擠壓模具設(shè)計思考題及答案

擠壓模具設(shè)計思考題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：型材斷面周長（或某一部分的周長）與其所包圍的截面面積的比值。阻礙角：在型材壁厚處的模孔入口處做一個小斜面，以增加金屬的流動阻力，該斜面與模子軸線的夾角。促流角：在型材壁較薄，金屬不易流動的?？兹肟诙嗣孀鲆粋€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、活動模、舌型組合模、平面分流組合模、嵌合模、插架模、前置模、保護模等。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；保護模用于一些形狀非常復(fù)雜、成型很困難的實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)缺點是什么，適用于擠壓什么產(chǎn)品？答：舌型模的優(yōu)點：①與用穿孔針法生產(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可在無獨立穿孔系統(tǒng)的擠壓機上，用實心錠生產(chǎn)管材和空心型材。⑥橋?qū)﹁T錠中心部位金屬流動的阻擋，金屬流動較均勻，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：①制品有焊縫，當(dāng)工藝條件不當(dāng)時，焊縫強度比基本金屬的強度低（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、制造較復(fù)雜，成本較高。④殘料較長，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模橋和橋支座的強度比平面分流模的低，擠壓時必須仔細調(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：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，也可以同時擠壓多根空心制品，橋式舌型模則很難實現(xiàn)甚至無法實現(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可以實現(xiàn)連續(xù)擠壓，根據(jù)需要截取任意長度制品。⑥可以通過改變分流孔的大小、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，實現(xiàn)在小擠壓機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：①焊縫較多，可能會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，特別是對于多孔空心型材，上下模要求嚴格對中。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，有時會影響產(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，適合擠壓什么樣的產(chǎn)品，為什么？答：平模的特點是在擠壓時形成較大的死區(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，消耗的擠壓力較大，模具容易產(chǎn)生變形，使模孔變小或者將模具壓壞，特別是在擠壓某些高溫高強的難變形合金時，上述現(xiàn)象更為明顯。適合擠壓普通實心材。錐模的特點是擠壓力大大降低，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)計時，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，擠壓力出現(xiàn)最小值。但當(dāng)a=45—50時，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，合理模角也會發(fā)生變化。如在靜液擠壓時，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。靜液擠壓時模子的模角比正常擠壓時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發(fā)生變化。8、模具工作帶的作用是什么？確定工作帶長度的原則是什么？答：工作帶的作用：穩(wěn)定制品尺寸，保證制品表面質(zhì)量。工作帶長度的確定原則：然工作帶的最小長度，應(yīng)按照擠壓時能保證制品斷面尺寸的穩(wěn)定性和工作帶的耐磨性來確定。一般最短1.5~3mm。B、工作帶的最大長度，是按照擠壓時金屬與工作帶的最大有效接觸長度來確定。鋁合金一般最長不超過15~20mm。9、擠壓模具設(shè)計時，為什么要設(shè)計入口圓角？答：凸出的直角上的過渡半徑過小易發(fā)生應(yīng)力集中；凹形的直角在模孔入口處易磨損。（因為入口圓角半徑r有防止低塑性合金擠壓時產(chǎn)生表面裂紋；減輕金屬在進入工作帶時產(chǎn)生的非接觸變形；減輕高溫擠壓時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)計多孔模，多孔模設(shè)計時如何合理布置?？?？答：擠壓直徑較小的棒材、簡單斷面小規(guī)格型材、線坯等時，為提高擠壓機的生產(chǎn)效率，避免擠壓比過大引起擠壓力過高或擠不動，受料臺長度的限制，造成錠坯過短，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)計時，如何合理布置?？?？答：（1）具有兩個以上對稱軸的型材，型材的重心布置在模子中心。（2）具有一個對稱軸，如果斷面壁厚差不大，應(yīng)使型材的對稱軸通過模子的一個坐標(biāo)軸，使型材斷面的重心位于另一個坐標(biāo)軸上。（3）對于非對稱的型材和壁厚差別很大的型材，將型材重心相對模子中心偏移一定距離，且將金屬不易流動的壁薄部位靠近模子中心，盡量使金屬在變形時的單位靜壓力相等。（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。對于擠壓比很大，金屬流動困難或流動很不均勻的某些型材，可采用平衡?？谆蛟黾庸に囉嗔康姆椒ā?3、多孔型材模設(shè)計時，如何合理布置模孔？答：擠壓多孔型材時，?？撞贾帽仨氉袷刂行膶ΨQ原則，可以不遵守軸對稱原則。配置?？讜r，型材斷面上薄壁部分應(yīng)向著模子的中心；對稱性較好、壁厚差不大的型材，模孔的重心應(yīng)均布在以模子重心為圓心的圓周上。為了保證模子強度，多孔型材模的模孔之間也應(yīng)保持一定距離。為了保證制品的質(zhì)量，模孔邊緣與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)計時，為什么?？准炔荒苓^于靠近邊緣（擠壓筒壁），也不能過于靠近模子中心位置？答：不能過于靠近模子中心是為了保證模子的強度，不能過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)計時，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度。16、不等壁型材模設(shè)計時，如何確定不同壁厚處的模孔工作帶長度？答：當(dāng)型材斷面較復(fù)雜，僅依靠合理布置?？纂y以消除金屬流動不均時，可采用不等長工作帶。即：型材斷面壁厚處的工作帶長度大于壁薄處。也就是說比周長小的部分工作帶長度大于比周長大的部分。按比周長計算方法確定了不同壁厚處的工作帶長度后，還需按同心圓規(guī)則進行修正，最終確定距離模子中心不同部位的工作帶長度。17、在型材模具設(shè)計時，如何平衡?？撞煌课唤饘俚牧鲃铀俣?？答：A確定合理的工作帶長度；B設(shè)計阻礙角；C設(shè)計促流角；D采用平衡?？祝籈設(shè)計附加筋條或工藝余量；F設(shè)計導(dǎo)流?；?qū)Я髑?；G多孔對稱布置模孔18、在槽形型材模具設(shè)計時，為什么型材?？椎慕嵌葢?yīng)減小1°~2°，設(shè)計成91°~92°，而且型材底部的?？壮叽鐟?yīng)適當(dāng)擴大0.廣0.8mm？答：槽型材易發(fā)生擴口，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)計時，?？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的金屬匯集在一起重新焊合起來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超過被擠壓金屬屈服強度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)計時，?？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偏差的最佳斷面尺寸。（對于各部分壁厚相差懸殊，特別是遠離擠壓筒中心的壁薄部分，由于受強烈的拉力作用而產(chǎn)生較大的非接觸變形，不能充滿?？?；對于寬而薄的排材，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)計時，?？壮叽鐟?yīng)增大0.1~0.8mm。）21、分流模設(shè)計中，為什么要將?？字糜诜至鳂蛳旅?？如果?？撞荒芡耆粯蛘诒危ぷ鲙С叽缛绾未_定？答：將?？字糜诜至鳂蛳旅媸菫榱烁纳平饘俚牧鲃有浴Ｈ绻？撞荒芡耆粯蛘诒危蓪⒐ぷ鲙чL度取為橋下的2倍。22、分流比大小對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，越有利于金屬流動與焊合，也可減少擠壓力。因此，在模具強度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能選取較大的K值。23、分流模設(shè)計時，模芯為什么要伸出?？坠ぷ鲙б欢ㄩL度？答：模芯的長度宜短，稍伸出定徑帶即可。過長易使管子偏心；過短則易形成橢圓。24、焊合室的大小、形狀對擠壓制品的質(zhì)量有何影響？答：焊合室的形狀，入口方式，尺寸大小，對于金屬流動，焊接質(zhì)量，擠壓力的大小有很大的影響。圓形焊合室：在兩分流孔之間會產(chǎn)生一個十分明顯的死區(qū)，不僅增大擠壓阻力，而且會影響焊縫質(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模孔平面接合處的死區(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，在與蝶形焊合室對應(yīng)的分流橋根部也做成相應(yīng)的凸臺，改善金屬的流動，減少擠壓阻力。蝶形焊合室側(cè)面凸臺呈半圓形，這樣不僅增加了模具強度，同時也消除了橋根處金屬流動的死區(qū)。25、焊合室高度對制品的焊合質(zhì)量有何影響？答：焊合室太淺時，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，還限制了擠壓速度的提高。太深時，會影響模芯的穩(wěn)定性，易出現(xiàn)空心制品壁厚不均勻現(xiàn)象。同時分離殘料后，積存金屬過多，會降低成品率，影響制品質(zhì)量。26、一般來說，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)計中為什么要設(shè)計“空刀”，空刀尺寸大小對產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命有何影響？答：空刀量過大，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，然后再從模孔中流出的擠壓過程。29、導(dǎo)流模擠壓的基本原理是什么？答：鑄錠鐓粗后，先通過導(dǎo)流模產(chǎn)生預(yù)變形，金屬進行第一次分配，形成與型材斷面相似的坯料，然后進行第二次變形，擠出型材。30、模具優(yōu)化設(shè)計的意義是什么？答：獲得經(jīng)濟而合理的模具。使模具具有最長的壽命，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)計的基本方法是什么？答：預(yù)設(shè)計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、溫度一速度場以及其他有關(guān)參數(shù)。根據(jù)實驗研究和分析計算結(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。32、采用平模擠壓生產(chǎn)普通實心型材時，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)工作帶處進行阻礙或在另側(cè)加快，或在流速慢得模子端面上涂潤滑油。33、采用分流模擠壓空心型材時，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短不一引起的，則修理工作帶以加速或阻礙金屬流動。34、當(dāng)型材尺寸出現(xiàn)超負偏差，或超正偏差時，如何修模？答：超負偏差修模：（1）減薄型材壁厚處工作帶厚度，或增大該處?？壮叽?，許可時，也可采取局部潤滑角部的方法。（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，采用擴大尖角部分的?？壮叽?，并加速該處的金屬流動速度。（3）在擠壓舌比較大的槽型及工字型型材時，在設(shè)計時加強懸臂部分的剛性，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)計強度不夠，預(yù)先將?？坠ぷ鲙тS成外斜，當(dāng)擠壓過程中發(fā)生彈性變形時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，采用減慢中部流速，擴大中間部分的?？壮叽纾鶕?jù)型材寬度、寬厚比及合金性能的不同，型材中部的模孔尺寸有事要比邊部擴大1.5~3mm（6）在擠壓純鋁或軟鋁合金帶板時，采用擴大中部?？壮叽纾怪释剐?。超正偏差修模：（7）由于設(shè)計不當(dāng)，或?？捉?jīng)長期磨損，易使尺寸超正差，可用局部氮化、鍍鉻、涂層法，也可用錘擊法或補焊法進行修正。35、擠壓管材的擠壓筒為什么要設(shè)計定心錐？答：有助于擠壓時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)