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)
7.1.3 DEFORM的突出特色 (33)
7.2有限元成形模拟技术中，几何模型的建立和网格划分 (33)
7.3 基本参数设定 (33)
7.4 冷挤压成形的模拟分析 (34)
8、总结 (38)
致谢 (39)
参考文献 (39)
复杂壳体冷挤压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。本设计介绍了某产品上的复杂壳体的结构分析、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。与常规壳体加工工艺相比，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：冷挤压复杂壳体反挤压凸缘
Complicated shell Cold Extrusion of the process and die design 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, complicated shell 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 complicated shell, complicated shell 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 Complicated shell Extrusion Flange
1 绪论
1.1 本课题的目的和意义
该复杂壳体是某产品上的关键零件，其几何形状复杂，精度要求高，是加工难度很大的零件。目前采用的加工方法材料利用率低，后续加工难度和工作量大，不利于大批量生产随着制造水平的不断提高，近年来，它的品种不断增多，对质量的要求也越来越严格。目前采用的加工方法材料利用率低，后续加工难度和工作量大，不利于大批量生产。金属挤压成型是一种少无切削技术，利用磨具的压
力使模腔内的金属毛坯产生塑性流动（变形），获得所需形状的挤压件。
复杂壳体成形的锻造方法有很多，比如冷挤压、温挤压、热挤压等，各种成形方法各具优缺点，选择时应根据具体的生产条件、材料、工件的复杂性等综合考虑选择具体的成形方法，以达到最好的经济性。热挤压工艺与冷挤压相比，由于毛坯加热，提高了塑性，降低了变形抗力，因此可以挤压强度较高，断面形状复杂、尺寸较大的零件。同时还可以增加每一步的变形量，减少变形工歩数，生产方法比较灵活，也可以连续生产。但热挤压也存在一些缺点：由于在热加工温度下变形，因此对模具有一定的耐热性要求；在模具设计中要求考虑冷却系统；毛坯的加热与冷却使挤压件的表面粗糙度值变大且降低了零件的尺寸精度。
本次实验我们采用的是热挤压，热挤压成形方法比较优越，节省工序。但是，由于热挤压成形方法过程中金属与模具之间存在很大的摩擦力，造成金属变形大，应力分布不均匀，内圆弧处极易出现折叠现象，产生一些废品。因此，复杂壳体件内圆弧挤压过程必须很好的控制摩擦力，优化内圆弧的半径，使金属流动均匀，摩擦力小，才可以形成优质的工件。然而，在实践中靠经验去优化模具的效率低，精度无法保证。
但是我们可以通过Deform—2D的有限元分析软件进行模具成形的仿真和分析，以达到优化相关参数（比如温度的设定、挤压速度、过渡圆角）的目的。这个过程中我们充分考虑影响热挤压成形的因素，进行有针对性的模拟和分析，从而选择合适的模具内圆角参数，进而提高工件的质量，到达优化的目的。
1.2 本课题的主要研究内容
根据冷挤压成形理论,针对套筒扳头零件自身的特点，采用反挤压成形工艺
进行热成形，借助DEFORM-2D有限元软件对模具成形进行了模拟分析与优化。本课题主要是进行挤压模具设计与优化,重点分析了成形过程中金属的流动规律及应力、应变的分布情况，得到载荷-行程曲线。同时在试验时研究了加热温度、挤压速度、过渡圆角等一些参数对金属流动、应力应变、成形质量和成形力的影响,并以此为依据，对工艺参数进行了优化，验证了数值模拟结果的正确性及该复合挤压成形工艺的可行性。
利用复杂壳体反挤压工艺，不仅使复杂壳体实现了真正内孔成形，而且还实现了复杂壳体零件的内外一次成形，同时还获得了沿轴向分布的全纤维金属流线和致密的金属组织，在实际应用中验证了该工艺设计的合理性与科学性。
挤压模具在设计过程中,还要考虑金属的塑性,变形抗力,应力与应变的影响因素,如化学成分,组织结构的变化,变形速度,变形温度,应力状态的改变,都将决定模具的质量,精度和使用寿命的提高.
1.3 小结
本章概述了复杂壳体冷挤压的有关目的和意义及DEFORM-2D的有关应用，重点指出了本课题主要研究内容。
2 复杂壳体冷挤压工艺的确定
2.1 冷挤压工艺概述
冷挤压是一种金属塑性成形加工方法，它在不破坏金属的前提下，使金属体积作出塑性转移，达到少切屑无切屑而使金属成形，制得所需的形状及尺寸的
零件。这样就避免了切削加工时而形成的大量金属废屑，大大节约了钢铁及有色金属原材料。冷挤压零件是在压力机上进行的，操作方便，容易掌握，生产率很高。在压力机的往复直线动作下完成复杂的加工工序，并可以制成形状复杂的零件。在冷挤压过程中，金属材料处于三向不等的压应力作用下。挤压变形后，金属材料的晶粒组织更加致密，金属流线不被切断，成为沿着挤压件轮廓连续分布的金属流线。同时，由于冷挤压利用了金属材料冷变形的加工硬化特性，使冷挤压件的强度大为提高，从而提供了用低强度钢代替高强度钢的可能性。经冷挤压成形零件的表面质量是十分良好的。在冷挤压过程中，金属材料表面在高压下受到模具光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度值很小，表面强度也大为提高。冷挤压零件的尺寸精度一般可达精度等级IT8～IT9级，个别的尺寸公差范围可控制在0.015mm以内。冷挤压工艺可以获得理想的制件表面粗糙度与尺寸精度，有些零件经冷挤压之后可以不再进行切削加工，从而为采用冷挤压方法加工代替某些零件的锻造、铸造与切削加工开辟了一条广阔的道路。冷挤压工艺是在闭式模具型腔中进行金属塑性变形，所得的挤压件是没有飞边的，故不再需要切边（或冲孔）后续工序，从而缩短了生产周期。与模锻工艺相比，因冷挤压不产生飞边，故可省去了切边模及切边压力机，明显地减少了设备投资。另外，冷挤压生产加工，可在专用的冷挤压压力机上，也可以在通用液压机上进行，还可以在非专门为冷挤压而设计的普通压力机上进行，如通用冲床或摩擦压力机。由于冷挤压可以大大节省原材料和金属切削加工工时，因此必然可降低零件的制造成本。
冷挤压工艺过程包括：毛坯的制备——表面预处理——涂敷润滑剂——挤压——卸下模具（凸、凹模）、芯棒，清除制件上的润滑剂——精加工。根据此零件的结构特点以及冷挤压工艺的要求，冷挤压工艺方案可以如下图2—1所示：
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。
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）
发布时间：2017-05-12 铝挤压成型定义 铝挤压成型是对放在模具型腔（或挤压筒）内的金属坯料施加强大的压力，迫使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模具的模孔中挤出，从而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法。 铝挤压成型的分类 按金属塑变流动方向，挤压可以分为以下几类： 正挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向相同 反挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向相反 复合挤压：生产时，坯料一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反 径向挤压：生产时，金属流动方向与凸模运动方向成90度 铝挤压成型的工艺特点 1、在挤压过程中，被挤压金属在变形区能获得比轧制锻造更为强烈和均匀的三向压缩应力状态，这就可以充分发挥被加工金属本身的塑性； 2、挤压成型不但可以生产截面形状简单的棒、管、型、线产品，还可以生产截面形状复杂的型材和管材； 3、挤压成型灵活性大，只需要更换模具等挤压工具，即可在一台设备上生产形状规格和品种不同的制品，更换挤压模具的操作简便快捷、省时、高效； 4、挤压制品的精度高，制品表面质量好，还提高了金属材料的利用率和成品率； 5、挤压过程对金属的力学性能有良好的影响； 6、工艺流程短，生产方便，一次挤压即可或得比热模锻或成型轧制等方法面积更大的整体结构件，设备投资少、模具费用低、经济效益高； 7、铝合金具有良好的挤压特性，特别适合于挤压加工，可以通过多种挤压工艺和多种模具结构进行加工。
铝挤压成型的优点 1、提高铝的变形能力。铝在挤压变形区中处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥其塑性，获得大变形量。 2、制品综合质量高。挤压成型可以改善铝的组织，提高其力学性能，其挤压制品在淬火时效后，纵向（挤压方向）力学性能远高于其他加工方法生产的同类产品。与轧制、锻造等加工方法相比，挤压制品的尺寸精度高、表面质量好。 3、产品范围广。挤压成型不但可以生产断面形状简单的管、棒、线材，而且还可以生产断面形状非常复杂的实心和空心型材、制品断面沿长度方向分阶段变化的和逐渐变化的变断面型材，其中许多断面形状的制品是采用其他塑性加工方法所无法成形的。挤压制品的尺寸范围也非常广，从断面外接圆直径达500-1000mm 的超大型管材和型材，到断面尺寸有如火柴棒大小的超小型精密型材。 4、生产灵活性大。挤压成型具有很大的灵活性，只需更换模具就可以在同一台设备上生产形状、尺寸规格和品种不同的产品，且更换工模具的操作简单方便、费时小、效率高。 5、工艺流程简单、设备投资少。相对于穿孔轧制、孔型轧制等管材与型材生产工艺，挤压成型具有工艺流程短、设备数量与投资少等优点。 铝挤压成型的缺点 1、制品组织性能不均匀。由于挤压时金属的流动不均匀（在无润滑正向挤压时尤为严重），致使挤压制品存在表层与中心、头部与尾部的组织性能不均匀现象。 2、挤压工模具的工作条件恶劣、工模具耗损大。挤压时坯料处于近似密闭状态，三向压力高，因而模具需要承受很高的压力作用。同时，热挤压时工模具通常还要受到高温、高摩擦作用，从而大大影响模具的强度和使用寿命。 3、生产效率较低。除近年来发展的连续挤压法外，常规的各种挤压方法均不能实现连续生产。一般情况下，挤压速度远远低于轧制速度，且挤压生产的几何废料损失大、成品率较低。 总结 近年来，由于各行业对小型化、轻量化的追求，铝及铝合金型材被广泛应用于建筑、交通运输、电子电器、航天航空等行业。因此铝挤压制品的比例也迅速增加，据资料显示，挤压加工制品中铝及铝合金制品约占70%以上。
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
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
挤压成形技术 （南昌航空大学航空制造学院南昌330063）孟维金 摘要：挤压成形是最重要的压力加工技术之一。本文综述了挤压成形技术的基本实现原理，简述了挤压成形工艺的发展历史及研究现状。并介绍了几种先进的挤压成形技术，以及展望了挤压成形技术的发展前景。 关键字：挤压成形；等温挤压；静液挤压；半固态挤压 1引言 挤压成型[1]（Press Forming）是对放在模具模腔（或挤压筒）内的的金属坯料施加强大的压力，迫使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模的模孔中挤出而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法。挤压成形的成形原理如图1所示。挤压是在专用挤压机上进行的，也可在经适当改进后的通用曲柄压力机或摩擦压力机上进行。这种成形方法起初只用于生产金属型材，至20世纪50年代以来[5]，逐步扩大到用来制造各种零件或毛坯。 图1金属挤压方法示意图 Figure1Sketch of metal extrusion method 按挤压温度可分为冷挤压、温挤压和热挤压；按金属从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向的关系可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。由于挤压处于三
向压应力状态，可显著提高金属的塑性。不仅塑性号的低碳钢，铝、铜合金可以挤压，而且塑性差的合金结构钢、不锈钢，甚至在一定变形量条件下某些高碳钢、轴承钢、以至高速钢也可以挤压成形[6]。图2为挤压时金属的流动。 图2金属流动的四个阶段 Figure2The four stages of metal flow 用作少无切削工艺的方法主要是冷挤压，冷挤压件尺寸精度IT7-IT6，表面粗糙度Ra值可达1.6-0.2μm,材料利用率可高达95%，并能提高机械性能[2]。 2挤压技术的发展与现状 与其他技术塑性加工方法相比，挤压发出现较晚，而且初期发展非常缓慢，在很长一段时期内只对及中国软金属（铅和锡）进行挤压[3]。约在1797年[4]，英国人布拉曼设计出了世界上第一台用于铅挤压的机械式挤压机。到19世纪末20世纪初，开始挤压较硬的有色金属。由于在挤压钢材时需要很大的挤压力，在当时不能解决挤压钢用的模具材料、适合的润滑剂与大吨位的压力机等问题。1910年出现了铝材挤压机，1927年出现了可移动挤压筒，并采用了电感应加热技术。1930年欧洲出现了钢的热挤压，但由于润滑效果差，使制品缺陷多，模具寿命短，后来玻璃润滑剂的发明才使钢的挤压大范围地得到工业应用，而钢的冷挤压在1947年正式应用于民用工业。 在我国[5]，建国前的冷挤压加工十分落后。建国后，冷挤压技术得到了发展。20世纪70年代末，国内不少高等学校、研究所和工厂开展了冷挤压技术的研究发展，初步
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。
《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
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。
第6章冷挤压工艺与模具设计 一、目的与要求 了解冷挤压工艺方法及冷挤压模具结构组成。 二、主要内容 冷挤压分类，冷挤压件工艺性分析，冷挤压模具设计。 三、难点与重点 冷挤压必须解决的主要问题 四、授课方式 多媒体授课。 五、思考题 6—1 冷挤压加工有哪些类型?各适用于什么场合？ 6—2 冷挤压加工有什么优点? 6—3 冷挤压对毛坯有何要求？ 6—4 如图所示的冷挤压件，试确定坯料形状及尺寸。 6—5 如图所示的冷挤压件，材料为10号钢，试计算冷挤压力的大小。 题6—4图题6—5图 6—6 预应力组合凹模是如何提高挤压凹模的整体强度的?若凹模承受的单位压力是1300MPa，通常采用几层凹模? 六、小结
6.1 概述 冷挤压是指在室温条件下，利用压力机的压力，使模腔内的金属毛坯产生塑性变形，并将金属从凹模孔或凸、凹模的缝隙中挤出，从而获得所需工件的加工方法。 6.1.1、冷挤压的分类 根据冷挤过程中金属流动的方向和凸模运动方向的相互关系，可将冷挤压分为正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压等。 1、正挤压挤压时金属流动方向与凸模运动方向一致（见图6-1）。适用于带凸缘的空心件和杯形件、管件、阶梯轴等制件的挤压。 2、反挤压挤压时金属流动方向与凸模运动方向相反（见图6-2）。适用于杯形件、 图6-1正挤压图6-2反挤压 3、复合挤压挤压时一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属的流动方向与凸模运动方向相反（见图6-3）。适用于各种断面的制件，如圆形、方形、六角形、齿形、花瓣形等的挤压。 4、径向挤压挤压时金属流动方向与凸模运动方向相垂直（见图6-4）。适用于具有
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。
《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）
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)
5 挤压成型工艺 5.1 挤压概述 定义：所谓挤压，就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 优点：： （1 ）具有最强烈的三向压应力状态； （2 ）生产范围广，产品规格、品种多； （3 ）生产灵活性大，适合小批量生产； （4 ）产品尺寸精度高，表面质量好； （5 ）设备投资少，厂房面积小； （6 ）易实现自动化生产。 缺点： （1 ）几何废料损失大； （2 ）金属流动不均匀； （3 ）挤压速度低，辅助时间长； （4 ）工具损耗大，成本高。 适用范围： （1）品种规格繁多，批量小； （2）复杂断面，超薄、超厚、超不对）复杂断面，超薄、超厚、超不对称; （3）低塑性、脆性材料。 5.2挤压的基本方法及特点 挤压的方法可按照不同的特征进行分类，有几十种。 最常见的有6种方法：正向挤压、反向挤压、侧向挤压、连续挤压、玻璃润滑挤压和静液挤压。 最基本的方法仍然是正向挤压（简称正挤压）和反向挤压（简称反挤压）。 如下所示为挤压的分类
a.正向挤压 b.方向挤压 c.侧向挤压 d.连续挤压 e.玻璃润滑挤压 f.静液挤压 正向挤压： 定义：金属的流动方向与挤压杆（挤压轴）的运动方向相同的挤压生产方法。 特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的 磨损。
反向挤压： 定义：金属的流动方向与挤压杆（或模子轴）的相对运动方向相反的挤压生产方法。 特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。 特点：挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。 5.3 热挤压、冷挤压、温挤压 5.4 挤压设备、挤压模具及设计 5.4.1 挤压设备 按传动类型分液压和机械传动两大类。 （1）机械传动挤压机又分为统机械传动挤压机和现代机械传动挤压机。 传统机械传动挤压机以前曾用于挤压钢材和冷挤压方面，现在已不采用。钢材和冷挤压方面，现在已不采用。 目前以CONFORM挤压机为代表的新一代机械传动挤压机得到了广泛应用。 （2）液压传动挤压机是当前应用最广泛的挤压设备。又分为水压机和油压机，目前应用最广泛的是油压机，但大吨位设备仍以水压机为主。 5.5挤压模设计
冷冲压工艺与模具设计
《冷冲压工艺与模具设计》复习题 四、问答题（每题4分，共8分） 1、某公司用复合模冲制图2所示垫片，零件材料为45Mn，料厚3.5mm，模具工作零件采用合金工具钢Cr12，热处理工艺合理，但是模具投产后不久，出现模具工作零件损坏，无法冲压。请指出： 1）损坏的工作零件名称； 2）损坏的原因； 3）为了保证模具正常工作，提出改进措施。 图 2、分析图3零件的弯曲工艺，指出： 1）工艺不合理处及会导致的质量问题； 2）为了保证产品质量，提出改进措施。 图
3、分析图2零件的弯曲工艺，指出： 1）工艺不合理处及会导致的质量问题； 2）为了保证产品质量，提出改进措施。 4、图3所示为低碳钢的拉伸力学性能曲线，请写出金属 1和金属2 哪种材料对冲压更有利，并说明理由。五、计算题（第1题5分、第2题10分、第3题3分，共18分） 1、拉深件尺寸如图4所示（单位mm ），材料为10钢： 1）写出毛坯尺寸计算式并代入数据（考虑修边余量）； 2）设毛坯直径为Φ100mm ，计算拉深次数（许用拉深系数按表中最大值考虑，写出计算过程,保留小数1位）。 图 图
2、冲制图5所示一般精度的冲裁件（单位mm ），材料为50钢，料厚1mm 。 1）根据零件形状，你认为用分开加工法还是配合加工法比较合理。 2）确定基准件，计算凸、凹模刃口尺寸及制造公差（保留小数2位）。 3）计算冲裁力（强度按表中最大值考虑）。 3、计算图6弯曲件的毛坯长度（单位mm ），零件材料08钢，料厚1mm,(保留小数1位)。 4 、冲制图4所示一般精度的冲裁件（单位mm ），材料为Q235，料厚1mm 。 1）根据零件形状，你认为用分开加工法还是配合加工法比较合理。 2）确定基准件，计算凸、凹模刃口尺寸及制造公差（保留小数2位）。 3）计算冲裁力（抗拉强度按表中最大值考虑）。 图图
目录 目录 (1) 冷挤压模具设计及其成形过程 (3) 第一章绪论 (3) 1.1冷挤压成形技术发展概况 (5) 1.2选题依据和设计主要内容 (7) 1.2.1毕业设计（论文）的内容 (7) 1.2.2 毕业设计（论文）的要求 (7) 第二章冷挤压工艺设计 (8) 2.1挤压工艺步骤 (8) 2.2工艺设计步骤 (10) 2.2.1计算毛坯的体积 (10) 2.2.2确定坯料尺寸 (10) 2.2.3计算冷挤压变形程度 (11) 2.2.4确定挤压件的基本数据 (12) 2.2.5确定挤压次数 (12) 2.2.6工序设计 (12) 2.2.7工艺方案确定 (20) 2.2.8各主要工序工作特点进一步分析 (21) 第三章压力设备选择 (24) 3.1各主要工序所需镦挤力 (24) 3.2主要设备选用 (26)
4.1冷挤压模具设计要求 (28) 4.2凸模设计依据 (29) 4.3冷挤压组合凹模设计依据 (31) 4.4凸模设计 (37) 4.4.1镦平凸模设计 (37) 4.4.2凹模设计 (38) 4.5预成形模具设计 (41) 4.5.1预成形凸模设计 (41) 4.5.2预成形凹模设计 (42) 4.6终成形模具设计 (44) 4.6.1终成形凸模设计 (44) 4.6.2终成形凹模设计 (45) 4.7冷挤压模架设计 (46) 4.7.1冷挤压模架设计的基本原则 (46) 4.7.2模架的设计 (47) 4.7.3其它零件设计 (48) 第五章挤压模具零件加工工艺的编制 (53) 5.1加工工艺编制原则 (53) 5.2加工工艺的编制 (55) 第六章总结及课题展望 (58) 6.1本文工作总结 (58) 6.2课题展望 (59) 参考文献 (59)
课程设计 资料袋 机械工程学院学院（系、部）2013-2014 学年第 1 学期课程名称挤压工艺与模具课程设计指导教师职称 学生姓名专业班级学号 题目挤压件正挤工艺模具设计 成绩 起止日期2013年11 月日～2013 年11 月日 目录清单 月日
课程设计任务书 2013 —2014学年第1 学期 机械工程学院（系、部）专业班 课程名称：挤压工艺与模具课程设计 设计题目：挤压件正挤工艺模具设计 完成期限：自2013 年11 月日至2013 年11 月日共1.5 周
指导教师：2013 年11月日系（教研室）主任：2013 年11月日
机械设计课程设计 设计说明书 挤压件正挤工艺模具设计 起止日期：2013年11月日至2013年11 月4日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2013年12月日
目录 第一章零件的工艺分析 (3) 第二章零件工艺方案的选定 (5) 第三章工序设计 (6) 3.1 毛坯的制备 (6) 3.2 毛坯的软化处理 (6) 3.3 毛坯表面处理与润滑 (7) 3.4 毛坯尺寸的确定 (7) 第四章工艺计算 (8) 4.1 许用变形程度计算 (8) 4.2 挤压力的计算 (8) 4.3 压力机的选择 (9) 第五章冷挤压模具的机构设计 (10) 5.1 凹模的设计 (10) 5.2 凸模的设计 (11) 5.3 模具其他部分的设计 (12) 5.4 模具的固定 (13) 第六章模具装配及工作原理 (14) 6.1 加工要求 (14) 6.2 模具装配图及装配过程 (15) 6.3 加工路线 (16) 第七章工作零件材料的要求与使用注意事项 (17)
冷挤压模结构设计（一） 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 在冷挤压模具中，凸模是最关键的零件之一。凸模在冷挤压过程中，承受的单位挤压力最大，极易磨损与破坏。为此凸模的设计和加工就显得特别重要。 1．反挤压凸模 图1是用于黑色金属冷挤压的几种凸模。A、b两种凸模效果较好，在生产中尽量使用。C的平端面工作部分的凸模，由于冷挤压件需要平的底部，在生产中也常用，但单位挤压力比锥形带平底的凸模约高20%。无平台的锥形凸模α一般为5°～9°，也有用到27°的。但不要超过27°。角α过大，会因为毛坯端面不平面导致杯形件的壁厚差过大，使凸模受到很大的侧向力，在挤压过程中折断。反挤压凸模工作高度及凸模后隙直径见公式1。图2为纯铝等有色金属反挤压凸模工作部分的几种型式。其设计原则与上述基本一致。纯铝的塑性较好，强度较低，其反挤压杯压形件往往是薄壁深孔件，应尽可能减小凸模工作带的高度。一般取g=0.5～1.5mm。角 α=12°～25°。 有色金属反挤压凸模工作带高度一般是均匀的，如果在挤压变形不均的杯形件时，凸模工作带的高度在变形程度大的部位和变形阻力较大的部位，应适当减小凸模工作带的高度，即制造成不等的凸模工作带。 对于纯铝的反挤压细长凸模，为了增加其纵向稳定性，可以在工作端面上作出工艺凹槽（图3）。凸模借工艺凹槽在开始挤压的瞬间将毛坯'咬住'而提高其稳定性。凹槽的形状须对称于凸模中心，保持良好的同心度，否则反而会在挤压时发生偏移，造成凸模折断。 工艺凹槽的槽宽一般取0.3～0.8mm，深0.3～0.6mm。工艺凹槽顶部应用小圆弧光滑相连。2．正挤压凸模 在黑色金属冷挤压中，反挤压凸模的长径比一般较小，而正挤压的凸模长径比就往往较大。为了不使凸模纵向失稳，有进还需加上凸模保护套。 图4是正挤压所用凸模的几种型式。实心凸模可按型式a设计，在各台阶
挤压工艺及模具设计期 末考试卷及答案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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）