（1）模角的确定 模角是指模子的轴线与其工作断面间所构成的夹角，设计任务书已规定挤压模锥角 为 60°。 （2）定径带长度的确定 工作带又称定径带，是稳定制品尺寸和保证制品表面质量的关键部分。倘若工作带过 短，则模子易磨损，同时会压伤制品表面导致出现压痕和椭圆等缺陷。但是，如果工作带 过长，又极易在其上粘结金属，则制品表面上产生划伤、毛刺、麻面等缺陷，而且挤压力 将升高。本次设计任务书里面已给定定径带长度 l4 60mm 。 （3）定径带直径的确定 模子工作带直径与实际所挤压的制品直径并不相等。在设计时应保证制品在冷状态下 不超过所规定的偏差范围，同时又能最大限度地延长模子的使用期限。通常是用一裕量系 数 C1 来考虑各种因数对制品尺寸的影响。表 1-2 为挤压不同金属与合金时的模孔裕量系数 C1 值。
1.1.3 挤压垫尺寸的确定
挤压垫：挤压垫是用来防止高温的锭坯直接与季亚杆接触，消除其端面磨损和变形的
工具。垫片的外径应比挤压筒内径小 D 。太大，可能形成局部脱皮挤压，从而影响制品
质量，特别是在挤压管材时不能有效的控制针的位置，以致造成管子偏心。但是 D 也不 能太小，以防与挤压筒内衬套摩擦加速其磨损。 D 值与挤压筒内径有关：卧式挤压机取 0.5~1.5mm；立式挤压机取 0.2mm，脱皮挤压取 2.0~3.0mm，铸锭表面质量不佳的可选更 大一些。由表 1-1 本次设计采用卧式挤压机，坯料的直径为 140mm，所以挤压筒的内径应 ≥140mm， D 取 5mm。
d1 Dm D
(1-1)
D —是坯料顺利进入又不产生纵向裂纹的间隙值，mm，如表 1-1 所
金属材料 铝 铜
稀有金属
表 1-1 筒、锭间隙选择
挤压机
类型 吨位，（KN）
卧式
立式
—
冷挤
挤压筒直径 （mm）
—
卧式
—
≤100 100~300
立式
6
≥300 75~120
4
66.72
卧式
15
31.5
85 220~260
所以挤压垫的直径为
d d1 D 145 (0.5 ~ 1.5) 143 .5 ~ 144 .5mm 故可以取挤压垫的直径 d1 144 mm 。
由于挤压垫的厚度 l2 可等于其直径的 0.2~0.7 倍， 所以
l2 (0.2 ~ 0.7)d1 (0.2 ~ 0.7) 144 28.8 ~ 100 .8mm 可在范围内取挤压垫的厚度 l2 30mm。 1.1.4 挤压模尺寸确定
面图形；并设计挤压工艺参数。 1.1.1 挤压示意图
l1 l2
l3
l4 l5
r
D1 Ddm1
w
dd32 D2
挤压垫
挤压筒
坯料
挤压模
图 1-1 挤压示意图
1.1.2 挤压筒尺寸的确定
根据设计任务书可知，挤压制品的直径 dm 为18mm ，坯料的规格为140300mm ， 坯料直径 Dm 140mm hm 300mm。
带 入 d1 145 mm 得 ， D2 (1 ~ 1.23)d1 (1 ~ 1.23)145 145 ~ 178 .35mm ， 故 D2 可 取 值 为
D2 =160mm。
因为本设计中挤压模的定径带长度是固定的的，为 l4 =60mm，挤压模的长度 H 由定
径带长度 l4 、出口带长度 l5 和模角处水平长度共同确定，因为模角处水平长度为
由式（1-3）得
d2 dm C1dm =18+18 0.015=18.27mm
（4）出口直径 d3 的确定
模子的出口直径一般比工作带直径 d2 大 3~5mm，如果尺寸过小会划伤制品的表面。
d3 d2 (3 ~ 5)mm
（1-4）
由式得 d3 18.288 (3 ~ 5) 21.288 ~ 23.288mm ，故可取 d3 22mm 。
小，挤压棒材的实际直径接近最大的负偏差。对于轻合金，因挤压温度低，没有模孔的问
题。挤压棒材的模孔直径 d2 用下式计算： d2 dm C1dm
（1-3）
式中， dm —棒材的名义直径，mm。 由于所给挤压坯料为黄铜 DIN_CuZn40Pb2，含铜量为 58%，所以 C1 值可取 0.015。故
工模具预热的目的：使挤压坯料放入模具时温降不致过大，以免使塑性降低，变形抗 力增加；同时避免坯料中心的温差过大，增加变形的不均匀性；减小模具与坯料的接触温 差。
除了坯料在挤压前加热以外，挤压模，挤压垫及挤压筒在挤压前均要进行预热。预热 温度一般在 150~300℃，应按挤压坯料的温度作调整。由已给条件知，工具模预热温度取 0℃。
故可取挤压比 60 。因为
已知制品
F0 F
Dm2 dm2
Dm2 dm2
直径18mm ，故有
故取整得 Dm 140mm。 （2）坯料长度的确定
Dm dm 60 18 139.42mm
在实际生产中，坯料一般是圆柱形的，在挤压有色金属时，坯料长度 Hm 为其直径的 2.0~3.5 倍。故
Hm (2.0 ~ 3.5)Dm (2.0 ~ 3.5) 140 280 ~ 490 mm 故坯料长度 Hm 可取 300mm。 2.2 挤压工艺参数的确定
100~300mm 范围内，即可知间隙值 D 5mm。挤压筒内径 d1 为
d1 Dm D 140 5 145 mm （2）挤压筒外径 D1 的确定
根据经验，一般挤压筒外径 D1 是挤压筒内径 d1 的 4~5 倍，故
D1 (4 ~ 5)d1 (4 ~ 5)145 580 ~ 725 mm 可取 d1 600mm。 （3）挤压筒长度 Lt 确定 挤压筒长度可按如下公式进行计算
建立新问题：程序DEFORM6.1FileNew Problem Next在 Problem Name 栏中 填写“stick extrusion ” Finish进入前前处理界面；
单位制度选择：点击 Simulation Control 按钮Main 按钮在 Units 栏中选中 SI（国 际标准单位制度）勾选“Heat transfer。
25~51
根据设计要求以及结合表 2-1，可取挤压速度为 60mm s-1 。 2.2.3 挤压温度的确定
确定挤压温度的原则与确定热轧温度的原则相同，也就是说，在所选择的温度范围内， 保证金属具有良好的塑性及较低的变形抗力，同时要保证制品的获得均匀良好的组织性能
等。根据设计要求及“三图”（合金的状态图、金属与合金的塑性图、第二类再结晶图）原 则，可取挤压温度为 630℃。 2.2.4 挤压模锥角的确定
Lt l1 l2 l3
(1-2)
式中， l1 —挤压垫进入挤压筒的深度，mm；
l2 —挤压垫的厚度，mm；
l3 —坯料的长度，mm。
因为 l3 Hm 300 mm ， l2 30mm，为保证开始挤压时准确定位和挤压杆在挤压过程中保
持稳定, l1 可取 20mm。故挤压筒长度 Lt l1 l2 l3 20+30+300=350mm.
31.5
220~260
立式
6
65~120
间隙值，（mm）
D
d
3~10
4~8
1.5~3
3~4
0.2~0.3
0.1~0.8
1~3
5 1~5
10
1~2
1~2
1~1.5
1.5~3
1.5~2
4~5
5
5
6
1.5~2
1~1.5
1.5
1
备注
包套挤压 —
包套挤压 光坯挤压 包套挤压 光坯挤压
因为挤压示意图所给挤压为卧式挤压机，坯料直径为140mm ，故可知挤压筒直径在
型、难挤压的程度及合金的性质有关。一般所挤压的型材的外接圆最大直径 Dwmax 等于挤
压筒内径 d1 的 0.8~0.85 倍。根据经验，对棒材、管材、带板和简单的型材，模子的外径 D2 =
（1.25~1.45） Dw 。故挤压模外径
D2 (1.25 ~ 1.45)Dw (1.25 ~ 1.45) 0.8 ~ 0.85 d1 (1 ~ 1.23)d1
表 1-2 裕量系数 C1
合金 含铜量不超过 65%的黄铜
C1 值 0.014~0.016
紫铜、青铜及含铜量大于 65%的黄铜
0.017~0.020
纯铝、防锈铝及镁合金
0.015~0.020
硬铝和锻铝
0.007~0.010
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一批棒材的直径接近其名义尺寸。随着模孔变
添加对象：点击+按钮添加对象，依次为“workpiece”、“top die”、“bottom die”和“object 4”，在 Object Name 栏中填入 extrusion workpiece点击 Change 按钮点击 geometry 点击 import选择 extrusion workpiece.stl 实体文件打开；重复操作，依次添加 extrusion die，extrusion mandrel，extrusion dummy block，extrusion chamber。
学 号_0910121083_
课程设计
课 题 计算机辅助棒材挤压模拟设计
学生姓名
徐松
系别
机械工程系
专业班级 09 材料成型及控制工程 1 班
指导教师
张金标
二0 一 二 年 六 月
第一章 挤压工艺参数确定
1.1 模具尺寸的确定 选择模具与坯料部分尺寸，并根据给定的主要尺寸，运用 Auto CAD 绘出挤压过程平
d1 d2 cot 14518.288 cot30 109.74mm
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