冷挤压工艺正挤压模具设计说明.docx

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冷挤压工艺正挤压模具设计说明

第一章冷挤压工艺的特点及模具分类

一、冷挤压工艺

冷挤压的工艺过程是：

先将经处理过的毛坯料放在凹模内，借助凸模的压力使金属处于三向受压应力状态下产生塑性变形，通过凹模的下通孔或凸模与凹模的环形间隙将金属挤出。

它是一种在许多行业广泛使用的金属压力加工工艺方法。

二、冷挤压模具特点

1、模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；

2、模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；

3、凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；

4、模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；

5、为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；

6、模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；

7、上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。

三、典型的冷挤压模具组成

1、工作部分如凸模、凹模、顶出杆等；

2、传力部分如上、下压力垫板；

3、顶出部分如顶杆、反拉杆、顶板等；

4、卸料部分如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；

5、导向部分如导柱，导套、导板、导筒等；

6、紧固部分如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。

在第二章内容中将主要介绍模具的工作部分的设计。

四、冷挤压模具分类

根据金属被挤出的方向与凸模运动方向的关系，冷挤压一般可分为正挤压、反挤压、复合挤压三种基本方式。

1、正挤压如图1-1所示，挤压时金属流动方向与凸模流动方向相同，适用于各种形状的实心件、管件和环形件的挤压；

2、反挤压如图1-2所示，挤压时金属流动方向与凸模运动方向相反，适用于各种截面形状的杯形件的挤压；

3、复合挤如图1-3所示，挤压时，金属流动方向相对于凸模运动方向，一

部分相同，另一部分相反，适用于各种复杂形状制件的挤压；改变凹模孔口或凸、凹模之间缝隙的轮廓形状，就可以挤出形状和尺寸不同的各种空心件和实心件。

图1-1正挤压图1-2反挤压图1-3复合挤

五、冷挤压的特点

1、节约原材料，生产效率高

冷挤压是少无切削加工工艺，与切削加工相比，节约原材料，同时，冷挤压是在压力机简单的往复运动中生产零件，生产效率高，比切削加工高30倍。

2、提高零件的力学性能

在冷挤压过程中，金属处于三向挤压应力状态，变形后材料的组织致密，又有连续的纤维流向，变形中的加工硬化也使材料的强度和刚度大大提高，从而可用低强度钢材代替高强度钢。

3、可加工形状复杂的零件

对复杂零件可以一次加工成型，加工十分方便，大批大量生产时，加工成本低。

4、提高零件的精度，降低表面粗糙度

由于金属表面在高压、高温（挤压过程中产生的热量）下受到模具光滑表面的熨平，因此，制件表面很光，表面强度也大为提高。

冷挤压零件的精度可达1T8～1T9级，有色金属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.6～0.4μm。

有的冷挤压件无需切削加工。

第二章模具工作部分设计

一、冷挤压模设计要求

1、模具应具有足够的刚度和强度，并且能在冷热交变应力的情况下，模具应保证正常工作，模具结构要合理，如采用组合式模具。

2、选用合适的模具材料，工作部分必须要有相当的韧性和耐磨性，几何形状及参数要合理、准确。

有利于毛坯塑性变形、降低单位挤压力。

尽量采用光滑圆角过渡，防止应力集中。

3、模具的易损部位，应考虑通用性和互换性。

并便于更换、修理。

4、对于精度要求较高的挤压件，模具设计要有良好的稳定导向装置。

5、坯料取放应方便，毛坯易放入模腔。

6、模具应安全可靠，制造工艺简便，成本低，使用寿命长。

为满足以上各项要求，必须慎重考虑模具结构的设计、材料的选择、制造工艺及其热处理等问题。

二、正挤压凸模

1、如图2-1是正挤压凸模的各种型式。

实心件正挤压凸模比较简单，可按图2-1（a）、（b）的型式设计。

（b）型端部的锥度有防止凸模纵向开裂的作用。

对正挤压空心件的凸模设计要特别注意。

纯铝空心件正挤压，可使用图（c）的整体式凸模。

对于挤压较硬的金属材料，特别是黑色金属的挤压，应采用图（d）、（e）的组合式凸模。

（e）型组合式凸模与芯轴之间采用IT7级H7/k6过渡配合，芯轴与凸模本体之间没有相对滑动，在挤压过程中，芯轴受摩擦而产生很大的拉应力，因而仅适用于芯轴直径较大、或挤压材料不太硬、或摩擦系数较小的条件。

（d）型组合凸模、凸模孔与芯轴之间用IT7级间隙配合H7/h6。

挤压过程中由于摩擦力的作用，芯轴可随变形金属同时向下滑动，从而大大减弱了芯轴的受拉情况，避免芯轴拉断。

2、自行车前钢碗正挤压凸模尺寸设计　

图2-2

三、正挤压凹模

1、正挤压凹模有图2-3所示的几种结构型式。

图2-3

凹模一般采用预应力的结构。

图2-3（a）是整体式凹模，这种凹模在使用中，直筒部分与锥角相交处产生应力集中容易开裂，所以常采用图2-3中的（b）、（c）及（d）等剖分式结构。

2、自行车前钢碗正挤压凹模尺寸设计

图2-4

第三章模具组成及工作过程原理

一、自行车前钢碗正挤压模具装配图

本模具为空心件正挤压模，凸模由凸模芯、凸模套组成。

上顶料杆中部开有气孔。

下顶料杆靠托板托住，改变下顶料杆的长度可适用于顶出不同长度的工件。

零件明细表

二、工作过程

本模具通过凸模与凹模将毛坯正挤成管状零件。

考虑到工件挤压后卡在凹模内，一副顶出装置，即由顶料杆和顶出板等将加工好的工件顶出。

第四章听课感受及意见与建议

一、感受

二、意见和建议

参考文献

[1]贾俐俐主编.挤压工艺及模具[M].北京：

机械工业出版社，2004.

[2]杨长顺.冷积压模具设计[M].北京：

国防工业出版社，1994.

[3]翟德梅编.挤压工艺及模具[M].化学工业出版社，2004.

[4]吴诗编著.温挤技术[M].北京：

国防工业出版社，1979.

[5]洪深泽.挤压工艺及模具设计[M].北京：

机械工业出版社，1996.