擠壓模具設(shè)計(jì)思考題及答案

擠壓模具設(shè)計(jì)思考題1、基本概念平模：?？讐嚎s區(qū)斷面形狀為平行形狀的模具。錐模：?？讐嚎s區(qū)斷面形狀為錐形的模具。正錐模：?？讐嚎s區(qū)斷面形狀為錐形且錐角為1。30“~4°。倒錐模：?？讐嚎s區(qū)斷面形狀為錐形且錐角為6°~10°。舌比:對(duì)于半空心型材，把型材斷面所包圍的空心部分的面積A與型材開口寬度的平方W2之比值R，稱為舌比，即R=A/W2。比周長(zhǎng)：型材斷面周長(zhǎng)（或某一部分的周長(zhǎng)）與其所包圍的截面面積的比值。阻礙角：在型材壁厚處的?？兹肟谔幾鲆粋€(gè)小斜面，以增加金屬的流動(dòng)阻力，該斜面與模子軸線的夾角。促流角：在型材壁較薄，金屬不易流動(dòng)的?？兹肟诙嗣孀鲆粋€(gè)促流斜面，該斜面與模子平面間的夾角。分流比：各分流孔的斷面積與型材斷面積之比。寬展量：鑄錠經(jīng)寬展變形以后的最大寬度與擠壓筒直徑之差。寬展變形率：寬展模出口寬度和入口寬度之差與出口寬度的比值。比壓：擠壓筒內(nèi)壁單位面積所受的擠壓力。2、從模具的整體結(jié)構(gòu)上可將擠壓模具分成那幾類，各自的主要用途是什么？答：按模具整體結(jié)構(gòu)形式可分為：整體模、分瓣模、可卸模、活動(dòng)模、舌型組合模、平面分流組合模、嵌合模、插架模、前置模、保護(hù)模等。整體模廣泛用于擠壓普通型材、棒材、管材；可卸模用于生產(chǎn)階段變斷面型材；舌型組合模主要用于擠壓硬合金空心型材；平面分流組合模多用于擠壓變形抗力低、焊合性能好的軟合金空心型材；保護(hù)模用于一些形狀非常復(fù)雜、成型很困難的實(shí)心型材或舌比大的半空心型材。3、根據(jù)?？讐嚎s區(qū)的形狀，可將擠壓模具分那幾種？最常用的是什么模子，主要用于擠壓什么產(chǎn)品？答：可分為平模、錐形模、平錐模、流線型模和雙錐模等。常用的是平模和錐模。平模主要擠壓鋁合金型材、棒材，鎳合金、銅合金管、棒材。錐模主要擠壓鋁合金管材。4、分流模、舌型模都是用于擠壓空心制品的，他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么，適用于擠壓什么產(chǎn)品？答：舌型模的優(yōu)點(diǎn)：①與用穿孔針?lè)ㄉa(chǎn)管材相比，外形尺寸更精確，壁厚更均勻，而且尺寸變化小，都比較穩(wěn)定。②管材內(nèi)外表面質(zhì)量良好，無(wú)起皮、成層、擦傷、氣泡等缺陷。③可生產(chǎn)內(nèi)徑較小的管材和空心型材，管材最小內(nèi)徑可達(dá)2.5mm，空心型材內(nèi)孔最小到0.6mm。④可生產(chǎn)斷面形狀極為復(fù)雜的異型材和空心型材。⑤可在無(wú)獨(dú)立穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)上，用實(shí)心錠生產(chǎn)管材和空心型材。⑥橋?qū)﹁T錠中心部位金屬流動(dòng)的阻擋，金屬流動(dòng)較均勻，可減少縮尾等缺陷。⑦與平面分流模相比，擠壓力較?。s低12%），金屬流動(dòng)較容易，更適合生產(chǎn)擠壓性能較差的合金管材和空心型材。缺點(diǎn)：①制品有焊縫，當(dāng)工藝條件不當(dāng)時(shí)，焊縫強(qiáng)度比基本金屬的強(qiáng)度低（僅70%~80%左右），甚至導(dǎo)致焊合不良，出現(xiàn)裂紋、分層、氣泡和粗晶等缺陷。②與穿孔針擠壓相比，擠壓力高（約高20%左右），模子易損壞。模子的設(shè)計(jì)、制造較復(fù)雜，成本較高。④殘料較長(zhǎng)，一般為橋高的1.5~2倍，或等于擠壓筒直徑的（0.9~1.1）倍，比穿孔針擠壓的長(zhǎng)2~3倍。⑤與平面模相比，修模和清理模腔都很困難。⑥模橋和橋支座的強(qiáng)度比平面分流模的低，擠壓時(shí)必須仔細(xì)調(diào)整擠壓中心。主要用于擠壓硬合金空心型材。分流模的優(yōu)點(diǎn)：①可擠壓雙孔或多孔內(nèi)腔十分復(fù)雜的空心型材或管材，也可以同時(shí)擠壓多根空心制品，橋式舌型模則很難實(shí)現(xiàn)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。②可以擠壓懸臂梁很大，用平面模很難擠壓的半空心型材。③可拆換，易加工，成本較低。④與舌型模相比，殘料較短，易分離。⑤可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓，根據(jù)需要截取任意長(zhǎng)度制品。⑥可以通過(guò)改變分流孔的大小、形狀和數(shù)目，使斷面形狀比較復(fù)雜，壁厚差較大，難以用工作帶、阻礙角和促流角等調(diào)節(jié)流速的空心型材很好成形。⑦可以用帶錐度的分流孔，實(shí)現(xiàn)在小擠壓機(jī)上擠壓外形較大的空心制品，而且能保證有足夠的變形量。缺點(diǎn)：①焊縫較多，可能會(huì)影響制品的組織和力學(xué)性能。②要求模子的加工精度較高，特別是對(duì)于多孔空心型材，上下模要求嚴(yán)格對(duì)中。③變形阻力較大，擠壓力一般比平面模高30%-40%，比橋式舌型模高15%~20%。殘料分離不干凈，有時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且不便于修模。主要用于擠壓雙孔或多孔內(nèi)腔十分復(fù)雜的空心型材或管材。5、平模和錐模各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)，適合擠壓什么樣的產(chǎn)品，為什么？答：平模的特點(diǎn)是在擠壓時(shí)形成較大的死區(qū)，可阻止鑄錠表面的雜質(zhì)、缺陷、氧化皮等流到制品表面，可獲得良好的制品表面，但在擠壓某些易于在死區(qū)產(chǎn)生斷裂的金屬與合金時(shí)，消耗的擠壓力較大，模具容易產(chǎn)生變形，使?？鬃冃』蛘邔⒛＞邏簤模貏e是在擠壓某些高溫高強(qiáng)的難變形合金時(shí)，上述現(xiàn)象更為明顯。適合擠壓普通實(shí)心材。錐模的特點(diǎn)是擠壓力大大降低，模具的使用壽命得到提高。適合擠壓鋁合金管材。6、為下列鋁合金擠壓產(chǎn)品選擇較合適的擠壓模具：無(wú)縫圓管材一一錐模、棒材一一平模、直角型材一一平模、舌比較小的半空心型材一一平面分流模、純鋁空心型材一一平面分流模、2A11硬鋁合金空心型材一一舌形模、寬度等于擠壓筒直徑的排材一一寬展模。7、錐模設(shè)計(jì)時(shí)，如何選擇模角？答：根據(jù)模角a與擠壓力的關(guān)系，當(dāng)a=45—60時(shí)，擠壓力出現(xiàn)最小值。但當(dāng)a=45—50時(shí)，由于死區(qū)變小，鑄錠表面的雜質(zhì)和贓物可能被擠出?？锥鴲夯破返谋砻尜|(zhì)量。因此，擠壓鋁合金用錐形模的模角應(yīng)大于50，一般可取55—65.應(yīng)該指出，隨著擠壓條件的改變，合理模角也會(huì)發(fā)生變化。如在靜液擠壓時(shí)，隨著擠壓系數(shù)的變化，模角可在15（小擠壓系數(shù)）到40（大擠壓系數(shù)）之間波動(dòng)。靜液擠壓時(shí)模子的模角比正常擠壓時(shí)要小的主要原因是工具與金屬之間的摩擦力較小。不同介質(zhì)的摩擦應(yīng)力也不一樣，因此其合理模角也會(huì)發(fā)生變化。8、模具工作帶的作用是什么？確定工作帶長(zhǎng)度的原則是什么？答：工作帶的作用：穩(wěn)定制品尺寸，保證制品表面質(zhì)量。工作帶長(zhǎng)度的確定原則：然工作帶的最小長(zhǎng)度，應(yīng)按照擠壓時(shí)能保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的耐磨性來(lái)確定。一般最短1.5~3mm。B、工作帶的最大長(zhǎng)度，是按照擠壓時(shí)金屬與工作帶的最大有效接觸長(zhǎng)度來(lái)確定。鋁合金一般最長(zhǎng)不超過(guò)15~20mm。9、擠壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，為什么要設(shè)計(jì)入口圓角？答：凸出的直角上的過(guò)渡半徑過(guò)小易發(fā)生應(yīng)力集中；凹形的直角在?？兹肟谔幰啄p。（因?yàn)槿肟趫A角半徑r有防止低塑性合金擠壓時(shí)產(chǎn)生表面裂紋；減輕金屬在進(jìn)入工作帶時(shí)產(chǎn)生的非接觸變形；減輕高溫?cái)D壓時(shí)模子入口棱角被壓禿而很快改變?？壮叽绲茸饔?。）10、在什么情況下要設(shè)計(jì)多孔模，多孔模設(shè)計(jì)時(shí)如何合理布置?？?？答：擠壓直徑較小的棒材、簡(jiǎn)單斷面小規(guī)格型材、線坯等時(shí)，為提高擠壓機(jī)的生產(chǎn)效率，避免擠壓比過(guò)大引起擠壓力過(guò)高或擠不動(dòng)，受料臺(tái)長(zhǎng)度的限制，造成錠坯過(guò)短，成品率太低等，采用多孔模。a、?？撞贾迷诰嗄Ｗ又行囊欢ň嚯x同心圓上，且各孔之間的距離相等；b、?？着c模孔間、?？走叢烤鄶D壓筒壁間應(yīng)保持一定距離。11、在50MN擠壓機(jī)直徑為360mm的擠壓筒上，擠壓直徑為40mm棒材，合理的擠壓比范圍為10~15,?？讛?shù)目為多少合適？答：F。二：D2=-4X3602，F(xiàn)]=了d2=;X402,10M入M15n一L0=nW_c0,n《Znn=6,7,815F110F112、單孔型材模設(shè)計(jì)時(shí)，如何合理布置模孔？答：（1）具有兩個(gè)以上對(duì)稱軸的型材，型材的重心布置在模子中心。（2）具有一個(gè)對(duì)稱軸，如果斷面壁厚差不大，應(yīng)使型材的對(duì)稱軸通過(guò)模子的一個(gè)坐標(biāo)軸，使型材斷面的重心位于另一個(gè)坐標(biāo)軸上。（3）對(duì)于非對(duì)稱的型材和壁厚差別很大的型材，將型材重心相對(duì)模子中心偏移一定距離，且將金屬不易流動(dòng)的壁薄部位靠近模子中心，盡量使金屬在變形時(shí)的單位靜壓力相等。（4）壁厚差不太大，但斷面較復(fù)雜的型材，將型材斷面外接圓的圓心布置在模子中心。對(duì)于擠壓比很大，金屬流動(dòng)困難或流動(dòng)很不均勻的某些型材，可采用平衡?？谆蛟黾庸に囉嗔康姆椒?。13、多孔型材模設(shè)計(jì)時(shí)，如何合理布置?？祝看穑簲D壓多孔型材時(shí)，?？撞贾帽仨氉袷刂行膶?duì)稱原則，可以不遵守軸對(duì)稱原則。配置?？讜r(shí)，型材斷面上薄壁部分應(yīng)向著模子的中心；對(duì)稱性較好、壁厚差不大的型材，?？椎闹匦膽?yīng)均布在以模子重心為圓心的圓周上。為了保證模子強(qiáng)度，多孔型材模的?？字g也應(yīng)保持一定距離。為了保證制品的質(zhì)量，?？走吘壟c擠壓筒壁之間的距離不能太小，避免制品邊緣出現(xiàn)成層缺陷。14、多孔模設(shè)計(jì)時(shí)，為什么?？准炔荒苓^(guò)于靠近邊緣（擠壓筒壁），也不能過(guò)于靠近模子中心位置？答：不能過(guò)于靠近模子中心是為了保證模子的強(qiáng)度，不能過(guò)于靠近邊緣是為了保證制品的質(zhì)量，避免制品邊緣出現(xiàn)成層缺陷。15、多孔模設(shè)計(jì)時(shí)，為什么通常不在模子中心位置布置?？?？答：是為了保證模子的強(qiáng)度。16、不等壁型材模設(shè)計(jì)時(shí)，如何確定不同壁厚處的?？坠ぷ鲙чL(zhǎng)度？答：當(dāng)型材斷面較復(fù)雜，僅依靠合理布置?？纂y以消除金屬流動(dòng)不均時(shí)，可采用不等長(zhǎng)工作帶。即：型材斷面壁厚處的工作帶長(zhǎng)度大于壁薄處。也就是說(shuō)比周長(zhǎng)小的部分工作帶長(zhǎng)度大于比周長(zhǎng)大的部分。按比周長(zhǎng)計(jì)算方法確定了不同壁厚處的工作帶長(zhǎng)度后，還需按同心圓規(guī)則進(jìn)行修正，最終確定距離模子中心不同部位的工作帶長(zhǎng)度。17、在型材模具設(shè)計(jì)時(shí)，如何平衡?？撞煌课唤饘俚牧鲃?dòng)速度？答：A確定合理的工作帶長(zhǎng)度；B設(shè)計(jì)阻礙角；C設(shè)計(jì)促流角；D采用平衡?？?；E設(shè)計(jì)附加筋條或工藝余量；F設(shè)計(jì)導(dǎo)流模或?qū)Я髑?；G多孔對(duì)稱布置?？?8、在槽形型材模具設(shè)計(jì)時(shí)，為什么型材?？椎慕嵌葢?yīng)減小1°~2°，設(shè)計(jì)成91°~92°，而且型材底部的?？壮叽鐟?yīng)適當(dāng)擴(kuò)大0.廣0.8mm？答：槽型材易發(fā)生擴(kuò)口，所以?？椎慕嵌葴p小1——2,保證制品質(zhì)量。槽形型材的底部，一方面由于流速快產(chǎn)生非接觸變形，另一方面舌頭變形，從而造成中間部分變薄。這些部位在設(shè)計(jì)時(shí)，?？壮叽鐟?yīng)增大0.1~0.8皿。19、分流模主要由那幾部分構(gòu)成，焊合室的主要作用是什么？答：平面分流組合模一般是由陽(yáng)模（上模），陰模（下模），定位銷，聯(lián)結(jié)螺釘四部分組成。焊合室是把分流孔流出來(lái)的金屬匯集在一起重新焊合起來(lái)形成以模芯為中心的整體坯料，由于金屬不斷聚集，靜壓力不斷增大，直至擠出?？?。（保證在模橋下聚集有足夠的金屬，使焊合室中建立起一個(gè)超過(guò)被擠壓金屬屈服強(qiáng)度10~15倍的高靜水壓力，以便金屬能夠在高溫高壓下重新焊合。）20、型材?？自O(shè)計(jì)時(shí)，?？壮叽缫刃筒牡拿x尺寸大一些，這是為什么？答：為了保證得到接近型材負(fù)偏差的最佳斷面尺寸。（對(duì)于各部分壁厚相差懸殊，特別是遠(yuǎn)離擠壓筒中心的壁薄部分，由于受強(qiáng)烈的拉力作用而產(chǎn)生較大的非接觸變形，不能充滿?？?；對(duì)于寬而薄的排材，其中間部分流速快易產(chǎn)生非接觸變形；槽形型材的底部，一方面由于流速快產(chǎn)生非接觸變形，另一方面舌頭變形，從而造成中間部分變薄。這些部位在設(shè)計(jì)時(shí)，?？壮叽鐟?yīng)增大0.1~0.8mm。）21、分流模設(shè)計(jì)中，為什么要將?？字糜诜至鳂蛳旅?？如果?？撞荒芡耆粯蛘诒?，工作帶尺寸如何確定？答：將模孔置于分流橋下面是為了改善金屬的流動(dòng)性。如果?？撞荒芡耆粯蛘诒?，可將工作帶長(zhǎng)度取為橋下的2倍。22、分流比大小對(duì)于擠壓制品的焊合質(zhì)量有何影響？為什么？答：分流比K的大小直接影響到擠壓阻力的大小，制品成型和焊合質(zhì)量。K值越大，越有利于金屬流動(dòng)與焊合，也可減少擠壓力。因此，在模具強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能選取較大的K值。23、分流模設(shè)計(jì)時(shí)，模芯為什么要伸出?？坠ぷ鲙б欢ㄩL(zhǎng)度？答：模芯的長(zhǎng)度宜短，稍伸出定徑帶即可。過(guò)長(zhǎng)易使管子偏心；過(guò)短則易形成橢圓。24、焊合室的大小、形狀對(duì)擠壓制品的質(zhì)量有何影響？答：焊合室的形狀，入口方式，尺寸大小，對(duì)于金屬流動(dòng)，焊接質(zhì)量，擠壓力的大小有很大的影響。圓形焊合室：在兩分流孔之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)十分明顯的死區(qū)，不僅增大擠壓阻力，而且會(huì)影響焊縫質(zhì)量。蝶形焊合室：有利于消除這種死區(qū)，提高焊縫質(zhì)量。為消除焊合室邊緣與?？灼矫娼雍咸幍乃绤^(qū)，可采用大圓角(R=5~20irn)，或?qū)⒑负鲜业娜肟谔幾鞒?5°左右的角度。同時(shí)，在與蝶形焊合室對(duì)應(yīng)的分流橋根部也做成相應(yīng)的凸臺(tái)，改善金屬的流動(dòng)，減少擠壓阻力。蝶形焊合室側(cè)面凸臺(tái)呈半圓形，這樣不僅增加了模具強(qiáng)度，同時(shí)也消除了橋根處金屬流動(dòng)的死區(qū)。25、焊合室高度對(duì)制品的焊合質(zhì)量有何影響？答：焊合室太淺時(shí)，由于摩擦力太小，不能建立起足夠的反壓力，使焊合壓力不足，導(dǎo)致焊合不良。同時(shí)，還限制了擠壓速度的提高。太深時(shí)，會(huì)影響模芯的穩(wěn)定性，易出現(xiàn)空心制品壁厚不均勻現(xiàn)象。同時(shí)分離殘料后，積存金屬過(guò)多，會(huì)降低成品率，影響制品質(zhì)量。26、一般來(lái)說(shuō)，焊合室高度越大，制品的焊合質(zhì)量越好，但易造成制品偏心，這是為什么？答：焊合室過(guò)深，模芯的穩(wěn)定性降低，易出現(xiàn)空心制品壁厚不均勻現(xiàn)象，造成制品偏心。27、擠壓模具設(shè)計(jì)中為什么要設(shè)計(jì)“空刀”，空刀尺寸大小對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命有何影響？答：空刀量過(guò)大，定徑帶的支承減弱，在沖擊載荷和悶車的情況下可能把定徑帶壓壞;空刀量過(guò)小，易劃傷制品表面。28、寬展模擠壓的基本原理是什么？答：在圓擠壓筒的前端增加一個(gè)寬展模，使圓錠產(chǎn)生預(yù)變形，厚度變薄，寬度逐漸增加到大于圓擠壓筒直徑，然后再?gòu)哪？字辛鞒龅臄D壓過(guò)程。29、導(dǎo)流模擠壓的基本原理是什么？答：鑄錠鐓粗后，先通過(guò)導(dǎo)流模產(chǎn)生預(yù)變形，金屬進(jìn)行第一次分配，形成與型材斷面相似的坯料，然后進(jìn)行第二次變形，擠出型材。30、模具優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義是什么？答：獲得經(jīng)濟(jì)而合理的模具。使模具具有最長(zhǎng)的壽命，所需的力一能消耗最小，生產(chǎn)效率最高，制品組織和性能最好，成本最低而效益最高。31、模具優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法是什么？答：預(yù)設(shè)計(jì)多種模腔輪廓曲線和半模角，然后用最有效的方法(如工程法、滑移線法、上限法、有限元法、云紋法、光彈光塑法等)計(jì)算工件有各種模腔和半模角的模子中擠壓的應(yīng)力一應(yīng)變場(chǎng)、溫度一速度場(chǎng)以及其他有關(guān)參數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和分析計(jì)算結(jié)果擇優(yōu)模腔輪廓曲線和半模角，在此基礎(chǔ)上再采用CAD/CAM技術(shù)最后完成模具設(shè)計(jì)。32、采用平模擠壓生產(chǎn)普通實(shí)心型材時(shí)，如果出現(xiàn)彎曲、扭擰等缺陷，可采用那些修模方法以消除這些缺陷？答：在流速快的一側(cè)工作帶處進(jìn)行阻礙或在另側(cè)加快，或在流速慢得模子端面上涂潤(rùn)滑油。33、采用分流模擠壓空心型材時(shí)，如果出現(xiàn)彎曲、扭擰等缺陷，可采用那些修模方法以消除這些缺陷？答：調(diào)整分流孔的面積及分布，如果是由于工作帶長(zhǎng)短不一引起的，則修理工作帶以加速或阻礙金屬流動(dòng)。34、當(dāng)型材尺寸出現(xiàn)超負(fù)偏差，或超正偏差時(shí)，如何修模？答：超負(fù)偏差修模：（1）減薄型材壁厚處工作帶厚度，或增大該處?？壮叽?，許可時(shí)，也可采取局部潤(rùn)滑角部的方法。（2）擠壓輪廓尺寸較大，特別是外接圓尺寸較大，而壁厚差很大的型材時(shí)，采用擴(kuò)大尖角部分的?？壮叽?，并加速該處的金屬流動(dòng)速度。（3）在擠壓舌比較大的槽型及工字型型材時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)懸臂部分的剛性，即加大模具厚度，采用專用支撐環(huán)等。在擠壓現(xiàn)場(chǎng)可將懸臂部分工作帶銼修成外斜角，以增大型材的壁厚。（4）模具材料選擇不當(dāng)，熱處理硬度偏低或模具設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠，預(yù)先將?？坠ぷ鲙тS成外斜，當(dāng)擠壓過(guò)程中發(fā)生彈性變形時(shí)使尺寸正好符合要求。（5）在擠壓寬厚比大的帶筋壁板、薄壁帶板和扁寬型材時(shí)，采用減慢中部流速，擴(kuò)大中間部分的?？壮叽?，根據(jù)型材寬度、寬厚比及合金性能的不同，型材中部的?？壮叽缬惺乱冗叢繑U(kuò)大1.5~3mm（6）在擠壓純鋁或軟鋁合金帶板時(shí)，采用擴(kuò)大中部模孔尺寸，使之呈凸形。超正偏差修模：（7）由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，或?？捉?jīng)長(zhǎng)期磨損，易使尺寸超正差，可用局部氮化、鍍鉻、涂層法，也可用錘擊法或補(bǔ)焊法進(jìn)行修正。35、擠壓管材的擠壓筒為什么要設(shè)計(jì)定心錐？答：有助于擠壓時(shí)順利地將錠坯和擠壓墊片推入擠壓筒內(nèi)，更重要的是起定心作用，使模子的模座靠近擠壓筒內(nèi)襯套錐面后，能準(zhǔn)