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《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。
教学难点：1）冷挤压成型工艺及模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冷挤压成型工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。
2）通过本课程学习，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授冷挤压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
挤压成型的基本原理挤压成型工艺是炭素制品成型生产常用的生产方法，它具有成型生产效率高，产品质量稳定、用途广的特点，是炭素生产企业，尤其是电极生产企业首选的成型生产设备之一。
适合生产圆柱形、长方形的产品生产；如炼钢用的石墨电极，化工防腐用的不透性石墨，核反应堆用的石墨。
一、作用力与反作用力既挤压力与摩擦力。
含有一定温度的糊料在挤压过程中，当受到外力作用时，糊料与糊料之间，糊料与挤压机料室的室壁，糊料与挤压机的出嘴存在着内外、上下的摩擦力。
根据力学的原理，这种摩擦力形成了对挤压力的反作用力。
正是这种反作用力致使糊料在挤压过程中形成阻力，致使糊料密实作用。
内摩擦力的大小取决于原料的特性、粒子的大小，粘结剂的性质、加入量；关键的是成型时的温度。
温度太高太低都不行，要根据具体情况【不同的挤压机】，具体时间【夏天、冬天】，制定自己在成型时的温度。
外摩擦力的大小与原料的性质，糊料的温度有关，关键的是料室与压嘴的结构形式、结构尺寸。
挤压机的设计者就是根据不同的挤压机，设计不同的料室与压嘴的收缩比，产生不同的压力，使产品达到最好效果。
1，挤压机压力的大小对成型产品的影响。
需要指出的是在一台设计优秀的挤压机使用过程中，原料的粒子、粘结剂、糊料的温度、挤压机料室的温度、压嘴的温度要精确制定，也有一个试制过程。
在试制过程中制定各种相匹配的数据，如果摩擦力太小，糊料受到的挤压力较小，成型后的产品就不能达到应有的体积密度；如果摩擦力太大，从而加大挤压机的压力，固然成型后的产品达到了理想的体积密度，也会致使成型后的产品产生裂纹，还会加大挤压机的负荷，产生设备故障。
2，内、外摩擦力的大小对成型产品的影响。
内、外摩擦力形成了对挤压力的反作用力，从而达到对产品的挤压成型，如果内、外摩擦力太小。
则挤压力达不到，成型产品的体积密度达不到，内部结构就有问题；如果内、外摩擦力太大将使挤压力加大，在提高成型产品体积密度的同时也使成型产品产生较大的内应力，使成型产品容易产生各种裂纹。
挤压的原理
挤压的原理是利用外力对物体施加压力，使其受到压迫变形或体积缩小。
在挤压过程中，外力会使物体内部的分子和表面之间的相互作用力得到改变，从而导致物体的形状改变或体积缩小。
挤压通常分为两种方式：块状物体的挤压和流体的挤压。
块状物体的挤压是通过施加外力使物体受到压迫，从而改变其形状或尺寸。
当外力作用于物体表面时，物体内部分子之间的相互作用力会产生应力，从而使物体发生形状变化。
如果外力的方向是垂直于物体表面的，那么物体将受到均匀的压力分布，形状会均匀地发生变化。
如果外力的方向是非均匀的，那么物体的形状变化也会呈现出非均匀的特点。
流体的挤压是指液体或气体在受到外界压力作用下，其体积会发生减小的现象。
这是因为压力会导致流体内部分子之间的距离减小，从而使流体的体积减小。
根据波义耳定律，流体受到的压力与其体积呈反比关系。
因此，在外界施加压力时，流体会收缩，压力增加，从而使流体发生挤压。
挤压的原理可以应用于多个领域，如金属加工、塑料制品加工、食品加工等。
通过挤压，可以改变物体的形状、尺寸和性质，满足特定的工艺要求和产品设计需求。
值得注意的是，在挤压过程中，还需要考虑物体的弹性变形、塑性变形和破裂等因素，以确保挤压效果的稳定性和质量的可控性。
挤压机的工作原理挤压机是一种常见的工业设备，它具有广泛的应用领域，用于将材料通过压力挤压形成所需形状的工艺。
挤压机的工作原理十分重要，下面将详细介绍其工作原理。
1. 原料输送：挤压机首先通过给料系统将原料输送到挤压机的进料口。
原料可以是多种形式的，如粉末、颗粒、颜料等。
通过给料系统的输送装置，将原料均匀地送入挤压机。
2. 加热和融化：在进料口处，挤压机会对原料进行加热和融化处理，使其达到可挤压的状态。
通常，挤压机会使用一种叫做加热缸的装置，通过电加热或其他加热方式将原料加热到一定的温度，从而使其软化并易于挤压。
3. 挤出：在原料被融化后，挤压机进一步将其转化为所需形状。
在挤压机内部，通常有一根空心的金属筒（也被称为螺旋筒），其内壁上分布着一系列螺旋形槽。
当原料处于螺旋筒内时，挤压机会通过螺旋筒的旋转将原料向前推进，并逐渐挤出。
4. 模具和成型：当原料被挤出时，通常需要通过模具给予其所需的形状。
挤压机上有一个模具口，原料挤出后会进入模具口并填充模具中的空洞。
模具通常是根据所需产品的形状而定制的，它可以是平板状、管状、复杂的截面形状等等。
5. 冷却和固化：在被填充进模具中后，原料需要经历冷却和固化的过程。
冷却和固化是将原料从热、软化状态转化为稳定的、硬化的状态的关键步骤。
通常，挤压机会通过冷却剂或其他冷却装置对原料进行快速冷却，促进其固化。
6. 成品收集和处理：一旦原料完全冷却和固化，挤压机将会完成成品的制造。
成品可根据需要进行进一步处理，如切割、打磨、涂层、表面处理等。
最终的成品可以用于各种领域，如建筑、汽车、家电、塑料制品等。
需要指出的是，不同类型的挤压机在工作原理上可能略有差异，但总体而言，以上列出的步骤是挤压机工作的基本过程。
此外，挤压机还有许多辅助装置和控制系统，以确保其工作的高效性和可靠性，如温度控制、压力控制、速度控制等等。
总的来说，挤压机是一种非常重要的工业设备，它通过加热融化、挤出、形成成型和冷却固化等步骤，将原料转化为所需形状的成品。
连续挤压技术文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-连续挤压技术一、连续挤压技术的原理及应用挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件生产、零件成型加工的主要生产方法之一，也是各种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。
有色金属挤压制品在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
连续挤压技术是挤压成型技术的一项较新的技术，以连续挤压技术为基础发展起来的连续挤压复合、连续铸挤技术为有色金属管、棒、型、线及其复合材料的生产提供了新的技术手段和发展空间。
1.连续挤压技术的原理传统的挤压方法主要有正向挤压、反向挤压、静液挤压等。
以正挤压为例，如图1所示：图1. 正向挤压正向挤压时，挤压杆运动方向与挤压产品的出料方向一致，坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在很大的摩擦，这种摩擦阻力使金属流动不均匀，从而给挤压制品的质量带来了不利影响，导致挤压制品组织性能不均匀，挤压能耗增加，由于强烈的摩擦发热作用，限制了挤压速度且加快了模具的磨损。
反向挤压和静液挤压等方法虽然从不同的角度对正向挤压进行了改进，但是这些传统的挤压方法都存在一个共同的缺点，即生产的不连续性，制品长度受到限制，前后坯料的挤压之间需要进行分离压余、填充坯料等一系列辅助操作，影响了挤压生产的效率。
为了解决传统挤压中的问题，20世纪70年代人们开始致力于挤压生产的连续性研究。
1971年，英国原子能局的D.Green发明了CONFORM连续挤压方法。
此方法以颗粒料或杆料为坯料，巧妙地利用了变形金属与工具之间的摩擦力。
如图2所示，由旋转的挤压轮上的矩形断面槽和固定模座所组成的环形通道起到普通挤压法中挤压筒的作用，当挤压轮旋转时，借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压。
连续挤压时坯料与工具表面的摩擦发热较为显着，因此，对于低熔点金属，如铝及铝合金，不需进行外部加热即可使变形区的温度上升400～500℃而实现热挤压。
实习报告通过将近三周的实习和搜集资料，使我对自己所做的毕业课题——挤压机有了初步的了解认识。
在搜集资料的过程中深入了解了挤压机的基本原理和工作性能、结构以及挤压机发展历史，为我以后的总体设计打下了坚实的基础。
一、挤压技术的原理和特点1、原理挤压技术是通过水分、热量、机械剪切、压力等综合作用，使物料在高温高压状态突然释放到常温常压状态，也是物料内部结构和性质发生变化的过程。
当含有一定水分的物料在挤压机螺旋的推动力下被压缩，受到混合、搅拌、摩擦及高剪切力作用，使淀粉粒解体，同时机腔内温度和压力升高(温度可达150℃～200℃，压力可达到1MPa以上)，然后从一定形状的模孔瞬间挤出。
由于高温高压突然降至常温常压，其中游离水分在此压下急骤汽化，水的体积可膨胀大约2000倍,膨化瞬间，谷物结构发生了变化,它使淀粉转化成熟淀粉(α-淀粉转化为β-淀粉)，同时变成片层状疏松的海绵体，谷物体积膨大几倍到十几倍2、特点a.应用范围广挤压技术既可用于加工各种膨化食品和强化食品，又可用于各种原料如豆类、谷类、薯类的加工,还可以用于加工蔬菜及某些动物蛋白。
挤压技术除广泛应用于食品加工外,在饲料、酿造、医药、建筑等方向也广为应用。
b.生产效率高、成本低。
挤压设备连续工作能力强、生产效率高,如国外大型双螺旋挤压机每小时生产能力达数十吨,且操作简便、生产成本低,与传统蒸煮法相比有着明显的优势。
c.有利于粗粮细作。
许多粗粮中富含矿物质、维生素及人体必需的氨基酸等营养成分,符合人体营养需要。
但是,粗粮往往因口感粗糙而受到人们的冷落。
粗粮经挤压膨化处理后,能改变物料的组织结构、密度和复水性,使产品质地变软,改善了口感和风味。
d.可生产多类产品。
由于挤压设备简单,所以只需改变原料和模具头,就可生产出品种多类、形状各异的产品。
e.物料浪费少,产品无废品。
使用挤压设备生产产品时,除开机、停机时需少量原料作“引子”外,整个生产过程几乎无废弃物排出,不存在浪费原料和出废品现象。
挤压原理
挤压是指通过施加外力将物体压缩或变形的一种物理过程。
其原理基于弹性变形和塑性变形的特性。
在挤压过程中，当外力作用于物体上时，物体会产生应力，即单位面积上的力。
根据物料的不同性质，应力会引起物体的不同变形形式。
对于弹性物体，应力会使得物体发生弹性变形，即外力不再作用时物体能够恢复到初始形状。
这种变形是可逆的，其原子和分子之间的相互作用力会导致形变，但当施加的外力移除后，这些作用力将使物体恢复原状。
挤压弹性物体时，通过施加外力，物体会在外力作用下发生形变，并在外力移除后恢复到原始形状。
但对于塑性物体来说，应力会使物体发生塑性变形，即外力不再作用时物体无法完全恢复到原始形状。
在塑性变形中，原子和分子之间的作用力会发生不可逆的改变，从而导致物体永久性变形。
挤压塑性物体时，施加的外力使物体在压力下发生变形，即使外力移除，物体也无法完全恢复到原始形状。
挤压常用于加工金属和塑料等材料。
通过施加外力，使材料发生塑性变形，从而实现所需形状和尺寸的制造。
同时，挤压还可以提高材料的密度和强度。
总之，挤压是一种通过施加外力使物体发生可逆或不可逆的形
变过程。
根据物体的弹性或塑性特性，挤压可以实现制造、改善材料性能等目的。
挤压加工的基本原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊挤压加工的基本原理呀！你看啊，挤压加工就好比是一场力量的较量。
想象一下，有一堆材料，就像是一群调皮的小孩子，挤在一起闹哄哄的。
这时候呢，我们就用一个大力士一样的工具，使劲地把它们往一个方向挤压。
这挤压的过程可不简单哦！就好像我们揉面团一样，要把那些材料揉得紧紧的，让它们变得服服帖帖。
在这个过程中呀，材料会发生很多奇妙的变化。
它们会被压缩，形状会改变，就像被施了魔法一样。
比如说做面条，那就是一种挤压加工呀！把面团放进机器里，通过挤压，嘿，细细长长的面条就出来啦！这多神奇呀！这挤压的力量就像是一个神奇的大手，把材料塑造出我们想要的样子。
而且呀，挤压加工还有很多好处呢！它可以让材料的性能变得更好。
就像我们锻炼可以让身体更强壮一样，经过挤压，材料也会变得更结实、更耐用。
再打个比方，就像我们盖房子用的砖头。
如果没有经过挤压，那可能就是一堆松软的泥土，风一吹就散了。
但是经过挤压加工后，就变成了坚硬的砖头，可以用来建造坚固的房子啦！你说这挤压加工是不是很厉害？它就像是一个默默工作的工匠，用自己的力量和技巧，把那些普通的材料变成了有价值的东西。
在很多行业里都离不开挤压加工呢！从小小的零件到大大的建筑材料，都有它的功劳。
它就像是一个无处不在的小精灵，在背后默默地发挥着重要的作用。
所以啊，大家可别小看了这挤压加工呀！它虽然看起来简单，但是里面的门道可多着呢！它能让我们的生活变得更加丰富多彩，能让那些普通的材料焕发出新的光彩。
怎么样，是不是觉得很有意思呀？下次看到那些经过挤压加工的东西，可别忘了想想它们背后的故事哦！这就是挤压加工，一个看似平凡却又无比神奇的工艺！。
四. 挤压理论基础知识挤压是对放在容器（挤压筒）内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。
挤压的基本原理如下图所示。
工业上广泛应用的几种主要挤压方法有：正向挤压法、反向挤压法、侧向挤压法、玻璃润滑挤压法、静液挤压法、连续挤压法等等（见下图），以正挤压和反挤压最为常用。
正挤压时，金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同，其最主要的特征是金属与挤压筒内壁间有相对滑动，故存在着很大的外摩擦。
它会使金属流动不均匀，导致挤压制品头部与尾部、表层部与中心部的组织性能不均匀。
反挤压时的金属流动方向与挤压轴运动方向相反，其特点是除靠近模孔附近处之外，金属与挤压筒内壁间无相对滑动，故无摩擦，挤压能耗较低。
而且反挤压时金属流动主要集中在模孔附近的领域，因而沿制品长度方向金属的变形是均匀的。
（一）掌握挤压过程的三个基本阶段根据金属在挤压过程中的流动特点，通常把挤压变形过程划分为三个阶段（对应下图挤压力行程曲线上的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区），分别是：(1) 开始挤压阶段（也称填充挤压阶段）。
金属受挤压轴的压力后，首先充满挤压筒与模孔，挤压力直线上升。
(2) 基本挤压阶段（也称平流挤压阶段）。
从金属开始流出模孔到正常挤压过程即将结束时为止。
在此阶段，筒内的锭坯一般来说，其内部与外部金属之间基本上不发生交错流动，锭坯的外层金属流出模孔后仍在制品的外层而不会流到制品的中心。
在挤压时，锭坯任一横断面上的金属质点皆以同一速度或一定的速度差进入变形区压缩锥。
靠近垫片和模子角落处的金属不流动，形成难变形区。
正挤压的挤压力随着锭坯长度的减小而直线下降。
(3) 终了挤压阶段（也称缩尾挤压阶段或紊流挤压阶段）。
在此阶段，锭坯的外层金属向其中心剧烈流动，同时两个难变形区中的金属也向模孔流动，形成挤压所特有的缺陷“挤压缩尾”。
挤压力重新开始上升，此时应结束挤压操作。
（二）熟悉挤压时的变形特点下图为正挤压时作用于金属上的外力、应力分布和变形状态。
