毕业设计论文小型金属粉末挤压成形机的设计.docx

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1、小型金属粉末挤压成形机的设计小型金属粉末挤压成形机主要用于完成对铁基金属粉末的挤压成型。在一定环境温度下将铁基金属粉末和粘接剂混合并制团，混合后的金属粉末团将在一定的工作温度下被冲头挤压，通过与其制品横截面尺寸和形状相同的模具被挤成致密棒材。设计时根据需要的加工需求确定设备的公称压力，从而设计出需要的液压缸的相应尺寸。再通过强度校核计算出机架中上横梁、立柱的尺寸以及选出相应螺栓的规格。设计出的小型金属粉末挤压成形机能够实现自动上下料、连续挤压的功能，通过安装不同规格模具的方式来生产不同的元件，无需再次更换设备，节省成本。关键词挤压成形；主液压缸；机架Designofsma11meta1powd

2、erextrusionmachineAbstractSma11meta1powderextrusionmachineismain1yusedtocomp1etetheextrusionofmeta1powder.Atacertaintemperature,themeta1powderandtheadhesivearemixedandmadeintoaba11.Themixedmeta1ba11wi11beextrudedbythepunchatacertainworkingtemperature,andthenextrudedintoadensebarbyadiewiththesamecros

3、ssectionsizeandshapeastheproduct.Thedesignedsma11-sca1emeta1powderextrusionformingmachinecanrea1izethefunctionofautomatic1oadingandun1oadingandcontinuousextrusion.Itcanproducedifferentcomponentsbyinsta11ingdifferentspecificationsofmo1dswithoutrep1acingtheequipmentagainandsavingcosts.Inthedesign,them

4、eta1materia1stobeextrudedandthemaximumcross-sectiona1areathatthediecanprocessarese1ectedfirst,andthenomina1pressureoftheequipmentisobtained,soastodesignthecorrespondingsizeoftherequiredhydrau1iccy1inder.Becausethehydrau1iccy1inderwi11exertforceontheframewhenworking,thespecificationsoftheuppercrossbe

5、am,co1umnandfixingbo1taredeterminedthroughstrengthcheck.Keywordsextrusionforming；mainhydrau1iccy1inder；frame目录第1章绪论11.1 引言11.2 粉末挤压成型技术11.3 研究现状及发展趋势21.3.1 研究现状21.3.2 发展趋势31.4 研究内容及意义31.4.1 研究内容31.4.2 意义3第2章总体方案42. 1金属粉末挤压成形原理42.1.1 挤压变形过程42.1.2 挤压变形时的应力与应变42.1.3 挤压变形后的变化52. 2设计思路63. 3总体方案6第3章挤压机构设计

6、73.1 挤压模具74. 2主液压缸结构设计73.2.1主要参数的确定73.2.2液压缸工作时的流量93.2.3缸的设计93.2.4活塞的设计12第4章机架设计134.1 机架构成134.2 上横梁的设计134.2.1 上横梁的作用及要求134.2.2 上横梁的强度校核144.3 活动横梁的设计154.3 .1作用及结构形式154.4 .2活动横梁的连接164.4 传动装置的设计174.5 立柱的设计184.5.1 立柱设计计算184.5.2 立柱的连接方式194. 6底座的设计20第5章挤压成形机的装配21结论22致谢23参考文献24第1章绪论1.1 引言随着我国综合国力不断地增强，在交通工

7、具、家电制造等诸多领域，传统的机械生产技术虽然已经不能满足工业中复杂精细的生产需求,但是粉末挤压成型技术的迅猛发展，为制造业注入了新的活力。在粉末冶金领域中，使用挤压成形技术去生产产品，有着诸多的优点，一方面对于材料的消耗少，加工时间短，另一方面，实际生产出来的产品不仅质量极高，而且还能够压制出各式各样复杂形状的元件。与大部分的制造生产方式相比，挤压成形方式特别适用于大批量的加工尺寸结构相同的零部件，可以极大地降低生产成本。并且，加工完之后不需要再进行其余复杂的加工工序，即可压制成最终需要尺寸形状的坯件。基于粉末挤压成型技术的许多许多优势，随着生产制造技术的不断发展，粉末挤压成型技术将会越来越

8、地应用于机械制造业。挤压成型技术起初来源于冶金领域中的曲柄压力机,其他国家在很久之前便已经开始了对挤压成形技术的开发，1990年，随着美国、德国、日本等制造业发达的国家在我国的投资建厂，我国的挤压成型技术领域得以抓住契机，开始了迅猛的发展。虽然我国的挤压成型技术发展的历史较短，但挤压成型技术已经广泛地用于实际的工业生产中，为制造业的发展不断助力。1.2 粉末挤压成型技术粉末冶金领域中，挤压成型是已经发展了很多年的加工方式。挤压成型最常见三个阶段是：送料盒内装入金属粉末团，送料液压缸推进送料盒。上冲模向下挤压成型。下冲模向上将挤压完成的成品从料模内顶出回送料盒中。随着粉末挤压成型技术的不断发展，

9、实际在生产加工时，挤压出的元件密度会变大，结构尺寸也变得复杂起来，这就导致在具体加工时，对于成型产品的加工时间、结构尺寸精确度、品质合格率提出了更高的需求。但是，在具体生产时，不确定因素较多，例如：设备在运行时的稳定性、粉末受到挤压时的滚动性、冲模和料模的组成特征等都会对产品最终的形状结构产生作用。除此之外，粉末的生产经过、粉末团的结构、挤压机和料模的生产方式等也都会在产品的加工过程中产生关键性的作用。依据挤压成型原理，粉末的挤压成型经过大致由如图IT所示的三个阶段组成。/IIIin/jj成噩力(MPa)I：粉末颗粒的重新排列阶段：:弹性变形与塑性变形阶段：in：粉末颗粒断裂阶段图1-1粉末挤

10、压成型的三个阶段1.3 研究现状及发展趋势1.3.1 研究现状中国的粉末冶金技术自1955年开始不断地成长，现在已经进入到了高速发展时期，粉末挤压成形技术更是在近年得到了快速发展的一门新兴科学，全球近30%35%的产品都是通过粉末挤压成形技术生产出来的。粉末冶金加工行业生产时的投入低、生产质量好，生产效率高，(材料利用率能达到95%98%),对环境污染小。使用粉末挤压成型技术生产出来的产品在硬度、强度及精度等方面与机械加工出来的产品不相上下，并且产品的尺寸稳定性极佳，特别适用于标准化大批量的生产。根据实际的加工生产需求来进行模具结构的改进或是通过变换作用方式等途径,金属粉末挤压成型技术可实现复

11、杂性能要求及特殊形状产品的加工成形,进而涌现出了一些“非”常规的挤压成型工艺方法,大大丰富了现有的挤压成型工艺的应用领域和技术手段。依据实际生产中挤压方式的差别，挤压成型分成两类，第一种是发展历史较长的直接挤压，第二种是发展时间较短的间接挤压。直接挤压是将压力直接作用在待加工表面，实际效果良好。间接挤压是通过挤压把粉末挤压至型腔内，再将压力作用到待加工表面，加工出来的产品能够达到很高的要求。1.3.2 发展趋势挤压成型机的发展趋势主要表现在这种设备的自身使用范围极广，通过对基础技术的研发，对原始设备的开发，极大地拓宽了挤压成型机加工产品时的成型速度，以及使用范围。挤压模具强度的增强、挤压设备不

12、断的大型化，挤压装置结构的不断改善等方式都会对挤压技术的发展起到积极的作用。另外，挤压加工时的连续性，能够解决挤压技术目前最大的短板。1.4 研究内容及意义1.4.1 研究内容小型金属粉末挤压成形机是对金属粉末进行挤压成形的设备，本次的研究内容主要包括金属粉末挤压成形的原理和机械结构的设计。根据材料的强度和能加工产品的最大横截面积确定设备的公称压力，再以此计算出主液压缸的相关尺寸。通过受力分析计算出机架中上横梁、立柱及固定螺栓的相关尺寸。1.4.2 意义本次设计的小型金属粉末挤压成形能够实现自动上下料、连续挤压的功能。工作时利用液体的压强产生压力来改变金属材料的形态，在使用上比较环保，排放基本

13、零污染，对金属粉末原料的利用率较高。小型金属粉末挤压成形机通过安装模具的方式来生产元件，在需要生产不同规格的的元件时，可以直接通过更换模具来达到生产目的，而不需要再次更换设备，节省成本。第2章总体方案2.1 金属粉末挤压成形原理金属粉末的挤压成形是在一定的工作温度下，根据金属塑性变形原理，利用安装在挤压成型机上的模具，对金属粉末施加挤压力，使金属材料在挤压力作用下内部结构产生塑性变形，从而加工出符合生产要求的产品。2.1.1 挤压变形过程金属粉末受到挤压力作用时的流动过程由以下三个阶段组成汽开始阶段：金属粉末团在上冲模的挤压作用下开始进入料模，变形区域迅速扩大。稳定阶段:进入到料模内的金属粉末

14、团的高度随着挤压的不断进行而逐渐降低，已变形完成区域的高度稳定不变。完毕阶段：金属粉末团经挤压成形完成后，被下冲模顶出。2.1.2 挤压变形时的应力与应变变形时，金属的硬度是随变形程度的增加而增加的。金属粉末团在挤压时会受来自上冲模的挤压力、模壁的侧应力、内模壁阻止金属粉末流动时产生的摩擦力，金属粉末材料受到三向压应力。三向压应力的状态有利于提高金属材料的塑性并且能够使得金属材料的组织变得更加致密、晶粒变得更加细小。图2-1挤压变形时金属的应力与应变挤压时，金属粉末的变形抗力和塑性变形会因成分差异、组织结构形式的不同而受到不同的影响：不同种类、不同成分金属粉末的塑性不同，力学性能和强度不同；不

15、同内部组织结构形式、不同成分的金属粉末与安装在挤压机上的模具的材料的摩擦系数不同；而合金元素的存在，会导致固溶体形成、晶粒细化、晶格扭曲，从而影响到最终金属粉末塑性变形的效果。2.1.3 挤压变形后的变化1内部结构的变化经过挤压，金属材料结构内部的晶粒由等轴状向受挤压的方向拉长，变成纤维。变形后，缩孔、缩松被挤压，金属内部结构变得更加地紧密力图2-2挤压变形前后组织的变化2金属性能的变化机械性能方面变化显著：材料的组织决定材料的性能，组织的改变将引起性能的变化，提高硬度，塑韧性则下降。各向异性出现：材料沿纤维方向强硬度提高，沿垂直方向塑韧性则较好。2. 2设计思路本次设计的小型金属粉末挤压成形机主要用于完成对金属粉末的挤压成型。先在一定工作温度下将金属粉末和粘接剂混合并制团，接着将金属粉末团放入送料盒中，通过送料液压油缸将其驱动到工作位置，然后主液压缸推动上冲模对置于工作台上的金属粉末团进行挤压。金属粉末团在挤压力的作用下通过与其制品形状和横截面尺寸相同的料模被挤压成产品。之后下液压缸推动下冲模将已挤压成形好的成品推出到送料盒中，最后送料液压缸回程，将送料盒拉出，从而完成对金属粉末的整个挤压成型过程，主要流程如图2-3所示。送料显回程送料盒送料下冲模上冲模将产