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1、外罩复合挤压模的三维设计 000 （陕西理工学院机械工程学院机械设计及其自动化专业机自 000 班级，陕西 汉中 723000） 指导老师：000 摘要摘要 在金属和非金属材料加工工程中，模具是一种必不可少的工艺装备。模具的使用性能特别是使用寿命 反映着一个国家的工业水平。本次设计的是外罩复合挤压模，是一种通用模架，采用冷挤压技术对毛坯挤 压成型，冷挤压技术，其使材料的高利用率和降低成本，现已经在模具制造行业中得到广泛的应用。采用 进行 CATIA 三维建模，CATIA 技术广泛应用于汽车和航天飞机的设计中，其发展前景不可估量。 关键词关键词：模具;冷挤压;CATIA。 The Mould O
2、f Composite Extrusion Of Encloser 000 （Grade000,Class00,Major Mechanical design and its automation，College of Mechanical Engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi） Tutor:000 Abstract In the metal and non-metal materials processing project, the mold is an essential pr
3、ocess equipment. Mold performance reflects in particular the life of a countrys industrial level. The design of the housing co-extrusion die, is a common mold, cold extrusion technology for rough extrusion, cold extrusion technology, which enables high material utilization and reduce costs, are alre
4、ady manufactured in the mold the industry has been widely used. Conducted using three- dimensional modeling CATIA, CATIA technology is widely used in the automotive and space shuttle design, its development prospects immeasurably. Keywords: metal ;cold extrusion ;CATIA 目 录 绪论1 1.概述2 1.1 CATIA 的简介 .2
5、 1.2 冷挤压技术 .2 2.外罩复合挤压模的相关计算3 2.1 毛坯尺寸的计算 .3 2.2 变形程度的计算 .4 2.3 冷挤压力的计算 .5 2.4 凸模尺寸的计算 .6 2.5 凹模尺寸的计算 .6 3.外罩复合挤压模的结构设计8 4.装配与干涉分析.23 4.1 装配 23 4.2 干涉分析 27 致谢.30 参考文献.31 绪论绪论 本次设计的是小型有色金属冷挤压件通用模架，即外罩复合挤压模。只需要更换凹模 和凸模，就可以挤压出不同尺寸的小型制件。本次的三维设计采用 CATIA 进行三维建模和 装配。 本次设计所涉及的知识面较多，冷冲模具设计是要首先弄懂的，其次是 CATIA 软
6、件的 应用。这次设计不但可以巩固大学所学的机械设计方面的知识，同时，也可以让自己更多 的接触新鲜的知识，更能触发自己的好学求知欲望。希望可以把自己所学到的知识转化到 实际应用，更好的在机械行业得到发展。 设计目的及意义 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。在采 用 CATIA/CAD/CAM/CAE/CAPP 等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术 水平上都存在很大的差距。我国的模具行业将向精密、大型、高效、复杂、长寿命和多功 能方向发展。模具行业发展势头很强。随之精密度将越来越高。模具行业要进一步发展多 功能复合模具。模具标准件的应用将日渐广
7、泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地 影响模具制造周期。模具行业中压铸模的比例将不断提高。伴随着产品技术含量的不断提 高，模具生产向着信息化、数字化、无图画、精细化、自动化方面发展；模具企业将向着 技术集成化、设备精良化、管理信息化、产品品牌化、经营国际化方向发展。 发展趋势 自改革开放以来中国模具工业的发展速度令人瞩目，且在技术力量、工艺装备及管理 水平方面得到了较快提高。但是，我国的模具发展水平和发达国家相比还有很大的差距， 因此提高技术是很必然的。 模具行业未来发展趋势 (1)提高模具的精确度。 (2)研发优质的模具材料。 (3)铣削在模具加工中的应用。 (4)研究和应用模具的高速测
8、量技术和逆向工程。 1.1.概述概述 本次外罩复合挤压模的三维设计主要采用 CATIA 三维建模，装配以及干涉分析。以冷 挤压技术作为设计理论基础，从而完成外罩复合挤压模的三维设计。 1.11.1 CATIACATIA 的简介的简介 CATIA 是目前相对来说最高档的 CAD/CAM 软件，由法国的 Dassault 公司开发，后来 Dassault 被美国的 IBM 公司收购。CATIA 开始运行在 IBM 的工作站上，驱动系统为 VM/CMS。广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业， 它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的 DMU 电子样机模块功
9、能及 混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 在机械设计中的曲面造型有 独特的技术领先，因此在航天飞机和汽车的设计中得到广泛应用。CATIA 为用户提供方便 的解决方案，配合所有工业领域和制造业的大、中、小型企业的需要。其用户群体在世界 制造业中具有举足轻重的地位。从而也确定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地 位。CATIA 开始发源于航空航天技术，但是由于其功能的强大，尤其是在欧洲的汽车业， CATIA 已经成为事实上的标准，因此，CATIA 现在应用于各行各业，成为设计软件类的 佼佼者。 1.2 冷挤压技术冷挤压技术 冷挤压是在常温下利用装在冷挤
10、压机上的冷挤压模，对装在型腔内的被挤压材料施加 强大的压力，使之产生塑性流动，从凹模孔中或凸、凹模间隙中挤出，从而获得所需形状 之间的一种加工方法。 冷挤压加工技术是依靠模具来控制金属的流动，靠金属体积的大量转移来形成零件的。 冷挤压技术是一种高效、优质低耗、高精的生产工艺技术，主要应用于中小型制件的规模 化生产中。 冷挤压与其他加工工艺相比有以下优点: 1)节约原材料。 2)提高劳动生产率且节省人力。 3)提高零件的力学性能。 4)制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。 5)可加工形状复杂并且难以切削加工的零件。 6)降低零件的造价成本。 2.2.外罩复合挤压模的相关计算外罩复合挤压模的相
11、关计算【1，2,3,4,】 2.12.1 毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的计算 如图 2-1a 所示为外罩制件，2-1b 为毛坯图，中批量生产，材料为纯铝 1060。 查下表 2-1，修边余量正挤压和反挤压修边余量都取 1.5。则，毛坯的体积为 2-1 冷挤压修边余量 4 . 0)39( 4 3 . 7)35( 4 5 . 7)98 . 9( 4 222222 0 V 3 203mm 则根据公式就可求出毛坯高度 。 0 0 0 A V h 0 h ，取。mm A V h97 . 2 )38 . 9( 4 203 22 0 0 0 mmh3 0 （a）外罩制件图 （b）外罩毛坯图 图 3-1 外罩制件图
12、和毛坯图 制件高度 10 10-20 20-30 30-40 40-60 60-80 80-100 h22.53 3.5 3.544.55 2.22.2 变形程度的计算变形程度的计算 根据下图 2-2 所示，知正挤压空心件极限变形程度，得 2-2 正挤压空心件极限变形程度 8282 . 0 38 . 9 58 . 9 22 22 2 2 2 0 2 1 2 0 dd dd 根据图 2-3 所示，知反挤压变形程度，得 2-3 反挤压空心件极限变形程度 8484 . 0 8 . 9 9 2 2 2 0 2 1 d d 查表 2-4 可知是一次挤压成形。 材料名称 变形程度（） 备注 正挤 9599
13、铝、锡、锌、铅、无 氧铜等软金属 反挤 9099 低强度的金属取上限， 高强度的取下限 正挤 9095硬铝合金、铜、黄铜、 镁 反挤 7590 低强度的金属取上限， 高强度的取下限 2-4 有色金属一次挤压的极限变形程度 2.32.3 冷挤压力的计算冷挤压力的计算 根据经验公式法计算，即 b AZnApF 式中 F-总压力(KN)； P-单位挤压力（MPa） ； Z-冷挤压凸、凹模形状系数； n-挤压方式及变形程度修正系数； -冷挤压前材料的抗拉强度（MPa） ； b A-凸模工作部分的横断面积（） 。 2 mm 图 2-5 冷挤压凸、凹模形状系数 变形程度/挤压方式 406080 备注 正挤
14、压345 反挤压456 正挤压空心件与实心件 n 值 相同 表 2-6 冷挤压变形程度修正系数 根据上图，可知，正挤压 Z=1.15，查表 3-5 得 n=5，=110MPa；反挤压查图 2-5 得 b Z=1.1，查表 2-6 得，n=6。 正挤压力 KNNNAZnF b 3635748110515. 1 4 )39( 22 1 反挤压力 KNNNAZnF b 414103411061 . 1 4 )39( 22 2 3.43.4 凸模尺寸的计算凸模尺寸的计算 由于制件精度较高，所以必须考虑冷挤压后的收缩量。收缩量可根据经验数据得： 当时， 为；mmd10mm04 . 0 03 . 0 当时
15、， 为。mmd6010mm06 . 0 05 . 0 因此，凸模尺寸为 0 min1 1 )( p dd p mm 0 02 . 0 )03 . 0 06 . 0 3( mm 0 02 . 0 09 . 3 0 min )( p ddp mm 0 02 . 0 )03 . 0 1 . 09( mm 0 02 . 0 13 . 9 3.53.5 凹模尺寸的计算凹模尺寸的计算 正挤压时 d ddd 0max )75 . 0 ( mm 03. 0 0 )16 . 0 75 . 0 5( mm 03 . 0 0 88 . 4 反挤压时 d ddd 0minmin )2( mm 03 . 0 0 )4 . 0203 . 0 1 . 09( mm 03 . 0 0 93 . 9 凹模型腔深度的计算 mmRRhh)32( 10 mm)32(9 . 033 mm10 则凹模总高度为 mmhH30)45 . 2( 凹模外径。mmDd383 3.3.外罩复合挤压模的结构设计外罩复合挤压模的结构设计【5】 凹模采用反挤压凹模，材料为调制 ,表面镀硬铬【9】。VMCr 0 12HRC6462 结构如下图 4-1。 凹模的三维建模，先打开 CATIA 的草图编辑器，建立 PART，绘制凹模的草图 4-1-a【7】。 3-1
