冷挤压模具设计

冷挤压模具设计
冷挤压模具与一般冷冲模相比，工作时所受的压力大得多，因而在强度、刚度和耐磨性 等方面的要求都较高。冷挤模不同于冷冲模的地方主要有： 1）凹模一般为组合式（凸模也常常用组合式）结构； 2）上 ﹑ 下模板更厚，材料选择得更好，满足模具的强度要求； 3）导柱直径尺寸较大，满足模具的刚度要求； 4）工作零件尾部位置均加有淬硬的垫板； 5）模具易损件的更换、拆卸更方便。 7.5.1 典型冷挤压工艺模具结构 1. 正挤压模具 图 7.5.1 是用于黑色金属空心零件正挤压的模具简图。模具的工作部分为凸模和凹模。 凸模 16 的心部装有凸模芯轴 15，芯轴 15 的心部设有通气孔与模具外部相通。凸模 16 的上 顶面与淬硬的垫板 13 接触，以便扩大上模板 3 的承压面积。凹模 2 经垫块 8 与垫板 9 固定 于下模板 11 上。由图可看出，凸模与凹模的中心位置是不能调整的，凸、凹模之间的对中 精度完全靠导柱 7 与导套 6 以及各个固定零件之间的配合精度来保证， 因此这种模具结构常 称为不可调整式模具。很明显，不可调整式模具的制造精度要求很高；但安装方便，而且模 架具有较强的通用性，若将工作部分更换，这副模具可以用作反挤压或复合挤压。 由图还可知， 凸模回程时， 挤压件将留在凹模内， 因此需在模具下模板上设置顶出杆 10。

2.
反挤压模具
图 7.5.2 所示的是在小型（无顶出装置）冲床上使用的黑色金属反挤压模具的,它是一 种典型的具有导向装置的反挤压模。为便于反挤压件从凹模中取出，设计了间接顶出装置， 反挤压力在下模完全由顶出杆 25 承受，顶件力由反拉杆式联动顶出装置（由件 3、28、30、 31、32、33 组成）提供，该顶出装置在模座下方带有活动板 31，当挤压件顶出一段距离后， 通过带斜面的斜块 33 将 31 撑开，使顶杆 32 的底面悬空，使之靠自重复位，为下一次放置 毛坯做好准备。而活动板 31 靠其外圈的拉簧 30 合并。上模也设计了卸件装置，由于杯形挤 压件较深，为了加强凸模的强度，除工作段外，凸模的直径加粗并开出三道卸料槽，供带有 三个内爪形的卸料圈 17 卸料。 只要将凸模、凹模、顶山杆、垫块 26、27 加以更换，这副模具就可以挤压不同形状和 尺寸的工件；也适用于正挤压和复合挤压。

7.5.2 冷挤压凸模、凹模结构设计 1．冷挤压凸模结构型式 1）正挤压凸模 图 7.5.3 是常用的正挤压凸模结构型式。其中，a 型用于实心件的正挤 压，b 型用于空心件的正挤压。其芯轴与凸模间为动配合，在工作时芯轴可随金属一起向下 移动一定的距离， 可减少挤出件的孔壁与芯轴表面间的摩擦力， 从而也改善了芯轴在挤压过 程中的受力条件。凸模过渡部分应光滑过渡，防止应力集中。 另外，当挤压不通孔的空心件时（参见图 7.5.1），其芯轴心部需有通气孔，以利于挤 压件的成形和退件。
2）反挤压凸模 常用的反挤压凸模结构型式如图 7.5.4 所示。与正挤压凸模相比较，各 种型式的反挤压凸模的共同特点是具有一段长约 2～3mm 的工作带（见图 7.5.4 中的尺寸 t ）。工作带的公称直径与杯形件内孔的公称直径相等。工作带以上部分的直径比工作带直 径小 0.1～0.2mm，其目的是为了减少挤压过程中凸模与挤出件孔壁间的摩擦。 反挤压凸模有三种型式，锥台底式有利于金属流动，是最常用的一种结构型式；锥底式 有利于金属流动，多用于深孔件的挤压；平底式虽然不利于金属流动，但当挤压件要求孔底 必须为平底时，则应采用平底式凸模。图 7.5.4a 的凸模端面斜角 a 一般取 3°～25°； 图 7.5.4b 的凸模端面斜角 a 一般取 。同样，凸模过渡部分也应光滑过渡，防止 应力集中。 2. 冷挤压凹模的结构型式

1）凹模的型式：分整体式凹模和组合式凹模两大类。组合凹模又分预应力组合凹模和 分割型组合凹模。整体式凹模 图 7.4.5a 所示，此种凹模加工方便，但强度低。在凹模内孔 转角处有严重的应力集中现象，容易开裂。 预应力组合凹模 图 7.5.4b 所示，冷挤压时，凹模内壁承受着极大的压力，挤压黑色金 属时，凹模内壁的单位压力高达 1500～2500MPa。在这样高的内壁压力下，单靠增加凹模的 厚度已不能防止凹摸沿纵向开裂。 而在凹模的外壁上套装具有一定过盈量的预应力套， 可以 提高凹模的整体强度，详见 7.5.3 节 为了消除整体式凹模转角处的应力集中，可将整体式凹模于内孔转角
处剖分为两部分，即为分割式组合凹模。图 7.5.5c、d 分别为横向分割式和纵向分割式。 2）正挤压凹模 其结构尺寸如图 7.5.6 所示。凹模入口角 a = 90 ° ～ 126 ° ；凹 模工作带长度 h 3 =2～4mm；凹模的过渡部分均用圆角连接； .常用正挤压凹模型式见图 7.5.5。

3)反挤压凹模 反挤压凹模结构尺寸如图 7.5.7 所示。模腔深度
主要决定于毛坯高
度；凹模底部高度 h1 =(1/2～1/3)D；凹模入口处圆角半径 r1 =2～3mm；模腔内壁可做成 10 ￠ ～ 30 ￠ 的斜度。反挤压凹模型式如图 7.5.8 所示。图中 a、b、c 用于不需顶件装 置的挤压件，如用于反挤压有色金属薄壁件。凹模 a 结构简单，但底部 R 处易开裂下沉，适 用于批量不很大的条件。凹模 b 的寿命比 a 长得多。凹模 c 的寿命更长，但模具的制造精 度要求高，否则难于保证同心度，凹模 d 有顶出装置，常用于黑色金属挤压。
7.5.3 预应力组合凹模的设计 将凹模分层，使外层（压套）与内层（凹模）过盈装配并对内层产生很大预加压力的组 合式凹模结构型式叫预应力组合凹模（简称组合凹模）。它广泛应用于钢铁材料的冷挤压。 组合凹模的优点是同样外形尺寸 （包括外套在内的整个组合凹模外形尺寸） 和相同内腔 尺寸的条件下，其强度要比单层（即整体式）凹模的强度大得多。而且也节省了模具钢。但 它增加了凹模加工的工作量和难度，主要表现在压合面的加工和装配上。 1.组合凹模的型式 根据理论分析可知：对于同一尺寸的凹模，两层预应力组合凹模的 强度是整体式凹模强度的 1.3 倍；三层预应力组合凹模的强度是整体式凹模的强度的 1．8 倍。层数愈多，凹模补强愈大，但是，其加工及装配也愈复杂。故二层、三层预应力组合凹 模应用较多。图 7.5.10 绘出了冷挤压凹模的型式。由于凹模总直径比 a 越大，凹模强度越 大，但在 a 增加到 4 - 6 以后，再继续加大 a 便没有多大意义。因此，在生产中常采用的总 直径比 a=4 - 6。当 a=4 - 6 时，各种凹模的许用单位压力的大致范围为： p ￡ 1100Mpa

时用 整体式凹模；当 p =1100 - 1400 Mpa 时采用两层式凹模； 当 p ￡ 1400 - 2500 Mpa 时采用三层式凹模。 2. 组合凹模尺寸设计 a) 组合凹模各圈直径的决定 如上所述，凹模总直径比一般取 a=4 - 6。
对两层组合凹模 (图 7.5.9b),可取: 对三层组合凹模(图 7.5.9c),可取 ,
； , ；
b)预应力组合凹模径向过盈量 u 和轴向压合量 c 的决定 两层组合凹模的径向过盈量 u 2 轴向压合量 c 2 可用下式求出： ； 其中 分别为 处的径向过盈系数和轴向压合系数，其值由图 7.5.10 查出。 与轴向压合量 ； ; 以上系数均按图 7-7 查取。 可按下式求出：
三层组合凹模径向过盈量

3)预应力组合凹模的压合工艺

压合方法 一般采用加热压合（俗称红套）和在室温下用压机冷压合两种方法。对于冷 压合来说，压合角 g 一般采用 1 度 30 分 ，最大不宜超过 3 度。否则在使用过程中各圈会 自动松脱。压合时，各圈的压合顺序原则上是应由外向内压，即先将中圈压入外圈后，再将 内圈压入。拆卸时顺序刚好相反。 加热压合是先将外圈加热后再套到内圈上， 利用热胀冷缩原理使外圈在冷却后将内圈压 紧，也叫“红套”。压合后凹模内腔直径会缩小，必须对之进行修正。
冷挤压工艺设计
7.4.1 冷挤压件的结构工艺性分析
冷挤件的形状应尽量有利于金属变形均匀，在挤出方向上流速一 致。 1. 对称性 冷挤压件的形状最好是轴对称旋转体，其次是对称的非旋转体，如方形、矩形、正多边 形, 齿形等。冷挤压件为非对称形时，模具受侧向力，易损坏 ( 图 7.4.1) 。 2. 断面积差 零件不同断面上， 特别是相邻断面上的断面积差设计得愈小愈有利。 断面积差较大的冷 挤压件，可以通过改变成形方法，增加变形工序而获得（图 7.4.2）。

3．断面过渡及圆角过渡 冷挤压件断面有差别时， 通常应设计从一个断面缓慢地过渡到另一个断面， 避免急剧变 化，可用锥形面或中间台阶来逐步过渡(图 7.4.3)，且过渡处要有足够大的圆角。 4．断面形状 1）锥形 锥形件冷挤压会产生一个有害的水平分力，故冷挤时应先冷挤加工成圆筒形； 然后单独镦出外部锥体或切削加工出内锥体（图 7.4.4）。

2） 阶梯形 图 7.4.5 所示的阶梯形件适宜于的正挤压或减径挤压。 但差异很小的阶梯冷 挤压则不经济；图 7.4.6 所示为空心阶梯形件，其阶梯之间的尺寸相差很小，最好挤成大阶 梯形或简单空心件，然后切削出来。 3）避免细小深孔 冷挤压直径过小的孔或槽是很困难的，也是不经济的，应尽量避免。 5. 挤压压余厚度 挤压的压余厚度不宜过小， 否则会使单位挤压力急剧增大， 并且会产生缺陷 （如缩孔） 。
图 7.4.5 实心阶梯形件
图 7.4.6 空心阶梯形件
图 7.4.7 挤压缩孔 7.4.2 冷挤压工艺方案的制定 对于任何一种冷挤压件，从不同的角度和设计观点出发，会有多个工艺方案。在制定工 艺方案时，既要考虑到技术上的可能性和先进性，又要注重经济效益。应核拟定两个或更多 个工艺方案，然后进行经济技术分析，以便得出合理的工艺方案。

1．冷挤压件图的制订 冷挤压件图根据零件图制订，以 1：1 比例绘制。其内容包括： l）确定冷挤压压和进一步加工的工艺基准。 2）对于不经机械加工的部位，不加余量，应按零件图的技术要求直接给出公差，而对 于需进行机械加工的部位，应按冷挤压可以达到的尺寸精度给出公差。 3）确定挤压压完成后多余材料的排除方式。 4） 按照零件的技术要求及冷挤压可能达到的精度， 确定表面粗糙度等级和形位公差值。 2．制定冷挤压工艺方案的技术经济指标：为了确保冷挤压工艺方案在技术经济上的合 理性和可行性，通常采用下述几个指标来衡量： 1）挤压件的尺寸 越大，所需设备吨位随之增大，采用冷挤压加工的困难性增加。 2）挤压件的形状 越复杂、变形程度越大，所需的冷挤压工序数目就越多。， 3）挤压件可达精度和表面粗糙度 它有一定限度。增加修整工序可提高挤压件精度。 4）挤压件的材料 材料影响挤压难度、许用变形程度。 5）挤压件费用 一般包含材料费、备料费、工具及模具制造费、冷挤压加工费及后续工 序加工费等。这是一项综合指标，往往是决定工艺方案是否合理、可行的关键因素。 6）挤压件的批量 批量大时可以使总的成本降低。 对于上述几个指标进行全面分析、平衡之后，就可以选择一个最佳的工艺方案。最佳的 工艺方案的具体标志是：采用尽可能少的挤压工序和中间退火次数，以最低的材料消耗、最 高的模具寿命和生产效率， 冷挤出符合技术要求的挤压件。 冷挤压加工全过程应包含下料工 序、预成形工序、辅助工序、冷挤压工序以及后续加工工序等。其中冷挤压工序的设计是制 定冷挤压工艺方案的核心工作。 7.4.3 冷挤压工艺分析的典型实例
冷挤压时， 每一变形工序力求用最大的变形程度， 最好能通过一次变形就达到冷挤压件 图的要求。 但由于冷挤压时每一道工序的变形量不能超过许用变形程度， 有时也因受到模具 结构的限制，使许多零件在冷挤压时需用多道工序才能完成。 在挤压黑色金属时， 因材料的强度高， 对变形程度过大的零件常需通过多道变形工序才 能完成。而在挤压有色金属时，因材料的强度低、塑性好。通常能用一次挤压完成变形程度 大而形状复杂的零件。下面对几种典型形状零件的冷挤压工艺及设计要点进行介绍。 1．轴类零件 当轴类零件不超过材料的许用变形程度时， 一般用一次正挤压成形完成。 挤压图 7.4.8 所示的零件有 a、b 两种工艺方案。在 a 方案中，毛坯取最大台阶直径（ ），用正挤压工 艺挤出直径 部分；b 方案中，毛坯直径取次级台阶直径 ，先挤出直径 ，再将 镦

粗到 压。
。但是，在变形程度较小时（
≤50％），也可同时进行两个或两个以上台阶的挤
图 7.4.8 阶梯轴的冷锻 2．具有阶梯内孔零件 图 7.4.9 所示零件的成形基本分为两道反挤压：第一次反挤大孔（ ），第二次再反 挤小孔（ ）。反挤大孔时的变形程度应取小于许用的合理变形程度。一次反挤压孔的相 对深度 受凸模长径比的限制，（黑色金属 ≤ 1。 ≤2 ~3 ，有色金属 ≤3 ~6 ）反挤
压阶梯孔深也不能太大，一般

图 7.4.9 有阶梯内孔件的挤压工序 3． 深孔薄壁零件
见图 7.4.10。壁厚 s 很薄， ≥2.5 ~ 3。因此要用一道工序成形是不可能的。通 常第一道工序反挤成杯形件，再进行第二道与第三道正挤压，使外径逐渐变小。这类零件还 可以采用挤压与变薄拉深相结合的方法成形。图 7.4.11 的零件与深孔薄壁件的挤压成形基 本相似，只是多一道反挤压杯形后冲底工序。深孔件的另一种挤压方法是用双向挤，如图 7.4.12 所示。对于双向挤压，其 可达（5～6） 。
图 7.4.10 深孔薄壁件的挤压工序
图 7.4.11 无底筒形件的挤压工序 4. “山”形件 该类零件可用反挤压成形。 通过调整中间圆柱四周的角部形状， 可以达到调整挤出的中 间圆柱高度。但若圆柱高度太大，中心圆柱应在中间工序里先挤压出来一段（见图 7.4.6）。

图 7.4.12 双向挤压深孔件
图 7.4.13 考虑成品局部形状的半成品的设计挤压“山”形件 a)毛坯；b)半成品；c)成品 5. 花键轴挤压 随着汽车、 摩托车工业的发展， 越来越多的花键生产厂家采用冷挤压成形工艺代替传统 的切削加工工艺，由于花键工件大多数为长轴类件，通常采用开式（无约束）正挤压工艺。 实现该工艺的前提条件是挤压力不能达到传力段的屈服应力，即相对挤压应力 某汽车后桥传动轴花键齿形截面及挤压凹模轮廓形状见图 7.4.7、图 7.4.8。 < 1.0。
图 7.4.14 冷挤压花键齿形截面图

图 7.4.15 挤压凹模的轮廓形状 冷挤压原材料与毛坯的准备 7.2.1 冷挤压用原材料 冷挤压时， 由于摩擦的影响， 会导致挤压件表层金属在附加拉应力的作用下开裂。 所以， 金属材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，合硫、磷等夹杂物越少，冷作硬化敏感性愈弱， 则对冷挤压越有利，其挤压工艺性越好。 目前可供冷挤压的金属材料有：铅、锡、银、纯铝（ L1 ～ L5 ）、铝合金（ LF21 、 LY11 、 LY12 、 LD 10 等）、紫铜与无氧铜（ T1 、 T2 、 T3 、 TU1 、 TU2 等）、黄 铜（ H62 、 H68 、等）、锡磷青铜（ QSn6.5 一 0.1 等）、镍（ N1 、 N2 等）、锌及 锌镉合金、纯铁、碳素钢（ Q195 、 Q215 、 Q235 、 Q255 、 08 、 10 、 15 、 20 、 25 、 30 、 35 、 40 、 45 、 50 号钢等） 低合金钢 15Cr 、 20Cr 、 20MnB 、 16Mn 、 、 （ 30CrMnSiA 、 12CrNiTi 、 35CrMnSi 等） 和不锈钢 1Cr13 、 2Cr13 、 1Cr18Ni9Ti 等） （ 。 此外， 对于钛和某些钛合金、 钽、 锆以及可伐合金等也可进行冷挤压， 甚至对轴承钢 GCr9 、 GCr15 及高速钢 W6Mo5Cr4V2 也可进行一定变形量的冷挤压加工。 7.2.2 挤压毛坯的冷形状及尺寸的确定
（一）冷挤压对毛坯的要求 (1) 冷挤压毛坯的质量
冷挤压用毛坯表面应保持光洁，不能有裂纹、折叠等缺陷。否则，经挤压后将使上述缺 陷进一步扩大而导致挤压件报废。一般要求毛坯表面粗糙度 (2) 冷挤压毛坯的几何形状 在 6.3 μ m 以下。
毛坯的几何形状应保持对称、规则，两端面保持平行。否则在单位压力很大时，将会使 凸模单面受力而折断。毛坯的形状在生产实际中，常采用图 7.2.1 所示的四种。实心毛坯

和空心环状毛坯可用于正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压；图中 c 、 d 两种毛坯是经 反挤压预成形制成的，主要用于空心件正挤压，特殊情况下可用于径向挤压和反挤压。
图 7.2.1 毛坯的基本形状 2. 毛坯尺寸计算
毛坯尺寸是根据体积不变条件计算的。 如果冷挤压压后还要进行切削加工， 则计算毛坯 体积还应加上修边量，即： （7.2.1） 式中:
——坯料体积(mm 3 )； ——挤压件体积(mm 3 )； ——修正余量体积(mm 3 )（一般为冷挤压件体积的 3％～5％）。 毛坯体积确定后，其高度为： (7.2.2) 式中 ——毛坯的横断面积(mm 3 )。
毛坯外径一般取比凹模尺寸小 0.1～0.2mm，以便毛坯放入凹模；同理，毛坯内径一般 比零件内孔（或芯棒）大 0.1～0.2mm，但当工件内孔精度要求很高时，毛坯内径一般取比 挤压件孔径小 0.01～0.05mm。 7.2.3 冷挤压毛坯的加工方法 毛坯的下料方法有很多种，应该根据坯料形状、精度要求，材料利用率及生产现场的实 际条件等因素进行选择。板形坯料主要用冲压分离（冲裁或精冲）方法，棒料主要用剪切、 切割方法来下料。 1. 切削

在批量不大时常用车削、铣削、锯切法加工挤压毛坯。其优点是得到到毛坯形状规则、 精度较高，但生产效率较低（除高速带锯锯切外）。 2. 剪切
剪切下料是在专用的棒料剪切机或冲剪机上进行的。 也可以采用剪切模在普通压力机上 进行。普通的棒料剪切法下料，是在冲床上进行的，生产效率高，材料利用率高，缺点是毛 坯断面有塌角和断裂面，质量不太好。 3. 冲裁
对于板形坯料，宜用冲裁方法加工。因它是用模具和冲床来加工，故这种方法生产效率 高， 毛坯平直， 但原材料的利用率较低， 因为冲裁时有“搭边”浪费。 普通冲裁落料有缺陷， 要求落料后滚光毛刺和断面的缺陷， 否则会影响到挤压件的表面质量。 而用小间隙圆角凹模 的冲裁可以得到精度较高的毛坯，常用于有色金属挤压毛坯的加工。 7．2．4 冷挤压毛坯的软化和表面处理 1. 毛坯的软化
冷挤压毛坯在挤压之前及工序之间， 大都需进行软化热处理， 其目的是减小毛坯的硬度 和强度，提高塑性，得到良好的金相组织，以利于冷挤压变形的进行。毛坯软化热处理规范 可从有关手册中查到。 2. 坯料的润滑与表面处理工艺
润滑对冷挤压是非常重要的。 挤压时摩擦不仅影响到金属的变形及挤压件的质量， 而且 也直接影响到单位挤压力的大小、模具的寿命。所以要采用良好且可靠的润滑方法。 润滑剂有液态的（如动物油、植物油、矿物油等），也有固态的（如硬脂酸锌、硬脂酸 钠、二硫化钼、石墨等），它们可以单独使用，也可以混合使用。有色金属常用这些润滑剂。 对于钢的冷挤压，其单位挤压力很大（可高达 2000MPa 以上），使用一般的涂刷润滑 剂极易被挤掉，无法进行生产。人们早就掌握了有色金属冷挤压，但直至发现了钢的表面处 理方法（磷化处理及润滑处理）后，才使钢的冷挤压用于实际生产。 因此毛坯的表面处理是冷挤压工艺中的一个重要环节。 冷挤压的毛坯进行表面处理可获 得下列效果： 降低毛坯与模具间的外摩擦阻力； 避免毛坯表面与模具直接摩擦而引起的粘结 现象；提高挤压件的表面质量，提高模具的寿命；减低挤压时的变形力及变形功的消耗。表 面处理主要包括：去除表面缺陷；清洁、去脂、洗涤；去除表面氧化层；在毛坯表面形成特 殊的支承层；润滑处理。前三项是为了改善毛坯表面质量，并为后二项作好准备。 不同材料需用不同的处理方法， 使表面形成特殊的支承层。 碳钢和低合金钢用磷化处理， 磷化处理是将毛坯浸在磷酸盐溶液中， 使其表面生成一层不溶性磷酸盐薄膜。 磷酸盐薄膜由 细小片状结晶组织构成，呈多孔状态，对润滑剂有吸附、贮存作用；磷化膜与钢毛坯表面结 合牢固，并有一定的塑性，能随毛坯基体一起变形，而且它耐磨、耐热。

常用的磷化处理配方如下：氧化锌（ ZnO ） 20 ～ 30g ，磷酸（ H 3 PO 4 ） 22 ～ 30g ，硝酸（ HNO 3 ） 30 ～ 40g ，碳酸钠（ Na 2 CO 3 ） 4 ～ 6g ，亚硝酸钠（ NaNO 2 ） 0 .1 ～ 0.2g ， （ H 2 O ） 1kg 。 水 混合配制后总酸度 50 ～ 70 点； 游离酸度 3 ～ 5 点。处理温度 40 ～ 50oC ；处理时间 10 ～ 15 分钟。配制方法是先配制浓缩母液，再 用 10 倍水稀释。 碳钢毛坯经磷化处理后需再进行润滑处理，方法较多，皂化就是一种最常用的方法。皂 化处理在硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使毛坯表面牢固地附上一皂化层作润滑剂。此外， 采用机油添加适量的二硫化铝作润滑剂，其润滑效果也很好。 奥氏作不锈钢 1Cr18Ni9Ti ） （ 与磷酸盐溶液不发生作用， 应采用草酸盐进行表面处理； 硬铝用氧化、磷化或氟硅化处理；铜及铜合金毛坯用纯化处理。这些表面处理方法与磷化处 理一样能使润滑更好、更可靠。 虽然磷皂化方法是有效的，但是工序多，周期长，很费事。专门研制的高分子涂剂及专 用配方的润滑液可以满足冷挤压工艺的要求。

挤压工艺及模具习题库参考答案

挤压工艺及模具习题库参考答案 1.答：反挤压进入稳定阶段，坯料的变形情况可分为以下几个区域： 已变形区、变形区、过渡区、死区、待变形区。 2.答：三向应力之所以可以提高被挤压材料的塑形，归纳起来主要 原因是：第一：三向压应力状态能遏制晶间相对移动，阻止晶间变形。第二：三向压应力状态有利于消除由于塑性变形所引起的各种破坏。第三：三向压应力状态能使金属内某些夹杂物的危害程度大为降低。第四：三向压应力状态可以抵消获减小由于不均匀变形而引起的附加应力，从而减轻了附加应力所造成的破坏作用。 3.答：在塑形变形过程中，变形金属内部除了存在着与外力相应的 基本应力以外，还由于物体内各层的不均匀变形受到变形体整体性的限制，而引起变形金属内部各部分自相平衡的应力，称为附加应力。 4.答：实心件正挤压的金属流动特点：坯料除了受凹模工作表面的 接触摩擦影响外，还受到芯棒表面接触摩擦的影响，因而坯料上的横向坐标线向后弯曲，不再有产生超前流动的中心区域，这说明正挤压空心件的金属流动比正挤压实心件均匀一些。在进入稳定流动时，剧烈变形区也是集中在凹模锥孔附近高度很小的范围之内，金属在进入变形区以前或离开变形区以后几乎不发生塑性变形，仅作刚性平移。

5.答：附加应力不是由外力引起的，而是为了自身得到平衡引起的。 因此，当外力取消以后，附加应力并不消失而残留在变形体内部，成为残余应力。附加应力和残余应力的危害：第一：缩短挤压件的使用寿命；第二：引起挤压件尺寸及形状的变化；第三：降低金属的耐蚀性。 6.答：缩孔是指变形过程中变形体一些部位上产生较大的空洞或凹 坑的缺陷。当正挤压进行到待变形区厚度较小时、甚至只有变形区而无待变形区时，会产生缩孔。筒形件反挤压时进行到待变形区厚度较小，甚至当坯料底厚小于壁厚时仍继续反挤，则会因材料不足以形成较厚的壁部而产生角部缩孔缺陷。 7.答：挤压对金属组织和力学性能的影响有：挤压时，在强烈的三 向应力作用下金属晶粒被破碎，原来较大的晶粒挤压后变成为等轴细晶粒组织，因而提高了强度。 8.答：冷挤压时常用材料的形态有：线材、棒材、管料、板料等。 9.答：冷挤压坯料进行软化处理的原因：为了改善冷挤压坯料的挤 压性能和提高模具的使用寿命，大部分材料在挤压前和多道挤压工序之间必须进行软化处理，以降低材料的硬度，提高材料的塑形，得到良好的显微组织，消除内应力。 10.答：碳钢和合金钢坯料冷挤压前要进行磷化处理。磷化处理又叫 磷酸盐处理，也就是把钢坯放在磷酸盐溶液中进行处理。处理时金属表面发生溶解和腐蚀。由于化学反应的结果，在金属表面上形成一层很薄的磷酸盐覆盖层。

棘轮套冷挤压成形工艺及模具设计

棘轮套塑性成形工艺及模具设计 中文摘要：冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。本设计介绍了棘轮套零件结构分析、挤压工艺过程、挤压设备选择、模具结构的设计、凸凹模设计、挤压件质量分析、棘轮套齿形模芯的结构、凸模加工工艺及模具各部件三维造型进行了叙述，并计算了毛坯体积、毛坯尺寸、变形程度、挤压比和挤压力。与常规的棘轮套加工工艺相比，冷挤压成形的棘轮套具有齿形强度高、齿形尺寸精度较高、表面粗糙度值低、材料利用率高、生产效率高、设备投资少等优势。 关键词：冷挤压棘轮套正挤压凸缘

Ratchet sets of plastic forming process and die design (Tongling University ,mechanical Material Forming and Control Technology ,07 mold Zhang Teng) Abstract: Volume precision plastic cold extrusion forming technology is an important component. Cold extrusion is the next in the cold metal blank into the mold cavity, the strong pressure and under a certain speed, forced metal extrusion from the mold cavity to obtain the required shape, size, and has some mechanical performance of extrusion Obviously, the cold extrusion process is to control the metal flow by mold, by transfer to a large number of metal forming volume parts.Ratchet sets introduced structure of parts, extrusion process, extrusion equipment selection, die structure design, punch and die design, extrusion quality analysis, ratchet sets of the structure of tooth punch, punch and die processing of parts, Three-dimensional modeling of the narrative, and calculate the rough size, blank size, deformation, extrusion ratio and extrusion pressure. And conventional processing technology compared to ratchet set, ratchet set of cold extrusion with gear, high strength, high precision gear size, low surface roughness, high utilization ratio, high efficiency, less investment in equipment and other advantages. key words: Cold extrusion Ratchet sets Extrusion Flange

冷挤压模的设计和分析

摘要：本文以气门顶杆为例介绍了冷挤压模的制作和成形工艺，通过对毛坯尺寸、挤压件的变形程度的计算，详细讨论了冷挤压模结构及模具设计要点，最后阐述了采用冷挤压模制作各类零部件的好处。 关键词：气门顶杆冷挤压模模具结构 一、引言 冷挤压属于立体压制中的一种比较先进的加工方法，它只需要一副模具就可以加工底和壁厚不同、高度和直径之比很大的圆形件或其他各种形状的不同零件。这种加工方式的优点在于其尺寸精度较高、表面粗糙度值比较小、力学性能较好。 以图1的气门顶杆零件为例，其材料为20钢，原先是采用的切削加工方法成形，这种方式的生产工艺比较复杂，生产效率也比较低同时成品零件的力学性能也不高。因此采用冷挤压的加工工艺生产出来的零件就能比较好的符合各种要求。经过分析该零件的冷挤压工艺具体流程是：先制作毛坯，然后退火、酸洗以及磷化处理，最后进行皂化润滑和发挤压成形。 二、气门顶杆冷挤压模的工艺设计 1.毛坯尺寸的确定 因为在实际制作过程中有可能会有挤压件顶端不平齐的现象，所以在工件的顶端要留出修边余量，取，图2就是气门顶杆挤压件。冷挤压模具的寿命及其纤维方向的改善都与毛坯的形状和尺寸有着密切联系。通过对气门顶杆的形状特点以及毛坯的定位和成形便利程度的分析，发现使用圆柱形毛坯比较合适。 挤压件毛坯体积的计算是根据制件体积与毛坯体积相等的规则来进行的。通过计算毛坯体积可得： 为了使得毛坯放入凹模型腔内更加的方便，同时使得模具的磨损减少到最低，进一步提高零件的表面质量，一般凹模型腔尺寸要比毛坯的外径要大，相对于反挤压件来说，凹模型腔尺寸要比毛坯尺寸大0.5mm左右。根据这样的原则我们可以计算出毛坯的外径； 毛坯长度为： 经过试验验证，最终将毛坯的实际尺寸确定为，如图3所示。 2.关于冷挤压件的变形程度分析。 冷挤压件的变形程度指的就是材料在冷挤压时其塑性变形量的大小。冷挤压件的变形抗力是和其冷挤压时的变形程度成正比的，但是当冷挤压压力大于模具钢所能承受的单位挤压力时，模具的使用寿命会受到影响，甚至有可能造成模具的损坏。而实际的生产生活中大多采用断面缩减率来表示： 上式中：――断面缩减率；――毛坯在变形前的横截面积，――挤压件在变形后的横截面积，mm2。20钢反挤压的需用变形程度是68%--78%，则通过一次挤压可使得该气门顶杆成形。 3.关于冷挤压力的确定。 在校核凸模强度和选用设备时一般都是以冷挤压力作为依据的，而对于冷挤压力的计算则通常采用图算法和经验公式法这两种方式，这其中经验公式法具有计算精度高和应用方便的特点。那么计算冷挤压力的经验公式如下： ；该公式中：p表示的是挤压力，n；a表示的是凸模工作部分的横断面积，；z表示的是模具形状因数；n指的是挤压方式以及变形程度修正因数；sb表示的是挤压前材料抗拉强度mpa。 经过测算各个参数的数值为：，记过计算可以得到p=691kn。 在实际的生产中还应该考虑挤压力还会受到各种材质的软化、表面润滑处理的质量等因

冷挤压模结构设计

冷挤压模结构设计 上下模板是冷挤压压力的主要支承部分，由于冷挤压的单位压力较高，上下模板不能采用铸铁材料。上下模板加导柱、导套就组成有导向的冷挤压模架，无导柱、导套者则为无导向模架 图1为在导柱、导套导向通用反挤压模具。卸年亦有导向，其导向的基准仍为模架的导柱。反挤压时挤压件的端面往往是不平的，缺件时使凸模受力不均匀，可能造成凸模偏移而折断。缺件有强有力的导向时，提高了凸模的稳定性，这是因为卸件板与凸划亦有导向的缘故。反挤压适用模架兼作为下挤压及复合挤压使用。 图2为有导柱导套导向正挤压通用模具。 图3为镦挤复合模具。 通用反挤、正挤和镦挤复合模架中的组合凹模在相同吨位的压力机上都设计成可以互换的，提高了模具的使用范围。 模架精度可分为三级，其技术指标见表1，用于不同挤压件选用，常用的为Ⅱ级。 卸件板与顶件杆：挤压有时粘在凸模上，有时粘在凹模中，有此部件，能将打主挤压件取出。卸件板与顶件杆都是用于制件脱模的零件。 凸模与凹模垫板：通用冷挤压模具中，采用了多层垫板。为了防止高的挤压单位压力直接传递给模板而造成局部凹陷或变形，必须在凹模底端加上垫板，以便把加工压力均匀分散传递，起到缓冲作用。 凸模固定器及定位环：凸模固定器是将凸模安装在上模上，而定位环则可考虑挤压件的不同直径快速交换，提高了模具的通用性能。 凸模与凹模：冷挤压模具的工作部件，在设计时必须认真对待。应选用具一定韧性的高强度钢材制造。凸模与凹模承受了最大的冷挤压单位压力。为了加强凹模的强度，通常采用预应力组合凹模，可以用二层或三层组合而成。 表1

图1 图2

图3

接，不允许有加工刀痕存在。对于正挤压纯铝空心件的凸模，可采用型式b设计，凸模与芯轴制作成整体。 挤压黑色金属空心件，整体式凸模就不宜采用，在凸模本体与芯轴的直径急剧过渡区就很易断裂。应当采用型式c与型式d的组合式，使凸模本体与芯轴组合而成。 组合芯轴分固定式c与活动式d。固定用于芯轴直径较大，而活动式用于芯轴直径较小的环形件。活动芯轴可随变形金属同时向下滑动一锻距离，从而改善了芯轴的受拉情况，防止芯轴被拉断。 图5为下挤压凸模顶端形状的又一种型式。此型式有下列特点： （1）端面有0.5°～1°斜角，其作用是保证凸模的稳定性。特别是毛坯二端不平时尤为重要。（2）同凹模配合的有效长度为3～5mm，而不是全直筒式的。凸模在高的单位挤压力作用下，有时会使凸模直径胀大，增加了凸模下移的阻力。仅有3～5mm有效长度，就能确保凸模的使用精度。 （3）后角3°的存在，采用小圆弧相联，具有较低的应力集中系数，保证凸模具有较高的寿命。为此，这种型式的凸模亦广为采用。 公式1 图1

花键轴开模冷挤压的模具

方花键轴开模冷挤压的模具设计及工艺实验研究 摘要：针对125cc摩托车变速箱的方花键主轴，讨论了花键开模挤压的模具结构特点和影响花键成形的模具回弹问题，提出在开模挤压的可成形性范围内选择入模角，可以避免挤压时出现的入模口局部镦粗现象的发生。 关键词：花键轴；开模挤压；模具；局部镦粗 一、引言 目前采用开模冷挤压的方法成形花键轴已经在国内外得到普遍重视，这种先进的工艺具有节材、优质、高效等特点。这种工艺经过不断完善和发展，必将取代传统的切削加工方法。花键开模挤压时，其模具结构及入模口形状对其成形的影响很大。另外，在开模挤压时易出现入模口处坯料局部镦粗而使挤压无法进行的问题。对于此局部镦粗问题的讨论目前尚未见到报导，在工厂多采用试错的办法通过调整模具参数来解决。本文针对上述问题进行了实验研究，提出了开模挤花键的可成形性范围，以此来衡量是否出现局部镦粗。 二、花键轴开模挤压的模具结构［1，2］ 图1为实验所采用的花键轴零件图，轴两端有尺寸相同的矩形花键，中间台阶为齿轮。 图1花键轴零件图 实验中采用两道工序分别完成中间台阶的自由镦粗和两端花键的挤出，为保证上、下花键的同轴度，采用两端同时挤压的办法，模具安装在上、下模板间先采用导柱、导套一级导向，再利用上下模套的模口二级导向，这样来保证成形时的导向精度。花键成形模具结构见图2。 图2花键成型模具结构 1.花键模具的结构特点 图2所示花键成形模在变形开始部位必须要求有圆角，如不设计成圆角，就会造成齿宽变狭，而且还会出现齿顶充不满的现象。此外如果每个齿的圆角不均匀，则会引起齿形误差和在挤出部分产生弯曲。花键入模口形状有三种：船头形、尖头形和梯形。三种形状中，采用尖头

挤压工艺及模具设计期末考试卷及答案

挤压工艺及模具设计期末考试卷及答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

2016—2017学年第二学期期终考试挤压工艺及模具设计试卷A 注：1.请考生将试题答案写在答题纸上，在试卷上答题无效。 2.凡在答题纸密封线以外有姓名、班级学号、记号的，以作弊论。 一、名词解释题（每题3分，共计3×5=15分） 1）反挤 2）型材挤压 3）“红脆”现象 4）皂化处理 5）脱碳现象 二、是否判断题（每题分，共计×10=15分） 1）复合挤压工艺中包含有正挤压、反挤压、减径挤压等挤压特性。 2）温挤压后的试件必须进行正火或退火等热处理，从而得到较好的综合 性能。 3）静液挤压是一种新型挤压工艺，能使脆性材料的挤压变成现实。 4）型材挤压之所以产品形式不一样，其决定因素在于模孔的不同设计。 5）温挤压的制件尺寸精度和表面粗糙度明显好于热挤压，但要差于冷挤 压的。 6）型材挤压时挤压速度与加热温度两者之间必须良好协调，否则其挤压 制件质量不能保证。 7）确定热挤压加热温度的范围，要综合考虑材料的塑性、质量和变形抗 力等因素。

8）挤压模特别是冷挤压模具的凹模多设计成预应力圈组合式凹模。 9）热挤压件图要参考冷挤压件图，在考虑多种因素的前题下，进行绘制 或设计。 10）冷挤压件一般要进行挤后的等温退火处理。 三、简答题（每题5分，共5×5=25分） 1）挤压时主变形区金属处于什么应力状态画出正挤压变形分区，表示其 应力应变状态 2）型材挤压时沿长度方向最易出现什么质量问题有什么措施解决 3）Conform连续挤压有何特点 4）相对比其他塑性成形工艺，挤压工艺有何特点 5）如何防止或消除挤压时的附加应力和残余应力 四、问答题（每题14分，共2×14=28分） 1）冷挤压时，挤压力与挤压行程存在一定的关系，请用曲线表示，各阶段有何特点影响冷挤压力的主要因素有哪些 2）图1为一中部带凸缘的杯形件制品，现在需要运用挤压工艺成形，请设计2套工艺方案，详细阐述每套方案的每一工步或工序，并绘制各步简图 五、综合题（共17分）

冲压工艺与模具设计课后习题教学资料

冲压工艺与模具设计 课后习题

第 2章冲裁 填空题 1.冲裁件的断面质量由塌角、光亮带、断裂带、毛刺 4部分组成。 2.冲裁件在板料或条料上的布置方法称为排样。 3.冲裁时冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和 侧搭边。 4.当间隙较小时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸大于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸小于凸模尺寸。 5.当间隙较大时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸大于凸模尺寸。 6.影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件形状与尺寸、其中间隙起 主导作用。 7.凸模刃口磨钝时，在落料件的上端产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，在冲孔件的 下端产生毛刺。 8.冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心必须通过模柄轴 线而与压力机滑块的中心线相重合。 9.复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模有是冲孔凹模的凸凹模。 10.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。 判断题 1.冲裁件的排样是否合理主要用材料利用率来衡量。（√）

2.常用的卸料装置可分为固定卸料装置和弹压卸料装置，固定卸料装置常用于冲裁 厚料和冲裁力较大的冲件，弹压卸料装置一般用于冲裁薄料及精度要求高的冲件。（√） 3.导料板的作用主要是保证凸模有正确的引导方向。（×） 4.冷冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。（√） 5.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。（√） 6.上、下模座、导柱、导套的组合体叫冲模。（×） 7.凸凹模就是落料、冲孔复合模中把凸模和落料凹模做成一体的工作零件。（×） 8.取合理小间隙时有利于提高制件质量，取合理大间隙时有利于延长模具寿命。 （√） 9.垫板的主要作用是把凸模连接到模座上。（×） 10.影响冲裁件尺寸精度有两大方面因素，一是冲模凸、凹模本身制造偏差，二是冲裁 结束后冲裁件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。（√） 简答题 1.何谓冲模？ 加压将金属或非金属板料分离、成型或结合而得到制件的工艺装备叫冲模。 2.何谓复合模？ 只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫复合模。 3.确定冲裁间隙的主要根据是什么？

挤压模具设计

目录 第一章概述 (2) 第二章模孔布置 (3) 2.1模具的外形尺寸 (3) 2.2模孔的合理配置 (3) 第三章设计工作带长度 (5) 第四章设计导流腔 (8) 第五章型材模孔尺寸设计 (9) 第六章型材模具强度校核............................................................................................. 错误！未定义书签。第七章绘制模具图.. (14) 总结..................................................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献. (16)

第一章概述 1.从模具设计与制造的专业术语可知，用于成形加工的模具必须完成设计和制造两个阶段，它们相辅相成，缺一不可。本设计为型材模具课程设计。 2.设计时，首先根据工件横截面形状对模具的模孔进行布置；模孔布置设定后再对模具各段的工作带进行计算和设计，设计导流腔；选择模具材料并通过计算确定型材模孔尺寸；最后对所设计的模具进行强度校核及画出模具图；对此次课程设计进行总结。

第二章模孔布置 2.1模具的外形尺寸 ①模具外形D 模子外圆直径主要依据挤压机吨位和挤压筒大小、模孔的合理布置及制品尺寸来确定，并考虑模具外形尺寸的系列化，便于更换、管理，一般一台挤压机上最好只有1~2种规格。型材部分模具外形尺寸如下所示： 表1-1 型材、棒材用部分模具外形尺寸 挤压机能力/MN 模具外形尺寸 D1D2H （°）h h1 11.76 148 150.6 30 3 2~3 1.5 148 152.5 40 3 2~3 1.5 148 154.5 70 2 2~3 1.5 19.6 200 203.4 40 3 3~4 1.5 200 204.5 60 3 3~4 1.5 200 207.5 80 3 3~4 1.5 49 265 275.5 60 8 4~8 2.5 350 370.9 60 9 4~8 2.5 350 324.6 70 10 4~8 2.5 350 384.4 70 10 4~8 2.5 又因为挤压筒的内径为200mm，挤压机能力为19.6MN，则选取D=200mm ②在挤压机设计时，通常选取单位压力位1000MPa时的挤压筒D t作为基本参数来确定模具的厚度，其关系为： H=（0.12~0.22）D t 所以H=（0.12~0.22）D t=0.12~0.22）3200=24~44mm 又因为模子厚度主要是根据强度要求及挤压机吨位来确定，在保证模具组件（模子+模垫+垫环）有足够强度的条件下，模子的厚度应尽量薄。一般H=25~80mm，80MN以上吨位挤压机取80~150mm。模具厚度也应系列化。 所以取H=40mm 2.2 模孔的合理配置 单孔挤压时的模孔布置 ①具有两个以上对称轴的型材，型材的重心布置在模子中心 ②具有一个对称轴，如果断面壁厚差不大，应使型材的对称轴通过模子的一个坐标轴，使型材断面的重心位于另一个坐标轴上。 ③对于非对称的型材和壁厚差别很大的型材，将型材重心相对模子中心偏移一定距离，且

冷挤压模具设计

第六章冷挤压模具设计 本章通过一些典型的冷挤压模具结构，介绍冷挤压模具的特点、其工作零件及其它主要零部件的设计要点及步骤等。 第一节冷挤压模具的结构及分类 一、概述 冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。因此冷挤压模具应具有以下特点： (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。 典型的冷挤压模具由以下几部分组成： 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。 二、冷挤压模具分类 冷挤压模具有多种结构形式，可根据冷挤压件的形状、尺寸精度及材料来选择合适的模具结构形式。冷挤压模具可以按以下几个方面来分类。 （一）按工艺性质分类 模具按工艺性质可分为：正挤压模、反挤压模、复合挤压模、镦挤压模等。 1．正挤压模图6-1所示为实心件正挤压模。该模具更换相应的工作部分零件，可进行其它零件的正挤，也可用于反挤压、复合挤压和镦挤。顶出系统由零件1、2、3、4组成可调式拉杆，其中件3为调节螺母。旋转螺母可以调节拉杆长度，以适合不同零件挤压后的顶出。凸模6由活动护套加以保护，以增加凸模的强度和稳定性。此外，当该模具用于反挤压或复合挤压时，更换合适的护套还可以利用上模部分的打料系统进行卸料。

毕业设计矩形花键冷挤压模具设计(开题报告)

毕业设计（论文）开题报告 题目CG125摩托车副轴 矩形花键冷挤压模具设计 指导教师系主任 时间

1、本课题的研究目的及意义 冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点：节约原材料；提高劳动生产率；制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度；提高零件的力学性能；可加工形状复杂的，难以切削加工的零件；降低零件成本。 目前，我国已能对铅、锡，铝、铜、锌及其合金、低碳钢、中碳钢、工具钢、低合金钢与不锈钢等金属进行冷挤压，甚至对轴承钢、高碳高铝合金工具钢、高速钢等也可以进行一定变形量的冷挤压。在挤压设备方面，我国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速高能设备进行冷挤压生产。随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达7～8级，表面粗糙度一般可达R0.2～R0.6，仅次于精抛光表面。因此用冷挤压方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工(磨削)。 CG125摩托车系列是目前市面上流通最为广泛且需求量最大的摩托车之一，发动机作为摩托车的“心脏”，其作用不用言语，而花键轴是发动机中最为重要的零件之一，所以说花键轴的质量和生产效率很大程度上决定了摩托车的质量和生产效率。传统的机械加工也可以实现花键轴的生产，精度和强度也能够保证，但相对于冷挤压加工，机械加工的效率就显得较低了。本课题主要是根据冷挤压成形原理，并结合CG125摩托车副轴零件本身的特点设计出合理的挤压矩形花键的模架以及模具结构。故对于大幅度提高CG125摩托车副轴的生产效率，本文的设计研究还是很有价值和实际意义的。

冷挤压工艺正挤压模具设计说明

目录 第一章冷挤压工艺的特点及模具分类 (2) 一、冷挤压工艺 (2) 二、冷挤压模具特点 (2) 三、典型的冷挤压模具组成 (3) 四、冷挤压模具分类 (3) 五、冷挤压的特点 (4) 第二章模具工作部分设计 (5) 一、冷挤压模设计要求 (5) 二、正挤压凸模 (6) 三、正挤压凹模 (7) 第三章模具组成及工作过程原理 (8) 一、自行车前钢碗正挤压模具装配图 (8) 二、工作过程 (10) 第四章听课感受及意见与建议 (11) 一、感受 (11) 二、意见和建议 (11)

参考文献 (11) 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

、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。 cd

内花键冷挤压成型工艺浅论

内花键冷挤压成形工艺应用 浅析 浙江XX机电有限公司技术部 二〇一五年十月一日

目录 内容页次概述： (3) 一、冷挤压技术的发展趋势 (3) 二、充分发挥冷挤压工艺优势内花键加工难题得到解决 (3) 三、冷挤压成形模具制造难点 (4) 四、冷挤压模具制造分析研究 (4) 五、挤压件材料研究和分析 (5) 六、冷挤压工艺流程的研究和分析 (6) 七．总结 (6)

内花键冷挤压成形工艺浅析 概述： 冷挤压是精密属性体积成型技术中的一个重要组织部分。冷挤压是指在冷态下金属毛坯放入模具腔内，在强大的压力和一定的速度作用下迫使金属在模具腔中流动挤出，从而获得所需要形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。 一、冷挤压技术的发展趋势 在有关技术资料获悉，冷挤压技术早在18世纪末制造过程中就采用了这门技术。这门工艺已经在机械、仪表、电器、重轻工、军工等工业中较广泛的应用，已成为金属属性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一，发达国家在轿车制造中约达到30%～40%是采用冷挤压工艺生产。我国工艺制造在60～70年代落后时期后通过改革开放期间大量的发达国家的制造业进入我国推动了我国制造业工艺水平，推动了我国在冷挤压这门工艺技术领域里发展，通过吸取国外的先进工艺使我国冷挤压生产工艺技术不断提高，逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。 二、充分发挥冷挤压工艺优势内花键加工难题得到解决 丰立公司是一家具备技术研究、生产、销售服务于一体的国家高新技术企业，是我国小模数锥齿轮行业的领军者；是国际知名厂商的优秀供应商；公司所生产的气动工具系列产品的机械传动结构是以齿轮传动。公司在发展过程积极的学习国内外的先进工艺技术与世界并举，研造客户需求的产品。对产品工艺设计积极采用冷挤压成型，发挥冷挤压节约原材料、提高劳动生产率、通过冷挤压的产品毛坯在少切削向不切削为目的来降低制造成本，更使产品的表面粗糙度Ra1.6～Ra0.8。公司近年快速的扩大采用冷挤压工艺赢得同行业、世界知名厂商的认可。通过这几年来，我们公司采用冷挤压工艺从筒状冷挤压扩张到齿轮坯挤压，对形状较复杂、切削加工较困难的产品，运用冷挤压工艺很容易加工成型。现已有三十余种产品采用冷挤压成形工艺，为公司生产率的提高起到很大作用。内花键是机械传动中的重要零部件，主要起连接和传动作用，广泛应用在机械制造领域，传统内花键形成方法主要有拉齿和插齿加工，起生产效率底，材料利用率底不能满足大批量生产需求。尤其是不串通盲孔内花键，无论是效率，质量都达不到用户满意。为保证内花键精度的同时提高花键的力学性能，公司采取冷挤压工艺解决

冷冲压工艺与模具设计练习题

《冷冲压工艺与模具设计》课程习题集 一、单选题 1. 下列不是模具失效的原因是( ) A．磨损 B.氧化 C.崩刃 D. 折断 2.模具的压力中心就是冲压力( )的作用点。 A .最大分力 B .最小分力 C .合力 D.冲压力 3.为保证压力机和模具正常工作，模具的压力中心应与压力机的压力中心( ) A.重合 B.不重合 C.偏离 D.大小相同 ; 4.点的主应力状态图有( ) 种种种种 5.曲柄压力机可分为曲轴压力机和偏心压力机，其中偏心压力机具有( ) A．压力在全行程中均衡 B.闭合高度可调，行程可调 C．闭合高度可调，行程不可凋 D.有过载保护 6.能进行三个方向送料，操作方便的模架结构是( ) A.对角导柱模架 B.后侧导柱模架 C.中间导柱模架 D.四导柱导架 7.导板模中，要保证凸、凹模正确配合，主要靠( )导向 $ A.导筒 B.导板 C.导柱、导套 D.导料销 8.复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的零件称为( ) A.凹模 B.凸模 C.凸凹模 D.卸料板 9.冲裁模的台阶式凸模安装部分（固定部分）与凸模固定板的孔的配合采用( ) A. H7/m6 s6 a6 r6 10.冲裁变形过程中的塑性变形阶段形成了( ) A.光亮带 B.毛刺 C.断裂带 D.圆角带 11.落料时，其刃口尺寸计算原则是先确定( ) ￥ A.凹模刃口尺寸 B.凸模刃口尺寸 C.凸、凹模尺寸公差 D.孔的尺寸 12.冲裁模采用始用挡料销是为了提高材料的（） A.强度 B.塑性 C.利用率 D.硬度 13.模具的合理间隙是靠（）刃口尺寸及公差来实现。 A.凸模 B.凹模 C.凸模和凹模 D.凸凹模

挤压工艺及模具设计

挤压工艺及模具设计Extrusion Technology and Mould Design

一、挤压工艺分类 挤压可分为以下三类： 1）冷挤压，又称冷锻，一般指在回复温度以下（室温）的挤压。 2）温挤压，一般指坯料在金属再结晶温度以下、回复温度以上进行的挤压。对于黑色金属，以600℃为界，划分为低温挤压和高温挤压。 3）热挤压，指坯料在金属再结晶温度以上进行的挤压。

1）冷挤压工艺 冷挤压是在冷态下，将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及一定力学性能的挤压件。 冷挤压与热锻、粉末冶金、铸造及切削加工相比，具有以下主要优点： 1）因在冷态下挤压成形，挤压件质量好、精度高、其强度性能也好； 2）冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料； 3）冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高； 4）可以加工其它工艺难于加工的零件。 。

2）温挤压工艺 温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发展起来的一种少无切削新工艺，又称温热挤压。它与冷、热挤压不同，挤压前已对毛坯进行加热，但其加热温度通常认为是在室温以上、再结晶温度以下的温度范围内。对温挤压的温度范围目前还没有一个严格的规定。有时把变温前将毛坯加热，变形后具有冷作硬化的变形，称为温变形。或者，将加热温度低于热锻终锻温度的变形，称为温变形。 从金属学观点来看，区分冷、热加工可根据金属塑性变形后有无加工硬化现象存在来决定似乎更合理些。在金属塑性变形后存在加工硬化现象这个过程称为冷变形及温变形。

3）热挤压工艺 热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成形技术，它是在热锻温度时借助于材料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。目前，热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒料及各种机器零件等。热挤压不仅可以成形塑性好，强度相对较低的有色金属及其合金，低、中碳钢等，而且还可以成形强度较高的高碳、高合金钢，如结构用特殊钢、不锈钢、高速工具钢和耐热钢等。

台阶内花键套筒冷挤压工艺研究

台阶内花键套筒冷挤压工艺研究 张水忠,徐新成,廖秋慧 (上海工程技术大学,上海 200336) 摘要:分析了台阶内花键套筒的冷挤压工艺,制定出冷挤压件图,确定了挤压方案及工艺流程,对各工序变形程度进行了校核,并计算出了挤压力,同时对挤压模具的设计制造进行了简单的介绍。 关键词:冷挤压;台阶内花键;套筒;模具 中图分类号:T G376 文献标识码:B 文章编号:1001-2168(2003)10-0022-04 Anal y sis of the Col d Extrusion Technolo gy f or the Sleeves of the Inner S p l ine with Sta irs ZHAN G Shui-zhon g , XU Xi n-che n g , L IAO Qi u-hui , (Shan g hai U ni ve rsit y of En g i nee ri n g Scie nce ,Shan g hai 200336,Chi na ) Abstract :The t echnolo gy of cold e xt r usion of t he slee ves of t he i nne r s p li ne wit h s t ai rs was anal y zed. The drawi n g of t he wor k p iece f or e xt r usion was wor ked out ,t he e xt r usion 表2凹模尺寸表 mm D <8.3<10.3<12.3d <17.5 <19.5 <19.5 D <15<17<19A <9.4<11.5<13.5B <10.4 <12.5 <14.5 表1凸模尺寸表 mm 加大了,模具高度是图4所示模具的2.5倍,模具必须要在较大的机床上使用。同时零件顶出后必须先将顶出机构复位才能进行下一个零件的加工,整个操作过程多了一个动作,在大批量生产时,生产速度慢,生产成本高。而实际试模后发现,铆合过程中 加热管变形很小,几乎不变形,经试验,加大了凹模 与加热管的配合间隙(0.3mm ),取消了顶出系统。 (2)在试模过程中发现,零件铆合后出现了加热管与连接板铆合不紧,有松动的现象,而且出现问题的加热管的位置和数量随机性较大,经分析认为有以下2种原因: a )模具制造初期,凸模与凸模固定板、凹模与凹模固定板采用过盈配合,在装配过程中,凸、凹模与固定板之间可能会出现不垂直现象。 b )加热管在加工过程中可能产生壁厚不均匀或铝材有不均匀的硬质颗粒等。 改进的办法是将凸、凹模与固定板的配合改为间隙配合,使零件铆合过程中凸、凹模能根据实际情况自动调整。经改进,效果良好。 图5凸凹模零件a ———凸模 b ——— 凹模

冷冲压工艺与模具设计A卷及答案

A、凹模 B、凸模 C、凸凹模

4、下列工序中属于成形工序的是（ C ） A、落料 B、拉深 C、冲孔 5、复合模的分类是根据落料凹模的安装位置来确定的, 落料凹模安装在上模称为（ C ） A、正装式复合模 B、连续模 C、倒装式复合式 6、导正销与凸模的配合为：（A ） A、H7/h6 B、H7/f6 C、H7/k6 7、弯曲角度?越小（或中心角越大）回弹积累越大回弹也（ B ） A、越小 B、越大 C、不变 8、为保证压力机和模具正常工作，模具的压力中心应与压力机的压力中心（A ） A、重合 B、不重合 C 、偏离 9、冲裁模采用始用挡料销是为了提高材料的（ C ） A、强度 B、塑性 C、利用率 10．拉深系数m一般取值为。（A ） A、<1 B、>1 C、<0 三、判断题（每小题2分，共20分） 1、板料落料件尺寸等于凹模刃口尺寸，冲孔时孔的尺寸等于凸模刃口尺寸。（√） 2、板料冲裁时凸、凹模间隙过大时落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔时孔的尺寸大于凸 模尺寸，（√） 3、滚珠导向是一种无间隙导向精度高，寿命长（√） 4、板料弯曲时在中性层以外区域纤维受压缩变短；中性层以内区域纤维受拉伸而伸长。 （×） 5、板料弯制U形件时，凸、凹模的间隙越大工件回弹越小。（×） 6、冲裁模的凹模在下模，凸模在上模的称为倒装模（×） 7、板料弯曲时相对弯曲半径r/t越小，其变形程度就越大越容易产生裂纹。（√） 8、相对弯曲半径r/t越大，回弹越大。（√） 9、压力机在一次行程中只完成一道工序的冲裁模称为复合模。（×） 10、压力机在一次行程中、依次在几个不同的位置上，同时完成多道工序的冲模称为 复合模。（×） 四、名词解释（每小题3分，共5小题， 15分） 1、拉深系数：以拉深前后的坯料直径之比来表示。 2、单工序冲裁模：指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 3、搭边：排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。

复杂壳体冷挤压成形工艺与模具设计

1 绪论 (3) 1.1 本课题的目的和意义 (3) 1.2 本课题的主要研究内容 (4) 1.3 小结 (5) 2 复杂壳体冷挤压工艺的确定 (5) 2.1 冷挤压工艺概述 (5) 2.2挤压零件分析 (7) 3、挤压工艺分析 (9) 3.1 坯料尺寸的确定 (9) 3.2 毛坯软化处理 (10) 3.3 冷挤压毛坯表面处理与润滑 (10) 3.4变形程度计算 (13) 3.5确定挤压次数 (13) 4 挤压设备选择 (14) 4.1挤压力的确定 (14) 4.2挤压设备类型选择 (14) 4.3液压式压力机型号选择 (14) 5模具的结构型式及其主要零部件的设计 (15) 5.1冷挤压模具的结构分析 (15) 5.1.1冷挤压模具的组成部分 (16) 5.1.2对模具设计的要求 (16) 5.2冷挤压模具的结构特点 (17) 5.3 模具材料的选择 (17) 5.3.1冷挤压模具工作零件的材料要求 (17) 5.3.2冷挤模零件材料选取 (18) 5.4凸模设计 (18) 5.4.1 分流控制腔的设计 (19) 5.4.1.1 分流控制腔的结构形式及位置确定 (19) 5.4.1.2 控制腔高度尺寸（i h ）的确定 (20) 5.4.2凸模的结构及尺寸 (20) 5.5凹模的设计 (21) 5.6卸料和顶出装置的设计 (23) 5.7 挤压模具模座的设计 (24) 5.7.1上模座的设计 (24) 5.7.2 下模座的设计 (26) 5.8导柱导套的设计 (27) 6、装配图 (29) 7 复杂壳体成形过程的有限元仿真 (31) 7.1有限元分析软件的背景介绍 (31) 7.1.1 DEFORM 的介绍 (31) 7.1.2 DEFORM 的功能 (32)

冷冲压工艺及模具设计试卷及答案套

《冷冲压工艺及模具设计》考试试题（1） 适用专业模具专业时量：120min 闭卷记分 学生班级姓名学号 一、填空：（每小题2分，共20分） 1、冷冲压工艺有两大类，一类是，另一类是工序。 2、冲裁的变形过程主要包括、、。 3、下模板与导柱的配合为，导柱与导套的配合为。 4、冲裁时废料有和两大类。 5、弯曲时，零件尺寸标注在外侧，凸凹模尺寸计算以为基准 6、拉深可分为和两种。 7、冷挤压变形程度的表示法有、、。 8、冷冲模按工序性质可分为、、、、。 9、翻边系数的表达式为ｍ＝。 10、在JB23－63型压力机的型号中，63表示。 二、名词解释：（每小题4分，共12分） 1、冲裁： 2、连续模： 3、模具闭合高度： 三、问答题：（每小题5分，共15分） １、指出下面冲裁过程F－ｈ曲线中各曲线段各为什么阶段？ OA段：AB段： BC段：CD段： 2、什么叫弯曲时的回弹？减小回弹的措施有哪些？ 3、什么叫冲裁尺寸精度？影响冲裁精度的主要因素是什么？ 四、说明下例模具属何种类型？并指出图中各序号零件的名称。 （15分）

五、计算题：（24分） １、计算下例弯曲件毛坯尺寸，并确定凸凹模尺寸。材料为Ｑ235，ｔ＝ 2.0mm，尺寸32为未注公差Δ＝0.62，δd＝0.03，δp＝0.02，Z＝1.1t，C= 3.0。（12分） ２、确定下例拉深件需几次才能拉深完成，并确定各 次拉深系数。拉深系数值见下表示，材料为08钢，t＝2mm， 毛坯直径Ｄ＝283mm，零件图如下图示。（12′） 六、编织加工下例零件时的合理工艺路线，并说明各道工 序采用何种类型的模具？材料为08钢。（１４分）