頭將型材夾緊后應(yīng)先繃緊，再拉伸。矯直后的型材禁止成堆放置，避免產(chǎn)生磕碰傷。</p><p>　?。?1）型材應(yīng)單根鋸切。如果一次鋸切多根型材，應(yīng)并排放整齊并壓緊后鋸切。多根鋸切時，應(yīng)避免型材相互產(chǎn)生劃傷。禁止小規(guī)格型材成堆鋸切。</p><p>　　（12）鋸切后的型材端頭應(yīng)整齊，切斜度不得超過2℃，端頭應(yīng)無毛刺。</p><p>　?。?3）鋸切時

72、，發(fā)現(xiàn)鋸齒粘鋁時應(yīng)及時清理，以免影響型材切口質(zhì)量及損壞鋸片。</p><p>　?。?4）首次鋸切的制品應(yīng)測量其長度尺寸，定尺長度允許偏差為+15mm。倍尺交貨的型材，在滿足長度允許偏差的情況下，應(yīng)加上切口余量，每個切口為5mm。在鋸切過程中應(yīng)經(jīng)常檢查鋸切長度，以防定尺擋板移動造成長度超上限。</p><p>　?。?5）在鋸切過程中，應(yīng)注意觀察每根型材的表面質(zhì)量。對型材表面上存在的個別較

73、明顯缺陷，應(yīng)切除后再切定尺。</p><p>　　（16）鋸切后的型材應(yīng)對其彎曲、扭擰、間隙、角度及表面進行全面檢查。檢查合格者應(yīng)整齊擺放在料框中，并用料墊隔開，料墊間距不大于1000mm。裝框的型材之間要留有一定的間隔，保證人工時效時熱空氣循環(huán)暢通。</p><p>　　（17）對于檢查出不合格型材，應(yīng)根據(jù)不合格的性質(zhì)分別進行處理。對于型材存在的形位尺寸不合格，應(yīng)及時進行整形處理；對于個

74、別部位有塌陷的型材，如果不是很嚴(yán)重，可用木質(zhì)或尼龍材料工具進行平整處理；對于表面局部存在有麻點的型材，應(yīng)用細砂紙進行打磨。</p><p>　?。?8）型材應(yīng)按批裝框。多批裝框時，批與批之間應(yīng)有特殊標(biāo)記。裝框時，小規(guī)格、薄壁、短定尺、易變形型材和空心型材，應(yīng)盡量放置于框的上部。裝框型材的高度不允許超過框的高度。小規(guī)格型材不能裝的太多。</p><p><b>　　擠壓工具設(shè)計&l

75、t;/b></p><p>　　擠壓工具的種類及裝配</p><p><b>　　擠壓工具的種類</b></p><p>　　根據(jù)擠壓機的結(jié)構(gòu)、用途及所生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，擠壓工具的組成和結(jié)構(gòu)形式也不一樣。擠壓機的工具有基本擠壓工具、模具和輔助工具三大類。</p><p>　　基本擠壓工具是指尺寸及重量較大，通用性強，

76、使用壽命也較長的一些工具，它們在擠壓過程中承受中等以上的負荷。主要有擠壓筒、擠壓軸、空心模子軸、擠壓墊等。其中擠壓筒是尺寸及重量最大，工作條件最惡劣，結(jié)構(gòu)設(shè)計最復(fù)雜，價格最昂貴的基本擠壓工具。</p><p>　　模具包括模子、模墊和穿孔針（或芯棒）等，是直接參與金屬塑性成型的工具。模具的品種規(guī)格多，結(jié)構(gòu)形式多，擠壓不同品種規(guī)格的產(chǎn)品，就需要更換模具。模具的工作條件非常惡劣，消耗量很大。提高模具的使用壽命，減少其

77、消耗，對降低擠壓生產(chǎn)的成本具有重要的意義。</p><p>　　輔助工具有導(dǎo)路、牽引爪子、輥道、吊鉗、修模工具等。這些輔助工具對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都具有一定的作用。[5]</p><p><b>　　擠壓工具的裝配</b></p><p>　　不同結(jié)構(gòu)形式的擠壓機，其工具的組成及裝配形式不完全一樣。圖3-1擠壓型材用的單動式擠壓機的典型工

78、具裝配示意圖。</p><p>　　圖3-1 12.5MN單動式擠壓機工具裝配示意圖</p><p>　　1-支承環(huán)；2-模支承；3-模墊；4-模子；5-擠壓筒內(nèi)套；6-擠壓墊；</p><p>　　7-擠壓筒外套；8-擠壓軸；9-模座；10-擋環(huán)</p><p><b>　　擠壓筒設(shè)計</b></p>

79、<p>　　確定擠壓筒的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　擠壓筒各層襯套之間的配合結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，各層襯套的配合面形狀可以是圓柱形、圓錐形或端部帶臺階的圓柱形。圓柱形襯套的配合面易加工，但更換襯套比較麻煩。圓錐面不易加工，當(dāng)長度超過1m以上時，錐面上的平直度不易保證，錐面各點的尺寸不易檢查，但更換襯套較容易。帶臺階的內(nèi)襯套與圓柱形襯套基本相同，只是熱裝時不必事先找熱裝位置，依靠臺階自動找準(zhǔn)。</

80、p><p>　　圖3-2 擠壓筒中各層襯套的配合結(jié)構(gòu)（箭頭表示擠壓方向）</p><p>　　a—圓柱面配合；b—圓錐圓柱面配合；</p><p>　　c—圓錐面配合；d—帶臺階的圓柱面配合</p><p>　　本設(shè)計選用圖3-2c所示的圓錐面配合形式，易更換，節(jié)省停工時間，提高效率。</p><p><b>

81、　　擠壓筒主要尺寸設(shè)計</b></p><p>　　擠壓筒工作內(nèi)孔直徑D t的確定</p><p>　　擠壓筒的工作內(nèi)孔直徑主要是根據(jù)擠壓機的噸位及前機架的結(jié)構(gòu)、制品的允許擠壓比范圍、使被擠壓金屬產(chǎn)生塑性變形所需要的單位壓力等來確定。如前所述，在擠壓機能力（噸位）一定的情況下，擠壓筒的最大直徑，應(yīng)保證作用在擠壓墊上的使金屬產(chǎn)生塑性變形的單位壓力（扣除了克服外摩擦所要消耗的擠壓力

82、部分后），不低于擠壓溫度下被擠壓金屬的變形抗力。擠壓筒內(nèi)孔直徑越大，作用在擠壓墊上的使金屬產(chǎn)生塑性變形的單位擠壓力就越小。另外，擠壓筒的最大內(nèi)孔直徑還受到擠壓機前機架空間的限制。而擠壓筒的最小直徑，則應(yīng)保證工具的強度，特別是擠壓軸的強度。擠壓筒直徑越小，則擠壓軸的直徑就越小，而作用在擠壓墊上的單位擠壓力越大。無論是對擠壓軸，還是擠壓筒本身，以及擠壓墊和模具的使用壽命都是不利的。對于擠壓鋁合金型材來說，單位擠壓力的范圍一般可取400~80

83、0MPa，則根據(jù)下式就可以確定擠壓筒的直徑。 </p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　按照此公計算出的

84、擠壓筒直徑D t介于125mm至179mm之間。本設(shè)計12MN擠壓機擠壓筒內(nèi)孔直徑D t選130mm。</p><p>　　擠壓筒長度Lt的確定</p><p>　　擠壓筒的長度與其直徑的大小、被擠壓合金的性能、擠壓力的大小、擠壓機的結(jié)構(gòu)、擠壓軸的強度等因素有關(guān)。擠壓筒越長，雖然可以采用較長的錠坯，從而提高生產(chǎn)效率和成品率，但相應(yīng)的也會增大擠壓力。另外，擠壓筒越長，所需要的擠壓軸就越長，由

85、于軸的細長比增大，削弱了擠壓軸的強度和穩(wěn)定性，即使在正常擠壓的情況下，也容易發(fā)生彎曲變形。擠壓筒的長度可按下式確定：</p><p>　　(3-2) </p><p>　　式中 Lpmax— 錠坯的最大長度，用實心錠擠壓型棒材時取Lpmax =（3 ~ 4）D t

86、；</p><p>　　t — 模具進入擠壓筒的深度；</p><p>　　s — 擠壓墊的厚度。一般取s=（0.25 ~ 0.5）D t。</p><p>　　本設(shè)計擠壓機的噸位為12MN，擠壓筒直徑為130mm，則坯料的最大長度Lpmax可取390~520mm；擠壓筒與模子間采用平封結(jié)構(gòu)，即t=0 ；本設(shè)計的擠壓墊片厚度為60mm，則擠壓筒的長度可在450~58

87、0mm范圍內(nèi)確定。按照系列化的原則，經(jīng)查相同噸位的擠壓機的擠壓筒長度為715mm，故本設(shè)計擠壓筒的長度Lt取580mm。</p><p>　　擠壓筒各層襯套厚度尺寸的確定[9]</p><p>　　擠壓筒襯套的層數(shù)、各層的厚度及其比值，對擠壓筒的裝配應(yīng)力、擠壓時的工作應(yīng)力和等效應(yīng)力的分布和大小均有很大影響。擠壓筒襯套的層數(shù)越多，各層厚度比值越合理，則在擠壓過程中，作用在擠壓筒工作內(nèi)襯套上的

88、等效應(yīng)力值就越小。確定擠壓筒各層套的厚度尺寸，通常是先根據(jù)經(jīng)驗初步確定某一數(shù)值，然后通過強度校核進行修正。擠壓筒的外徑應(yīng)大致等于其內(nèi)徑的2.5 ~ 5倍，每層的厚度則根據(jù)內(nèi)部受壓的空心圓筒，當(dāng)各層襯套的外、內(nèi)徑比值相等時的強度最大的原則來確定。對于二層套擠壓筒來說即：。但在生產(chǎn)實際中，考慮到外層套中有加熱孔以及鍵槽等而引起的強度降低，各層直徑比應(yīng)保持為的關(guān)系。擠壓筒各層套的厚度如圖3-3所示：</p><p>　

89、　圖3-3 擠壓筒各層套的厚度</p><p>　　兩層套擠壓筒各層套之間合理直徑比為：</p><p>　??； (3-3)</p><p>　　為了保證強度和質(zhì)量，擠壓筒的尺寸可以適當(dāng)放大，則D3/D1的比值在本設(shè)計中取4。對于12MN擠壓機則各層套擠壓筒直徑為：</p><p>　　D1=130mm ;</p

90、><p>　　D2=(0.2×4+1)×D1</p><p>　　=(0.2×4+1)×130</p><p><b>　　=234mm ;</b></p><p><b>　　D3=4×D1</b></p><p><b&

91、gt;　　=4×130</b></p><p><b>　　=520mm</b></p><p>　　則 ； 。滿足 。擠壓筒各項尺寸如下表3-1。</p><p>　　表3-1 擠壓筒的各項尺寸</p><p><b>　　公盈值的確定</b></p><

92、;p>　　擠壓筒各層套之間的配合是采用過盈量的熱裝配合。在擠壓筒裝配前，外套內(nèi)徑略小于內(nèi)套外徑，其差值就是過盈量。實際使用的擠壓筒，公盈值都是根據(jù)使用經(jīng)驗選用非標(biāo)準(zhǔn)的，其值取配合直徑的1/700 ~ 1/1000。</p><p>　　選取公盈值的原則是：</p><p>　　(1)工作壓力愈大時，公盈值應(yīng)選大些； </p&

93、gt;<p>　　(2)擠壓筒壁厚大時，公盈值應(yīng)選小些； </p><p>　　(3)多層套時，靠近內(nèi)套的公盈值應(yīng)大些。</p><p>　　公盈值選擇合適時，可以延長擠壓筒的使用壽命。由公盈量引起的熱裝應(yīng)力，以不超過擠壓筒工作時單位壓力的70%為宜。公盈值過大時，襯套可能產(chǎn)生塑性變形，造成更換的困難。公盈值的選擇范圍如

94、表3-2所示。</p><p>　　表3-2 擠壓筒配合公盈值范圍</p><p>　　12MN擠壓筒內(nèi)襯套外徑234mm。由于130mm擠壓筒擠壓比大，且為了保證擠壓時內(nèi)外襯套不產(chǎn)生滑動，因此公盈值應(yīng)選擇大一些。即公盈值為0.6mm，內(nèi)襯套加工時其外徑尺寸應(yīng)為234.6mm。</p><p><b>　　擠壓筒強度校核</b></p&

95、gt;<p>　　擠壓筒各層套受力情況的計算：</p><p>　　擠壓筒工作時受到的徑向壓應(yīng)力p為：</p><p>　　，MPa (3-4)</p><p>　　式中 P ——擠壓機公稱噸位，N ；</p><p>　　F ——擠壓筒內(nèi)徑斷面積 。</p>&l

96、t;p>　　由紅裝配合所產(chǎn)生的裝配預(yù)應(yīng)力Pk為：</p><p>　　, Mpa (3-5)</p><p>　　擠壓筒可視為承受徑向壓力的厚壁圓筒，當(dāng)其只受到內(nèi)壓應(yīng)力P1時（外壓P2＝0），所引起的切向（或環(huán)向）拉應(yīng)力及徑向拉應(yīng)力可按下式計算：</p><p>　　，Mpa (3-6) ，Mpa

97、 (3-7)</p><p>　　而當(dāng)擠壓筒只受到外壓應(yīng)力P2時（內(nèi)壓P1＝0），則所引起的壓應(yīng)力及可按下式計算：</p><p>　　，Mpa (3-8)</p><p>　　，Mpa (3-9)</p><p><b>　　上述

98、各式中：</b></p><p><b>　　△C——過盈量 ；</b></p><p>　　E——彈性模量，2.2×105 Mpa ；</p><p>　??； ；</p><p>　　； 。</p><p>　　a，b分別

99、為擠壓筒所計算套層的內(nèi)、外半徑，r為計算半徑。如圖3-4。</p><p>　　圖3-4 擠壓筒受力示意圖 圖3-5 雙層套擠壓筒</p><p>　　例如圖3-5所示的雙層套擠壓簡，在計算由于紅裝所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力時，對內(nèi)套筒I而言，受外壓力，其a＝100mm，b＝180mm。對外套筒II而言，受內(nèi)應(yīng)力，其a＝180mm，b＝400mm。當(dāng)計算由于擠

100、壓時的工作壓力對各層套引起的應(yīng)力時，其a、b數(shù)值的選取方法與上述相同。</p><p>　　計算擠壓筒套受力情況，一般可只計算切向拉應(yīng)力，而對徑向應(yīng)力可不計算，因它是壓應(yīng)力，對筒的強度影響不大。</p><p>　　如果在計算中把和同時計算后，則將分別求出的合應(yīng)力再按照第四強度理論，即式(3-10)求出其等效應(yīng)力。</p><p><b>　　(3-10)

101、 </b></p><p>　　采用這樣的計算方法時，沒有考慮熱應(yīng)力。擠壓筒內(nèi)表面沿筒長方向徑向應(yīng)力的不均勻性，對扁擠壓筒來講，沒有考慮各種不同工藝孔及鍵槽周圍應(yīng)力的影響，沒有考慮軸向負荷等，因之它是不十分準(zhǔn)確的，為了更好地掌握擠壓筒使用情況，對計算方法今后需更進一步研究。</p><p>　　本設(shè)計擠壓筒各層套受力情況的計算如下：</p><p>　　

102、工作時，擠壓筒內(nèi)套所受的徑向壓應(yīng)力p為：</p><p>　　由紅裝配合所產(chǎn)生的裝配預(yù)應(yīng)力Pk為：</p><p>　　式中 △C——過盈量取0.6mm ；</p><p>　　E——彈性模量取2.2×105 Mpa。</p><p>　　對于I而言，所受的熱裝應(yīng)力是壓應(yīng)力（外壓），對II套而言，所受的熱裝應(yīng)力則是拉應(yīng)力（內(nèi)壓）。

103、</p><p><b>　　I套內(nèi)表面：</b></p><p>　　計算半徑r＝65mm，由Pk引起的應(yīng)力如下：</p><p><b>　　I套外表面：</b></p><p>　　計算半徑r=117mm</p><p>　　II套由熱裝配合產(chǎn)生內(nèi)壓，其內(nèi)徑計算半徑為r

104、=117mm，內(nèi)壓</p><p><b>　?、蛱淄獗砻妫?lt;/b></p><p>　　計算半徑r=260mm</p><p>　　擠壓筒在擠壓過程中受到工作壓應(yīng)力p=905MPa時，對各層套產(chǎn)生的應(yīng)力在I套內(nèi)表面上計算半徑r＝65mm，內(nèi)壓</p><p>　　在I層套與II層套的接觸表面上，計算半徑r＝117mm&

105、lt;/p><p>　　在II層套的外表面上，計算半徑r＝260mm</p><p>　　把以上計算的應(yīng)力迭加后變成合成應(yīng)力，列在表3-3中，擠壓筒各層套的應(yīng)力分布如圖3-7所示。</p><p>　　表3-3 擠壓筒受力計算結(jié)果</p><p>　　I套r=100mm處的等效應(yīng)力：</p><p>　　I套r=180

106、mm處的等效應(yīng)力 </p><p>　　II套r=180mm處的等效應(yīng)力</p><p>　　II套r=400mm處的等效應(yīng)力</p><p>　　擠壓筒使用的鋼材要求耐熱、耐壓、耐磨損，且導(dǎo)熱性要好，同時還必須有良好的加工性。本設(shè)計內(nèi)外襯套均采用3Cr2W8V鋼，因為3Cr2W8V鋼在400℃時的為1373MPa。、、、均小于。所以3Cr2W8V鋼可以滿足擠壓筒的

107、強度要求。</p><p>　　a.紅裝應(yīng)力 b.工作應(yīng)力 c.合成應(yīng)力</p><p>　　圖3-6 雙層擠壓筒應(yīng)力分布圖</p><p><b>　　擠壓軸設(shè)計</b></p><p><b>　　擠壓軸斷面尺寸確定</b></p&

108、gt;<p>　　擠壓軸是與擠壓筒及穿孔針配套使用的最重要的工具之一。擠壓軸的主要作用是傳遞主柱塞的壓力，使金屬在擠壓筒內(nèi)產(chǎn)生塑性變形并從?？字辛鞒龀蔀橹破?。</p><p>　　擠壓型材用實心擠壓軸的尺寸參數(shù)如圖3-7所示。擠壓軸的軸桿直徑d根據(jù)擠壓筒的內(nèi)孔直徑大小來確定。臥式擠壓機擠壓軸的軸桿直徑一般比擠壓筒內(nèi)孔直徑小4mm~10mm，大型擠壓機可達到20mm；立式擠壓機的小2~5mm。本設(shè)計中

109、因擠壓筒內(nèi)徑較小，所以選擠壓軸的軸桿直徑d比擠壓筒內(nèi)徑小5mm，則軸桿直徑d為128mm。</p><p>　　圖3-7 實心擠壓軸尺寸參數(shù)圖</p><p><b>　　擠壓軸長度l的確定</b></p><p>　　擠壓軸是由軸桿、軸座及過渡圓錐三部分構(gòu)成。其中軸桿部分要保證能夠把壓余和擠壓墊從擠壓筒中推出，其長度應(yīng)比擠壓筒的長度大15

110、 ~ 20mm；軸座部分的長度和直徑是根據(jù)軸支承的相應(yīng)部分的尺寸來確定；過渡圓錐部分的長度是根據(jù)錐面斜角的大小計算確定。其中擠壓桿的總長度l可按下式確定：</p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　式中 l1 ——軸支承的長度，mm；</p><p>　　l2 ——擠壓筒的長度，mm；</p>&

111、lt;p>　　l3 ——增加量，不小于10mm。</p><p><b>　　本設(shè)計中：</b></p><p>　　l1 = 128mm；</p><p>　　l2 = 580mm ；</p><p>　　l3 = 10mm 。</p><p>　　l = l1 + l2 + l3 = 1

112、28+580+10 =718㎜</p><p>　　本設(shè)計中取L1為40，斜面角度α選擇45º，則軸支撐直徑D=(128-40)×tan(45°)×2+128=304mm，取295mm。</p><p><b>　　擠壓軸強度校核</b></p><p>　　擠壓軸在工作中不僅受到壓應(yīng)力作用，還受到偏心載

113、荷作用（如圖3-8所示），后者主要是由于擠壓軸與擠壓筒不可能完全同心所造成。擠壓軸的強度校核主要就是校核擠壓軸工作端面的面壓、軸的縱向彎曲應(yīng)力和穩(wěn)定性。</p><p>　　圖3-8 擠壓軸受力分析圖</p><p>　　（1）擠壓軸的面壓的p面計算</p><p>　　為了防止擠壓軸在使用過程中端面壓塌，作用在擠壓軸端面上的最大單位壓力（面壓）應(yīng)不大于擠壓軸材料

114、的許用壓縮應(yīng)力。即：</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　式中 P — 擠壓機的額定擠壓力，N；</p><p>　　F — 擠壓軸端面面積，mm2；</p><p>　　[σ]壓 — 擠壓軸材料的許用壓縮應(yīng)力。在400℃時，對于5CrNiMo鋼，取[σ]壓=950MPa；對于3C