平开窗5011铝合金型材热挤压模设计大学论文.doc

目 录摘 要Abstract第1章 概述- 1 -1.1模具概况及发展趋势- 1 -1.2模具生产工艺特点- 1 -1.3铝型材挤压工艺- 2 -1.4研究的目的和意义- 2 -第2章 挤压产品的工艺分析- 3 -2.1技术要求：- 3 -2.2工艺分析- 3 -2.3生产方案- 5 -2.4模具总体结构分析- 7 -第3章 工艺计算- 9 -3.1坯料尺寸计算- 9 -3.2挤压力的计算 - 10 -3.3挤压机的选择- 12 -3.4压力中心的计算- 13 -第4章挤压工模具结构设计- 14 -4.1模具结构设计- 14 -4.2挤压筒设计- 23 -4.3 挤压轴设计- 24 -4.4 挤压垫设计254.4 模具实体图26总 结29参考文献- 30 -致 谢- 29 - 插图清单图2-1 基本尺寸3 图2-2 型材尺寸5图3-1 压力中心14图4-1 分流孔截面形状- 2 -图4-2 分流孔形状16图4-3 分流桥的断面形状- 3 -图4-4 分流桥截面结构- 3 -图4-5 模芯放置方案- 3 -图4-6 模芯尺寸- 5 -图4-7 焊合室结构- 7 -图4-8 模孔的具体尺寸- 9 -图4-9 平面分流模模孔空刀- 9 -图4-10 挤压轴的结构与尺寸 - 10 -图4-11 挤压垫尺寸结构- 12 -图4-12 上模试题图- 13 -图4-13 下模实体图- 14 -插表清单表2-1 型材分类表3表2-2 软合金型材的壁厚尺寸允许偏差表4表2-3 6063化学成分6表3-1 不同公称压力机的合理工艺参数- 2 -表3-2 不同挤压机压余厚度10表4-1 焊合室高度与挤压筒直径的关系- 3 -表4-2 不同挤压机的铸锭长度- 3 -平开窗5011铝合金型材热挤压模设计摘 要模具制造工艺生产的产品在全球的制造技术生产的产品中中占据越来越高的比例。利用模具加工工艺进行的制造技术在制造复杂断面型材，减少成形工序，提高生产效率等方面与其它制造技术相比拥有无与伦比的优势。本设计对平开窗5011进行热挤压模具设计，合理的模具设计，延长模具和挤压工模具的使用寿命，减少原材料的消耗需求，优化加工工序，生产更优质的产品具有重要意义。本设计的课题是平开窗5011铝合金热挤压模设计，对6063铝合金进行工艺性分析，选择正向热挤压。锭坯加热温度为430，挤压筒预热温度为410，挤压温度控制在520，挤压速度60m/min；挤压模具类型为平面分流组合模，冷却采用水冷，模具和挤压工模具制作材料选用H13钢，挤压机为7.5MN的卧式挤压机；平面分流组合模上模分流孔采用三分流孔结构，分流孔形状为三个半圆，上模厚度为70mm，经分流比校核后，分流桥宽度确定为23.9mm。模芯截面形状为长46.2mm宽13.54mm的矩形。下模中的焊合室高度确定为10mm，模孔工作带长度范围为2.87mm。模孔空刀选用斜空刀结构。挤压筒预热方式采用工频加热的方式，挤压筒选择双衬套结构，双层衬套厚度分别为380mm，190mm。挤压轴为圆挤压轴，垫片选用实心带工作带的挤压垫片。 通过对本课题的设计可以得到合理的模具设计有利于提高制品产量，优化制品品质，降低成本支出。对铝合金型材热挤压模设计选用材料为H13钢，该钢种具有优良的热挤压性能，质优价廉。在设计过程中要善于运用辅助软件，提高设计效率，增加设计的精确性。关键词：热挤压；平面分流组合模；分流孔；焊合室；模芯 Design of extrusion die for aluminum 5011Aluminium Alloy HeatAbstractThe production of die manufacturing technology products occupy more and more proportion in the global production of manufacturing technology products in. By using the mold processing technology of manufacturing technology in manufacturing complex sections, reduce the forming process, improve production efficiency compared with other manufacturing technology has incomparable advantage. The design of the flat open window 5011 mold design of hot extrusion die design, reasonable, prolong die and extrusion die life, reduce the consumption of raw materials demand, optimize machining process, is of great significance to produce more quality products.This design topic is the design of extrusion die for aluminum aluminum alloy 5011, analyze the 6063 aluminum alloy hot extrusion, forward. Billet heating temperature is 430 , extrusion cylinder preheating temperature is 410 , extrusion temperature control in 520 , extrusion speed 60m/min; extrusion die type porthole die, water cooling, die and extrusion die material selection of H13 steel, extrusion machine for the horizontal type 7.5MN extrusion machine; porthole die die diffluence hole with three shunt pore structure, diversion hole shape into three semi-circular, die thickness is 70mm, the split ratio after checking, porthole bridge width of 23.9mm. Section shape core is a rectangular length 46.2mm width 13.54mm. Welding chamber in a lower die height was 10mm, the length range of die hole with 2.87mm. Die hole air knife use oblique air knife structure. Extrusion cylinder preheating with a frequency heating, extrusion cylinder double lining structure, double-layer lining thickness are respectively 380mm, 190mm. The extrusion shaft axis round extrusion, extrusion gasket gasket solid belt belt. The design of this subject are reasonable mold design to improve product yield, optimize the product quality, reduce cost. Aluminum alloy hot extrusion die design and selection of materials for the H13 steel, the steel has excellent heat extrusion performance, quality and cheap. In the design process should be good at using the software, improve the design efficiency, increase the accuracy design.Keywords：Hot extrusion; porthole die; porthole die; H13 steel; welding chamber; 铜陵学院毕业设计第1章 概述1.1模具概况及发展趋势 在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力机的压力，使金属或非金属材料在专用工具内变形、流动获得所需形状和尺寸的工件，这种专用工具统称为模具。模具为多种重要工业领域的工业生产提供强力支撑，很多工业的发展需要依靠模具制造工艺提供的挤压制品。它们的发展需要也在有力的推动着模具产业不断前进。也因为模具在工业中重要而独特的作用，各个国家的模具发展水平也从某个角度展现了该国的工业体系发展水平。根据国际生产技术协会预测，未来模具加工制造的零件比例会越来越高，在本世纪之内，依靠模具加工制造的零件比例至少可达到一半。 近年来模具工业迅猛发展，国外模具企业广泛应用高新技术，CAD/CAE/CAM技术广泛使用，跨越图板，二维绘图的初级阶段，3D设计达到70%以上。高速切削加工，快速成型，快速制模是在发达国家的模具企业中被广泛采用的技术手段。我国的模具发展生产发展很快，在一定程度上满足了加工业对模具的需求，并逐步发展为国民经济的基础经济。与工业发达国家爱比较，差距还比较大，标准化程度低，模具制造精度低，品种少，加工效率低，管理水平差。我国模具制造中，其长期战略是以国内市场为导向，以开发精密大型长寿成套模具为重点，减少进口，促进出口。发展模具基础技术，发展高新技术，发展模具成套加工精密设备。我国对铝合金热挤压模的CAD/CAM应用模块化结构，可以完成平面模组和模设计的全过程，显著提高了设计复杂模具的效率和质量，操作简单运行可靠。未来，模具的需求量会继续增长，特别是汽车，电子，化工，建筑等领域铝合金挤压模将会继续增加。超级电子计算机，航空航天等尖端领域对高精度模具的需求量也会继续上涨。随着产品的大型化，复杂化，大型复杂模具的用量也会不断增加。据调查数据显示，近几年，铝合金挤压模用量以令人惊异的速度增长持续增长着。目前我国的模具工业取得了迅猛的发展但模具工业水平较为落后，缺乏精密的加工设备，大型、精密、复杂模具的能力不够，无法满足市场的强烈需求，依然存在着模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等缺点。我国模具产业分布并不均衡，东南沿海地区发展较快。南方的发展快于北方。中国模具产业主要集中在东部沿海地区，广东省为中国模具发展水平最高的地域。 1.2模具生产工艺特点模具为多种重要工业领域的工业生产提供强力支撑，很多工业的发展需要依靠模具制造工艺提供的挤压制品。模具在现代工业中的重要作用主要表现在：(1)利用模具生产制品的的挤压成型技术是型材变形成形工艺中很重要的一种工艺。如在挤压、拉拔、锻造、塑料加工等领域有重要的作用。(2)模具的应用可以减少切削加工工序，降低原材料的消耗，因为模具的使用可以减少切削加工甚至制品无需切削加工，所以提高了制品组织质量。为少无切削加工的实现提供了重要的方向。(3)随着社会的发展，工业发展水平的提高，人们消费要求的提高，都对模具的发展提出了要求。模具使用寿命要更长，模具使用温度更高，制品精度更高，需要的切削加工更少，模具制品形状更复杂，这就需要不断地创新，研究模具新工艺。1.3铝型材挤压工艺目前，铝合金型材最主要的加工手段是挤压成型工艺。金属在被挤压过程中能够获得比轧制锻造更强烈和均匀的三向压应力状态，有助于被挤压金属更加充分的发挥本身的塑性。因此，对低塑性、难变形金属进行变形工艺加工时，更适合使用挤压成型工艺。对利用锭坯来生产变形产品来说，挤压工艺具有其它加工手段无法比拟的优越性。挤压工艺生产产品多样，更能生产令其它加工手段束手无策的复杂高精度制品，挤压成型工艺还具有低成本，较低能耗，生产操作简单等优势。挤压成型工艺只需一台挤压机便可以生产多规格，多种类的制品,只要根据生产制品的不同更换对应的模具和挤压工模具。根据市场需求，可以及时调整生产制品种类而不需要大量更换生产设备，这样便降低了企业生产成本，增强了企业竞争力。1.4研究的目的和意义铝合金型材热挤压是指将铝合金高温铸坯置入专用模具中,在挤压机的压力下,为了得到符合产品要求的型材将铝合金以特定的速度由模腔中挤出。因为热挤压成型过程复杂,所以热挤压模具的设计制作质量与使用寿命对生产铝合金型材有十分重要的作用。本设计根据产品要求，分析6063铝合金材料性能，选择合适的生产方案，设计挤压工模具的结构与参数。合理的设计模具,可以提高模具的使用寿命,制造出具有高强度、高硬度、高温韧性好、高抗热疲劳、抗划伤性能优良的热挤压模对降低能源原料消耗，生产更优质产品有重要作用。如企业生产挤压产品而言,模具的成本在总成本中总占有相当的一部分,如果提高模具的使用寿命,则可以大幅降低产品的生产成本。第2章 挤压产品的工艺分析 2.1技术要求：产品代号：5011牌号及状态：6063 T5 密 度：2.69g/cm3壁 厚：1.4mm米 重：0.63kg/m技术标准：GB5237.1-2004挤出长度：50m 图2-1 基本尺寸2.2工艺分析2.2.1形状和尺寸分析该产品外侧长为50mm，宽为40mm，壁厚为1.4mm。最小壁厚由截面外接圆直径决定，因为该产品壁厚已有要求故无需查表取值。因为该铝合金型材是下端构成了半封闭形状，所以该型材是半空心型材。根据表2-1可知该制品为半空心型材中的级。 2.2.2直角间的圆角半径凸出的直角的过渡半径过小时会发生应力集中，产生裂纹甚至断裂，所以要合理设计过渡圆角半径。凹形的直角容易在模具入口处更加容易磨损，所以要尽量避免尖角过渡，采用圆角。以6063为代表的这种具有优良挤压性能的铝合金，圆角半径0.4mm。这里取=0.4 mm。 表2-1 型材分类表 型材类别定义典型合金类（硬合金型材）2系、7系合金及含镁量大于等于30%的5系合金2A11、2A12、2017、2017A、2014、2014A、2024、5A03、5A05、5A06、5154、5019.、5083.、5086.、7A04、7003、7005、7020、7022、7049A、7075、7178、类（软合金型材）除类以外的合金1050A、1060、1100、1200、1350、3A21、3003、3103、5A02、5005、5005A、5251、5052、5454、6A02、6101A、6101B、6005、6005A、6106、6351、6060、6061、6261、6063、6063A、2.2.3尺寸偏差模具弹性变形的大小，选取的模具材料的不同，模具工作温度的不同，模具制造精度要求的不同和磨损程度都会对尺寸偏差造成影响。工艺圆角半径的允许偏不超过名义半径的10%，且不小1mm，有特殊要求时，双方协商并在图中注明。铝合金型材的壁厚尺寸偏差可分为普通级，高精级和超高精级。对6063铝合金的型材来说，有装配关系的尺寸，其允许偏差应该选用高精级或超高精级，但还考虑到精度要求越高成本必然增加的问题，在作为平开窗的铝合金型材并无超高精级要求的的情况下，这里选用高级精度。壁厚尺寸允许偏差如表2-2所示。 表2-2 软合金型材的壁厚尺寸允许偏差表级别公称壁厚mm 下列外接圆直径对应各组壁厚的偏差（）/mm高精级100100300300500500800A组B组A组B组A组B组A组B组1.50.200.300.250.400.351.530.250.350.300.500.450.700.500.90360.300.550.350.700.600.900.601.006100.350.750.451.000.651.200.701.5010150.401.000.501.300.701.500.801.8015200.451.500.551.800.752.000.852.5020300.501.800.602.200.802.500.903.0030400.600.702.500.903.101.003.2040500.801.001.10A组指的是与空心部分不相邻的壁厚 B组指的是与空心部分相邻的壁厚根据表2-2软合金型材的壁厚尺寸允许偏差查出本制品的断面形状尺寸偏差，画出的型材尺寸如图2-2所示。2.2.4材料性能分析 T5代表由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态。适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。合金在进热处理后抗拉强度会大大增加。表2-3 6063化学成分牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其他元素60630.20.60.350.100.100.450.90.100.100.100.15 图2-2 型材尺寸 6063铝合金多用于建筑型材，如门窗，幕墙等，为了满足其使用需求，6063铝合金在抗氧化、耐腐蚀、韧性、变形加工性能、焊合性能等方面有比较优异的表现，是很有代表性的挤压合金。6063铝合金还具有冲击韧性高，对缺口不敏感的优点。因为本身具有优异的热塑性，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材，或锻造成结构复杂的锻件。淬火温度范围宽，淬火敏感性低，挤压和锻造脱模后，只要温度高于淬火温度，即可用喷水或穿水的方法淬火。薄壁件（3mm）还可以实行风淬。焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂倾向，在热处理可强化型铝合金中，Al-Mg-Si系合金是唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金。加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。力学性能：抗拉强度b (MPa)：205，条件屈服强度0.2(MPa)：170，伸长率5(%)：9。6063化学成份见表2-3。2.3生产方案2.3.1挤压方法的确定 2.3.1.1挤压方式的选定 挤压是用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的一种压力加工方法。挤压时，坯料产生三向压应力，即使是塑性较低的坯料，也可被挤压成形。挤压按坯料温度区分有热挤压、冷挤压和温挤压三种。金属坯料处于再结晶温度以上时的挤压为热挤压；在常温下的挤压为冷挤压；高于常温但不超过再结晶温度下的挤压为温挤压。冷挤压的优点：冷挤压在挤压金属时处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥塑性，获得大量变形。冷挤压制品综合质量高，挤压变形可以改善金属材料的组织，提高力学性能。与轧制锻造等加工方法相比，挤压制品尺寸精度高，表面质量好。冷挤压属于少、无切削加工，大大节约了原材料。冷挤压生产产品多样，挤压制品的尺寸范围也非常广。冷挤压的缺点：虽然冷挤压有很多优点，但变形抗力大，对模具材料提出了很高的要求，限制了可生产零件的尺寸及难变形材料的成形。温挤压的优点：温挤压时，毛坯的变形抗力比冷挤压小，金属塑性成形比冷挤压容易，所需要的压力机吨位也较小。和热挤压比较，温挤压毛坯的加热温度较低，氧化脱氧的可能性较小，因此，温挤压的尺寸精度和表面粗糙皆比热挤压件质量明显改善。温挤压不需要进行软化退火工序。这不仅可以减少加工工序，还为连续自动化生产创造了有利条件。温挤压的缺点：温挤压变形温度难以控制。过高，影响产品的力学性能。过低，即会影响成形，又加大了挤压力。在设计温挤压工艺时，要预先进行温挤压变形的温度试验，才可以精确合计的温挤压温度。这样会大大增加工艺试制周期，影响生产进度计划。因为各种材料的温挤压温度相差较大，至今没有完全解决适用的温挤压润滑剂，影响了温挤压成形技术的推广。在温挤压生产中，因为制件材料较多和温挤压成形温度范围较宽。目前还没有研制出适用于温挤压的模具材料，影响了温挤压成形技术的进一步发展。热挤压的优点：可是被加工材料变形抗力降低，从而降低了对模具材料和挤压设备的要求，使固定资产投入大大减少，同时扩大了挤压零件的尺寸范围，使得一些低塑性的合金和难变形材料也可以采用挤压工艺。热挤压工艺较简单，一般一次成形，加工工序少。热挤压件有良好的力学性能，表面质量和尺寸精度比较高。热挤压的缺点：因为材料需要加热到再结晶温度以上，所以有氧化脱碳及热膨胀等问题，一般需要切削加工。综上比较，冷挤压需要的变形抗力比较大，温挤压温度难以控制。热挤压的变形抗力小，产品尺寸精度高，挤压件加工余量小。所以采用热挤压的方法。2.3.1.2正反挤压的确定正挤压是指挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向相同。正挤压的特点是，挤压时坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在很大的外摩擦，在大多数情况下，它是有害的，它使得金属流动不均匀，给挤压制品带来不利影响，使得挤压制品不同部位组织性能不均匀；增加能耗，由于强烈的摩擦生热，限制了铝合金挤压速度的提高，加快了挤压模具的磨损。正挤压有技术成熟，工艺操作简单，生产灵活性高的特点。反挤压是指挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向相反的挤压。在挤压过程中锭坯表面与挤压筒内壁之间无相对运动，改变金属在挤压筒内流动的力学条件，减少所需挤压力，降低了变形的不均匀性。目前反挤压技术仍然不完善，主要体现为挤压操作较为复杂，间隙时间较正挤压长，挤压制品的质量仍需要进一步提高。综上为了保证本产品的质量选用正挤压。2.3.2挤压相关温度的选择锭胚的温度：6063合金铸锭加热温度一般都设定在析出的温度范围内，加热的时间对的析出有重要的影响，采用快速加热可以大大减少可能析出的时间。铝棒温度应保持在400-540之间最好是420-440。太高会引起撕裂现象，太低会减低挤压速度（因铝料必须软化）挤压的摩擦力大部分会转化为热量，导致温度上升.。温度的上升与挤压速度及挤压压力成正比。所以锭坯温度选为430。挤压筒的温度：模具的成分多为合金钢，由于导热性差，为避免产生热应力，挤压前挤压筒要预热，为了防止铝合金锭坯表面气泡起皮，并且具有良好的挤压效应，挤压筒温度可取400450。一般挤压筒温度要比锭坯温度低2025。所以挤压筒温度设定为410。挤压温度：使挤压温差不低於溶线温度，也不高於固相线温度620。不同的合金有不同的溶线温度，比如6063合金的溶线温度是498。热挤压的温度范围是指挤压开始到挤压终止之间的温度范围。在该温度范围内要保证被挤压金属坯料有足够的塑性，较低的变形的抗力和较为理想的金相组织。热挤压时，加热温度一般是合金熔点绝对温度的0.750.95倍。本设计挤压温度为465589，挤压过程温度控制在520左右。2.3.4挤压速度的制定 在确保制品尺寸合格，表面无挤压裂纹，设备性能允许的情况下，为了提高生产效率，提高经济效益，尽量提高挤压速度。挤压速度过快，锭坯与挤压筒内壁接触时间短，热量传递来不及进行，制品表面会出现麻点裂纹等缺陷。过快的挤压速度也增加金属变形的不均匀性。挤压速度太低，热量散失多。致使挤压制品出现质量问题。6063铝合金做建筑型材时，挤压速度为860m/min。最快甚至可达100m/min。制定挤压速度为60m/min。2.4模具总体结构分析铝合金建材型挤压模具共有平面模和空心模两大类。空心模分为平面分流组合模、星形组合模，舌形模，其中平面分流组合模最常用，占95以上。平面模用于挤压实心型材。平面分流组合模用于挤压空心型材，因为需要二次变形，所需要的挤压力较大，易造成闷车。用平面分流组合模挤压空心型材，成品率较高，模具易于加工制造，生产操作简便，能生产各种高精度高光洁外形复杂的薄壁空心型材和多孔空心型材，但在挤压中或挤压完毕时修模和清理残料较困难。星形组合模适用于外形尺寸较大的空心型材，挤压力较平面分流组合模小，产品成品率高，残渣清理比较容易，但模具加工困难。舌形模残料较长，型材成品率低，模具加工难度介于两者之间，但挤压阻力小，在挤压过程中或挤压结束时，残料清理方便，修模容易，所以多用于挤压力需求高，质量要求高的薄壁空心型材或硬合金军工铝材。该产品为半空心型材类，所以可以采用平面模具。但是，平面模具虽然设计简单，但该半空心型材断面不对称，舌比较大，同时模具在热挤压过程中处于高温高压和间歇载荷的状态下，模具两侧的金属流动不平衡而产生的相对横向力等不利因素，会直接影响模具的使用寿命。并且难以保证产品质量。为了提高模具使用寿命，保证产品质量，提高经济效益，采用平面分流组合模。平面分流组合模与平面模具相比，所挤出的铝合金型材成型好，焊合质量也较好，尺寸精度高，表面质量好，提高了挤压型材的生产效率，降低了生产成本,而且不会增加模具的制造成本，与普通型材模的加工方法相当。 平面分流组合模由上模，下模，定位销钉和紧固螺钉组合而成。上模有分流孔，分流桥及模芯，下模有焊合室和型孔，在模芯与型孔上均有工作带。平面分流组合模中的分流孔控制着金属的分布，使型材的各个部分分布均匀。分流桥是组合模结构中最重要的部分，它影响金属的流速，焊缝质量，焊合完压力和模具强度等因素。焊合室是金属聚集并焊合的地方，它的形状，大小和入口方式，对金属流动，焊接质量和挤压力的大小有很大的影响。 第3章 工艺计算3.1坯料尺寸计算根据其设计要求坯料选择圆锭，通过计算得出型材断面面积为= 180.66,型材断面面积取181。根据截面面积查表3-1，7.5MN的两种挤压机都适合，但型材断面面积比较接近第一种挤压机取值的边界值，对第二种挤压机取值范围比较适中。所以选取第二种挤压机。选取对应的挤压筒尺寸：=95。表3-1 不同公称压力机的合理工艺参数挤压机挤压筒铸锭尺寸填充系数残料长度/mm推荐值公称压力/MN结构形式介质压力/MPa直径/mm长度/mm截面积/cm2比压/MPa直径/mm长度/mm截面积/cm2制品截面积/cm2合理挤压系数7.5卧式328555556.513208032052.61.12201.251.903045 9555571.010609032066.31.11201.602.30304512卧式32115715104115511040098.21.09252.604.202540130715192.5905124400120.61.10254.407.002540(1)坯料直径：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要有一定的间隙，此时，坯料直径预选： (3-1)式中：坯料直径； 挤压筒直径由表3-1选定； =5坯料加热前直径与挤压筒内径的间隙，在实际生产中的取值范围为512，值随坯料直径增大而增加； 430坯料加热温度； 6063线膨胀系数； 取整得=89在挤压过程中，为保证锭坯在加热后顺利进入挤压筒内，需要校核填充系数或镦粗系数以保证选取和计算的数值适合的。 （3-2）式中为填充系数；因为合理取值为1.071.15，所以计算选取数值符合要求。（2）坯料长度：由下式可确定圆锭坯长度 (3-3)式中圆锭坯长度；产品长度； 挤压比；压余厚度;根据表3-2，选取=15mm。填充系数； （3-4）式中挤压筒截面积； 产品截面积； 39.16，根据设计要求=50000,=15，由公式（3-2）=1.14，所以经计算=1472.67,，mm，取整圆锭坯长度为295。根据表3-2不同挤压机压余厚度来确定。表3-2 不同挤压机压余厚度挤压机（MN）88-1012162540压余厚度（mm）1518202530453.2挤压力的计算普罗卓洛夫公式适用于低塑性金属挤压时挤压力的计算。当采用玻璃润滑剂挤压钢或挤压一些稀有难熔金属时，使用塞茹尔公式计算挤压力。皮尔林公式适用范围较广泛，适用于计算挤压管棒材所需要的挤压力，误差较大。本次设计采用皮尔林公式计算挤压力。作用在挤压垫片上的力由7部分组成。实现塑性变形的力；挤压筒上的摩擦力；压缩锥锥面上的摩擦力；模子工作带上的摩擦力；制品流出的阻力；制品流出的牵引力；挤压垫上的摩擦力。皮尔林公式只考虑前四种。总挤压力 （3-5）经整理后得皮尔林挤压力计算公式： （3-6） 式中：挤压筒直径95； 填充挤压后的坯料长度； （3-7） Hs死区高度； 压缩锥角；正挤压条件下，无论使用锥模或者平模，压缩锥角都取，因为在平模挤压时，压缩锥面上不再是金属与模子锥面间的外摩擦，可以认为是死区界面金属与滑移滑移区金属间的内摩擦。 对于 时hs=0； 挤压筒壁上的摩擦系数； 变形区内的表面摩擦系数； 带润滑热挤压时=0.25； 无润滑热挤压但锭坯表面存在软的氧化皮时=0.5； 无润滑热挤压，但金属粘结工具不严重时=0.75； 无润滑热挤压，且金属剧烈粘结工具，死区较大时（如铝及其合金挤压，真空挤压）=1.00； 静液挤压=0，=0.1； 本设计由于是热挤压，且带润滑，所以选用=0.25。 挤压筒内金属的平均塑性剪切力； 带润滑挤压时，可以认为锭坯内部金属性能与表面层的相同，即：= (3-8) 无润滑挤压但金属氧化皮很软能起润滑作用(如紫铜)时， = (3-9) 无润滑挤压但金属粘结挤压筒不严重时， =1.25 (3-10) 无润滑挤压且金属剧烈粘结挤压筒或真空挤压时， =1.5 (3-11) 在本设计中使用的是铝合金，所以 其中坯料的抗拉强度，查表得到=16MPa。 (3-12 ) 式中：挤压系数， 为型材截面的等效直径； 为挤压筒直径； 因为产品型材截面积181，挤压筒尺寸：=95 经计算可得3.67；15.18； 挤压筒截面积，查取表3-1所选取的挤压机挤压筒横截面积为7100 变形区内平均塑性剪切应力； 金属在塑性变形区压缩锥内各处的塑性剪切应力难以精细确定，一般用变形区内平均塑性剪切应力表示，即取变形区压缩锥入口的值与变形区压缩锥出口的值的算术平均值，计算公式如下： （3-1