第二章 坯料选择
2.1坯料尺寸计算 2.1.1锭坯直径计算
计算锭坯直径时，应综合考虑挤压筒直径、锭坯直径偏差量、加热膨胀后仍能顺利进入筒内等因素。由于本设计挤压圆棒线材，所以坯料可选择为圆锭。为使坯料加热后能顺利装入挤压筒内，坯料直径与挤压筒内径应有一定间隙，此时，坯料直径可用下式来预选：
Dp?D0??D
D0—挤压筒直径，?D—使锭坯顺利进入又不产生纵向裂纹的间隙值。 表2.1筒、锭间隙选择 挤压机 金属材料 类型 吨位 挤压筒直径 mm 间隙值mm ?D ≤100 1~3 5 10 1~2 卧式 铜 — 100~300 ≤300 立式
6 75~120 由挤压筒直径为200mm，则?D?5mm，Dp?D0?2?5?200?10?190mm。 为保证加热后顺利进入筒内，把挤压筒截面积与锭坯截面积之比称为填充系数
?c。 D?D0，则?c?1.11，在1.07—1.15之间，符合要求。
?c2.1.2锭坯长度计算
长度一般为直径的2.5—3.5倍。
L?(2.5?3.5)Dp?475?665mm取600mm。
2.2挤压比的计算
在挤压生产中，金属的变形量大小常用挤压比?或加工率(?)来表示。挤压比甚至挤压成形前锭坯充满挤压筒时的断面积与挤压成形后制品断面积总和之比值，
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以?表示：
??式中n—模孔数；
2f—单孔制品的面积mm，;2 Ft—挤压筒的面积mm，;Ft n?f
?—挤压比。 ????10202?3?5?104.76。
设计原则有利于查资料可知，?取10~400较为合适，而所求得的挤压比?大于
标准值，故需要设计导流腔。导流腔的金属预分配和调整金属流速。一般来说，导流腔的轮廓尺寸应比型材外形轮廓尺寸大6~15mm，导流孔的深度可取15~25mm，导流孔的入口最好做成3°~15°导流角，导流模腔内的各点应均匀圆滑过渡，表面应光洁，以减小摩擦阻力。故可选取导流腔的轮廓尺寸为10?12mm，导流孔的深度可取20mm。
2.3挤压机的选择
卧式挤压机按其挤压方法又可分为正向挤压机、反向挤压机和联合挤压机三种类型。挤压机的技术特性主要包括：挤压力、穿孔力、挤压杆的行程与速度、穿孔针的行程与速度和挤压筒的尺寸等。最常用的卧式挤压机的能力为8-50MN。 立式挤压机的主要部件的运动方向和出料方向与地面垂直，所以占地面积小，单要求较高的厂房和较深的地坑。后者是为了保证挤出的管子平直和圆整，以便随时的酸洗、冷轧或带芯头拉拔等。因运动部件垂直地面移动，所以磨损小，部件受热膨胀后变形均匀，挤压机中心不易失调，管子偏心很小。挤压机的能力最大不超过15MN，常为6-10MN，主要用作生产尺寸不大的管材和空心制品。
由于本设计选用19.6MN的挤压机，所以为卧式挤压机。
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第三章 模孔布置
3.1 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Dt之间的关系可以按以下的经验公式来确定。
D心?D0
???0.1(n?2)?式中：D心—多孔模模孔断面重心分布的同心圆直径；
D0—挤压筒内径，n —模孔数目， ?—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。 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。
表3.1模孔间最小距离 挤压筒直径mm 最小距离mm 80~95 115~130 150~200 220~280 300~500 15 20 25 30 50 结合所给出的挤压机为19.6MN，挤压筒直径为200mm，以及表3-1的数据可选模孔间距离为25mm<80mm。
表3.2模孔与挤压筒壁间的最小间距
挤压筒直径mm 最小间距mm 85~90 115~130 150~200 200~280 300~500 10~15 15~20 20~25 30~40 40~50 >500 50~60 实际距离为（200-80）/2=60>(30~40),符合，则D心?80mm。 模孔布置如图：
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图（a） 图（b）
由于受重力的作用，图（b）中下边模孔挤出的制品长度比上边的长，则选取图（a）方式布置。 3.2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。一般最短1.5~3mm。
2）工作带的最大长度，是按照挤压时金属与工作带的最大有效接触长度来确定。铝及铝合金一般最长不超过15~20mm。
3）挤压型材的模具工作带长度取值时，应视情况不同而有所区别。通常情况下，一些简单断面实心型材，如壁厚角形、丁字形、工字形之类，模孔各部位的工作带长度可以是相同的，一般取值为2~8mm；而对于建筑型材，因挤压比大，挤压速度快，制品长度较长，即使是等截面等壁厚的情况，模具工作带取值也应不相同，要参照生产实际经验确定。
表4.1模孔工作带长度 金属种类 工作带长度 紫铜，青铜，黄轻金属 白铜，镍合金 铜 2~8 8~12 3~5 稀有金属 4~8 钢 4~6 本设计为挤压黄铜，因而模孔工作带长度h为8～12mm，取h=10mm。
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3.3模孔尺寸的确定
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C1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C1的值。
模孔尺寸的确定可按下式计算：
A?Am(1?C1)??1
式中： C1—裕量系数；Am—型材的名义外形尺寸（指型材的宽高）； ?1—型材外形尺寸的正。 差偏表4.2裕量系数C1
合金 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、镁合金 硬铝及锻铝 C1的值 0.014~0.016 0.017~0.020 0.015~0.020 0.007~0.010 本设计中为挤压黄铜圆棒材，故C1取为0.015。 则模孔的宽A=5?(1?0.015)=5.08mm，取5.1mm。 模孔的高A=3?(1?0.015)=3.05mm，取3.1mm。 3.4模孔出口尺寸
为了防止划伤制品表面，一般出口端尺寸比工作带尺寸大3~5mm，本设计取4mm。 出口端尺寸为：宽A1=5.1+4=9.1mm，高A2=3.1+4=7.1mm。
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