学号_0910121037___课程设计课 题 挤压模具设计学生姓名李 孝 辉系 别 机 械 工 程 系专业班级09 材控 1指导教师 张红云 张金标 徐向其 刘建二 0 一 二 年 十 二 月课程设计任务书机械工程系09材控（1,2）班指导教师：张红云，张金标，徐向其，刘建。

设计课题：挤压模具设计一、设计条件：在19.6MN挤压机的Φ200mm挤压筒上生产出下列条件的合格型材，设计出相应的型材模具。

1.单模孔模具生产如下图型材。

（1,2，3组同学设计）2.双模孔生产ф12mm的圆棒材。

（4,5,6组同学设计）3.三模孔生产ф8mm的圆棒线材。

（7,8,9组同学设计）4.四模孔生产ф6mm的圆棒线材。

（10,11,12组同学设计）二、设计内容：1.模孔布置。

2.设计工作带长度。

3.型材模孔尺寸设计。

4．模子强度校核。

5.画出模具图。

三、设计时间：2012年12月10日至12月14日四、设计地点：实验楼C楼501,502五、分组情况：组号学生安排情况型材金属种类1 0910121001----0910121012，0810121039,0810121114 铜及其合金2 0910121013----0910121023，0810121027 铝及其合金3 0910121026----0910121036 镁及其合金4 0910121037----0910121048 铜及其合金5 0910121049----0910121060 铝及其合金6 0910121061----0910121072 镁及其合金7 0910121073----0910121084 铜及其合金8 0910121085----0910121096 铝及其合金9 0910121097----0910121108 镁及其合金10 0910121109----0910121120 铜及其合金11 0910121121----0910121132 铝及其合金12 0910121133----0910121140,0906131060,0906121043 镁及其合金目录第一章概述 (1)第二章模孔布置 (2)2.1 挤压比的计算 (2)2.2 模孔的布置 (2)2.3模孔尺寸的计算 (3)第三章工作带长度的确定 (5)第四章模具尺寸的确定 (6)4.1模具材质的选取 (6)4.2模具外形尺寸设计 (6)第五章模具的强度校核 (8)第六章设计的模具示意图 (10)设计总结与体会 (12)参考文献 (13)第一章概述模具是金属压力加工的基础，模具的设计与制造技术是金属压力加工的核心，而模具的质量和使用寿命是决定金属压力加工过程是否经济可行的关键。

模具技术特别是设计制造精密，复杂，大型，寿命长的模具是衡量一个国家工业水平的重要标志之一，因此有“模具是工业之母”之说。

本次设计主要是在给定挤压筒和挤压机的条件下，设计挤压出直径为12mm的圆棒材所用的双模孔模具。

在此次设计中，本组以黄铜为例，对模孔的布置，工作带长度，模孔的尺寸以及模具外形尺寸的进行确定的设计，并对模子的强度进行校核以及绘制各种模具图；此次的课程设计是对我们所学的专业知识进行的一个总结，对我们以后的学习和工作具有一定的指导意义，同时通过对模具的设计还可以让我们进一步了解挤压模具的工艺过程，通过查阅更多的资料，能够开阔我们的视野和见识，提高我们将理论运用于实践的能力。

黄铜是铜与锌的合金。

最简单的黄铜是铜-锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜，改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。

黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。

铅黄铜即我们通常所说的易削国标铜。

加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。

铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。

三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。

含锌低於36％的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30％的黄铜常用来制作弹壳，俗称弹壳黄铜或七三黄铜。

含锌在36～42％之间的黄铜合金由和固溶体组成，其中最常用的是含锌40％的六四黄铜。

为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。

在铜合金的热挤压过程中，对金属流动性的影响除挤压温度外，挤压载荷、热加工特性、合金的组织与性能都对铜在挤压筒中的流动情况产生影响。

对于塑性很差的低塑性铜合金，可以进行二次挤压成型的方法。

铜合金的热挤压有时需要有润滑剂，润滑剂可以减少摩擦力和温度损失，但要考虑到润滑剂对制品表面质量的影响。

铜合金的毛坯加热温度应根据合金的性能、铸锭和被挤压制品的尺寸和挤压设备能力来确定。

第二章 模孔布置2.1 挤压比的计算挤压比λ值可以根据挤压机的能力、挤压机装料台和冷却台的长度、挤压筒的规格、单位压力、对制品的力学性能与组织的要求以及被挤压合金的变形抗力等因素来确定。

由于本次课程设计已经给出模孔数目、挤压筒直径以及所要求生产的棒材制品的直径。

因此在进行模具设计之前，为了能够保证生产所要的挤压制品，应当先计算黄铜圆棒材的挤压比，验算其是否在经验数据范围内。

根据公式ktF n F ⋅=λ 式中：λ—挤压比；n —多孔棒材模的模孔数目；F t —挤压筒内腔横断面积； F k —单根棒材的横断面积。

代入数据，求得λ=(π×200×200)/(2×12×12)=138.89；查表1-1，可知黄铜挤压比为10～（300～400），则符合要求。

表1-1 铜及其合金的挤压比金属材料挤压比 铜及铜合金纯铜10～400 α+β黄铜，青铜 10～（300～400）含10～13﹪Ni 白铜 10～（150～200）含20～30﹪Ni 白铜－2.2 模孔的布置采用多孔棒材模时，金属流动要比单孔模均匀，故可以减少中心缩尾形成的几率。

但是，如果模孔排列不当，会使挤出的制品长短不齐，增加几何废料，恶化表面质量；如果模孔靠近挤压筒边缘，也会使制品表面产生起皮、分层等缺陷。

此外，多模孔过于靠近挤压筒边缘时由于内侧金属供应量大、流动速度快，而外侧由于金属供应量不足，流动速度慢，会造成制品出现外侧裂纹；当模孔太靠近挤压筒中心时，外侧金属供应量大与内侧，则制品易出现内侧裂纹。

应将多孔模模孔的理论重心均匀的分布在距模具中心和挤压边缘有适当距离的同心圆周上。

多孔模的同心圆直径D 心与挤压筒直径D t 之间的关系可以按以下的经验公式来确定：式中：D 心—多孔模模孔断面重心分布的同心圆直径； D t —挤压筒内径； n —模孔数目；a —经验系数，一般可取2.5～2.8；n 值较大时取下限，挤压筒内径大时取上限，一般取2.6。

代入数据，求得D 心=200/[(2.5～2.8）-0.1(2-2)]=71.43～80，取D 心=80mm 。

D 心通过上式求出后，还必须考虑节约模具钢材和工模具规格的系列化及互换性（如模垫、导路的通用性等），再对D 心进行必要的调整。

对于本设计而言，不需要再作调整。

为了延长模具的使用寿命，模孔离模具外径圆周的距离和模孔之见的距离都应保持一定的数值，这个数值与挤压机的大小有关。

对于49MN 以下的挤压机，这个距离可取15~50mm ；对于大型挤压机，应加大到30~80mm ，如下表所例的经验数据，以供参考。

模孔间的最小距离/mm 挤压筒直径 80~95 115~130 150~200 220~280 300~500 最小距离1520253050为了防止铸件表面上的异物流入挤压制品中，应使模孔与挤压筒内壁之间保持一个最小距离，这个距离一般取挤压筒直径的10%~30%。

在本设计中，通过计算，可以知道这个距离是符合要求的。

计算过程如下：(10﹪～30﹪）D t = (20～60)mm ≤(D- D 心)/2=60mm 。

具体模孔位置分布见图6.1与图6.2。

2.3模孔尺寸的计算 2.3.1 工作带直径dg模子工作带直径与实际所挤压出制品直径并不相等。

在设计时应保证在冷状态下不超过所规定的偏差范围，同时又能最大限度的延长模子的使用期限。

通常是用裕量系数1C 来考虑各种因素对制品尺寸的影响。

为挤压不同金属与合金时的模孔裕量系数1C 的值。

裕量系数合 金1C 值 含铜量不超过65%的黄铜紫铜、青铜及含铜量大于65%的黄铜 纯铝、防锈铝及镁合金 硬铝和锻铝0.014~0.016 0.017~0.020 0.015~0.020 0.007~0.010()[]21.0--=n a D D t心m m g d C d d 1+=对于棒材，按标准规定只有负偏差。

在挤压铜合金一类温度较高的材料时，因模孔会逐渐变小，所以工作带直径的设计应使开始的一批棒材的直径接近其名义尺寸。

随着模孔变小，挤压棒材的实际直径接近最大的负偏差。

挤压棒材的模孔直径dg 可用下列式计算：式中： —棒材的名义直径；—裕量系数（本设计中为挤压黄铜圆棒材，故取为0.015）。

代入数据得：dg=12+0.015×12=12.18mm 2.3.2出口直径ch d模子的出口直径一般应比工作带直径大3～5错误！未找到引用源。

mm ，因过小会划伤制品表面,在本设计中取4mm 。

故出口直径为：ch d =12.18+4=16.18mm 。

2.3.3入口圆角半径r在工作带模孔入口设有圆角半径r ，可以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，同时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，以保证制品尺寸精度。

入口圆角半径的选用与被挤压金属的强度、挤压温度、制品断面尺寸有关。

根据表2-3，本设计中的入口圆角半径取值为r=4mm 。

2-3模具入口处圆角半径/mm金属种类 铝合金 紫铜、黄铜 白铜 镍合金 镁合金 钢、钛合金 入口处圆角半径r0.40~0.752~54~810~151~33~81C m d第三章工作带长度的确定工作带又称定径带，是模具中垂直模具工作端面并保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段，也是模孔重要的组成成分。

正确选择工作带长度h有利于提高挤压制品质量与金属流动的均匀性。

工作带长度h的选择应根据挤压机的结构形式(立式或卧式)、被挤压的金属材料、制品的形状和尺寸等因素来确定。

若工作带长度h太长，则挤压金属材料易粘结在工作带表面，使制品表面出现划伤、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷，同时增大模具与被挤压金属的摩擦力，金属流速变慢，增大挤压力等现象；若工作带长度h过短，则会加快模孔的磨损，使制品尺寸不稳定，出现超差现象，且因金属流速较快致使制品断面各部分金属流动不均匀而形成波浪、扭拧、弯曲等缺陷。

工作带长度h的确定原则如下：1）工作带的最小长度，应按照挤压时能保证制品断面尺寸的稳定性和工作带的耐磨性来确定。