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冷挤压模结构设计
概 论： 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。 一、基本类型 1. 正挤压：正挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向一致（图 1a、b）。 正挤压可以制造各种形状的实心件和空心件（图 2）。 2.反挤压：反挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向相反（图 1c）。反挤压 可以获得各种形状的杯形件。如图 2-8 缸体，图 3-5 所示盖。
图 1 冷挤压变形类型示意图
1—凸模 2—凹模 3—毛坯 4—挤压件 5—顶件杆 3．复合挤压：挤压时，毛坯一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，而另一个 部分金属流动方向与凸模运动方向相反（图 1d）。复合挤压可制得各种杯一杯、 杯一杆、杯一筒零件（图 3）。 4．径向挤压；挤压时，金属的流动方向与凸模运动方向相垂直（图 1e）。径向挤 压又可分为向心挤压和离心挤压（图 4），径向挤压用来制造斜齿轮、花键盘等零 件。
图 2 冷挤压件实例之一 1—导管 2—后车轴 3—筒体 5，6—空心轴 7—导向缸体 8—缸体 9—驱动轴
图 2 冷挤压件实例之二 1-螺母 2-保持器 3-导套 4-特殊螺母 5-盖 6-紧固螺母 7-支撑住 8-支承器 9齿轮毛坯 10-螺母
5．锻压：镦压时，金属毛坯径向向外流动（图 1f）。镦压用于制造带法兰的轴类 零件或凸缘的杯形零件（图 4）。 正挤压、反挤压与复合挤压是冷挤压技术中应用最广泛的三种方法。它们的金属 流动方向与凸模的轴线平行。因此，有不少资料上又称这三种方法为轴向挤压。 如前所述，轴向挤压可以制得各种实心和空心零件，如球头销、梭心壳、弹壳等。 径向挤压是最近十几年才发展起来的，主要用于通讯器材的号码盘、自行车的花 键盘等。 以上是几种基本的冷挤压变形方式，随着冷挤压技术的发展，有时还将冷体 积模锻等归属为冷挤压。 冷挤压无论在汽车、拖拉机、轴承、电讯器材、仪表等机电制造中，还是在 自行车、缝纫机等轻工业中，以及国防工业系统中都有广泛的应用，这是因为它 具有明显的优点。 二、冷挤压技术的特点 1.挤压零件尺寸准确表面光洁：目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达 8～9 级，陇度一般可达，若采用理想的润滑可达（指纯铝和紫铜零件），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）。
图4
2.节约原材料：冷挤压件材料利用率通常可以达到 80％以上。如解放牌汽车 活塞销（图 5a）动切削加工材料利用率为 43.3％，而用冷挤压时材料利用率提高 到 92％；又如万向节轴承套（图 5b）改用冷挤压后，材料利用率由过去的 27.8 ％提高到 64％。可见，采用冷挤压方法生产机械零件，可以节约大量钢材和有色 金属材料。 3.生产率高：用冷挤压方法生产机械零件的效率是非常高的，特别是生产批 量大的零件，用冷挤压方法生产可比切削加工提高几倍、几十倍、甚至几百倍。 例如，汽车活塞销用冷挤压方法比用切削加工制造提高 3.2 倍，目前又用冷挤压 活塞销自动机，使生产率进一步提高。一台冷挤压自动机的生产率相当于 100 台 普通车床或 10 台四轴自动车床的生产率。 4.可加工形状复杂的零件：如异形截面、内齿、异形孔及盲孔等，这些零件 采用其它加工法难以完成，用冷挤压加工却十分方便。图 6 所示的零件，能方便 的挤出。 5.冷挤压件强度高、刚性好而重量轻：由于冷挤压采用金属材料冷变形的冷 作强化特性，即挤压过程中金属毛坯处于三向压应力状态，变形后材料组织致密、 且具有连续的纤维流向，因而制件的强度有较大提高。这样就可用低强度材料代 替高强度材料。例如过去采用 20Cr 钢经切削加工制造解放牌活塞销，现改用 20 号钢经冷挤压制造活塞销，经性能测定各项指标，冷挤压法高于切削加工法制造 活塞销。
图 5 用冷挤制造的零件 这表明用冷挤压加工活塞销可用 20 号钢代替 20Cr 钢。 从以上特点，可以看出，冷挤压技术与目前各种加工方法比较，具有突出的 优越性。这就为冷挤压代替切削加工、锻造、铸造和拉深工艺来制造机器零件， 开辟了一条广阔的道路。
图 6 冷挤压件实例之四 三、冷挤压技术的发展 冷挤压技术发展的初期是非常缓慢的，长期以来只对几种软金属（铅和锡） 进行挤压。直到 19 纪末 20 世纪初，才开始挤压较硬的有色金属（锌、铝、紫铜、 黄铜等）至于钢的挤压，由于冷挤压时需要很大的压力，在当时不能解决挤压钢 用的模具材料、合适的润滑剂与大吨位的压力机等问题，长时间一直认为挤压钢 是十分困难甚至是不可能的。 1906 年，英国人科斯利特（T.W.coslett）发现用磷酸盐处理钢件制品是一种 较理想的防锈方法，但工序繁多，而经济效益又差，故未被广泛采用。不过，这 种防锈法的出现却极大地激发了人们去研究更简单而有效的新方法的积极性。到 后来，用自动连续装置对钢毛坯进行磷酸锌防锈处理只需要两分钟。经磷酸锌处 理过的毛坯表面附有脂肪润滑剂或钠皂薄膜，且这层薄膜不易脱落，挤压这种毛 坯时，压力较小。这个发现使人们找到了一种理想的钢毛坯表面处理法一磷化皂 化法。
磷化皂化处理钢毛坯表面方法的出现使钢的挤压成为可能。1934 年，德国人 采用磷化皂化法成功地冷挤出钢管。二次世界大战期间，德国人需要大量弹壳， 当时黄铜又供应不足，于是德国人秘密试验用冷挤压生产钢弹壳、后来，采用合 金工具钢作模具材料，用冷挤压成功地挤出大批量钢弹壳类零件。
图 7 冷挤压件的应用 第二次世界大战以后，美国人窃取了德国人关于钢的冷挤压的全部资料，开 始在美国用冷挤压秘密生产军火，开办了很多生产钢弹壳和弹体的军工厂。 钢的冷挤压于 1947 一年才正式用于民用工业。 美国于 1949 年发表了各种钢材冷挤压后机械性能的实验数据。德国于 1950 年、1953 年先后公布了钢的冷挤压的基本技术数据及冷挤压力和挤压功的实验结 果。 1957 年，日本引进了专用冷挤压机，开始在精密仪器和仪表中采用冷挤压技 术。日本见这种新技术经济效益显著，很快把这种技术用于制造汽车和电气制件。 现已成为遍及各个工业部门的重要加工手段。 图 7 介绍了冷挤压的发展和应用情况。 从图上看出，自 1950 年以后，冷挤压件生产的迅速发展。虚线表示预测产 量，但后来均突破这个预测量，尤其日本突破得更多。目前生产的冷挤压件 80～8 5％用于汽车工业，其余用于电器工业、机器制造业、仪表工业和建筑业等。
在我国，建国前的冷挤压加工是十分落后的，当时，仅有少数工厂用铅、锡 等有色金属挤压牙膏管或线材、管材一类产品。 建国后，冷挤压技术得到了发展。50 十年代开始了铝、铜及其合金的冷挤压； 60 年代 黑色金属冷挤压已应用于生产。 十年浩劫， 极大地影响了冷挤压技术的发 展。1978 年以后，在“独立自主，自力更生”的伟大方针指引下，冷挤压技术得 到了迅速发展。近几年来， 随着改革开放政策的进展，随着国家工业生产及科学 技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到 了迅猛发展。 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实验研究， 发表了大量的有价值的论文，初步形成了一支研究和应用冷挤压技术的队伍。 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。制造的冷挤压件是各种各样的，最重可 达 30 公斤，最轻只有 1 克。在模具材料使用方面，除了用高速钢、轴承钢、高碳 高铬合金工具钢外，还采用了不少新型模具钢如 CG2、65Nb、LD 等。在挤压工艺 参数选择和模具结构设计方面， 初步采用了优化设计及计算机辅助设计与制造 （即 CAD/CAM），使模具结构更合理、挤压工艺参数更接近于实际。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。 科学的发展，对冷挤压技术产生了重大影响，具体地说就是计算机在工艺分析、 模具设计、制造及工艺过程控制中的应用对冷挤压技术产生的影响。我国将进一 步发展应用这门新技术。发展冷挤压技术主要应从以下几方面着手： 1.扩大冷挤压技术的应用范围，在一定范围内，逐步代替铸、锻、拉深及切 削加工； 2.提高冷挤压制件的精度和表面质量，生产出几何形状更复杂的制件；
3.扩大冷挤压用的原材料种类，研究更理想的表面处理与润滑方法； 4.进一步使用 CAD/CAM 和优化设计，提高和加快模具设计与制造，研制出更 合理的模具结构； 5.寻找更适合于冷挤压用的模具材料及其热处理方法，以延长模具的使用寿 命； 6.进一步发展温热挤压、等温挤压、静液挤压及高速挤压等新工艺技术的研 究和应用； 7.研制适合于冷挤压的多功能的冷挤压机，使毛坯和制件能安全自动地进料 与出件。 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1 图 2 为有导柱导套导向正挤压通用模具。
图2 图 3 为镦挤复合模具。
图3 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。
表1 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。 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 4 是用于黑色金属冷挤压的几种凸模。
图4 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 5 为纯铝等有色金属反挤压凸模工作部分的几种型式。
图5 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 6） 。
图6 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 7 是正挤压所用凸模的几种型式。
图7 实心凸模可按型式 a 设计，在各台阶相接处应用光滑弧连接，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 8 为下挤压凸模顶端形状的又一种型式。
图8 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。 1． 反挤压凹模
图 9 是常见的反挤压凹模结构型式。
图9 A、b、c、d 四种凹模主要用于不需要顶出装置的挤压件。反挤压有色金属薄 壁件可以采用这些型式凹模。整体凹模结构筒单，制造方便，但在 R 转角处极易 开裂，故不常用。为防止整体凹模在底部 R 转角处因应力集中而开裂，对凹模采 用横向分割型式 d 型及纵向佞割型（如 c、e 型）。 反挤压凹模的模膛深度：见公式 2。
2． 正挤压凹模 图 10 为几种常见的正挤压凹模的结构，型式 a 为整体结构，凹模容易发生横 向开裂。其余的凹模型式为横向分割型和纵向分割型。
图 10 图 11 为一般的正挤压凹模结构。
图 11 凹模入口角：α=90°～120° 工作带高： g=1.0～3.0mm，有色金属。 g=2.0～4.0mm，黑色金属。 后隙：b=0.05～0.1mm 凹模模膛深度：见公式 2。 凹模工作带以下高度：0.7 倍的模膛直径。
带矫正的正挤压凹模结构见图 12。
图 12 多台阶的正挤压凹模结构见图 13。
图 13 设计组合凹模时，首先须决定多层直径，然后再决定多圈的径向过盈量与轴 向压合量。 1） 两层组合凹模的设计 （1） 计算凹模多圈直径：组合凹模的总直径比α=4～6，对二层组合凹模 则：见公式 3。
因此： 凹模内腔直径 d1 为已知， 二层组合凹模的外径既可按上式决定。 Ｄ2 直径的 数值必须选择合理，否则会影响到凹械的强度。 二层组合凹模的中层直径比：见公式 4。
（2） 计算径向过盈量与轴向压合量：首先按图 2 查出径向过盈系数，
按图 3 查出轴向压合系数
，弯曲模结构设计注意事项： (1),模具结构的复杂程度模具结构是否与冲件批量相适应 (2),模架对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置 (3),对称弯曲件对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等 (4),小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开 (5),毛坯位置落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧 (6),弯曲件卸下 u形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置 (7),校正弯曲校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的u形弯曲模，其(8),凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应 (9),安全操作放入和取出工件，必须方便、安全 (10),便于修模弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改 (11),提高弯曲件的精度提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移 2，冲裁模结构设计注意事项： (1),排样冲裁件的排样（参见第4篇第4章） (2),模具结构为何采用单工序冲裁模而不用复合模或级进模 模具结构是否与冲件批量相适应 (3),模架尺寸模架的平面尺寸，不仅与模块平面尺寸相适应，还应与压力机台面或垫板(4),开孔大小相适应。用增加或除去垫板的办法使压力机容纳模具时，注意压力机台面（垫板）开孔的改变 (1),送料方向送料方向（横送、直送）要与选用的压力机相适应 (2),冲裁力冲裁力计算及减力措施参见第4篇第4章 (3),操作安全冲孔模应考虑放入和取出工件方便安全 (4),防止失误冲孔模的定位，宜防止落料平坯正反面都能放入 (5),凸模强度多凸模的冲孔模，邻近大凸模的细小凸模，应比大凸模在长度上短一冲件料厚，若做成相同长度则容易折断 (6),防止侧向力单面冲裁的模具，应在结构上采取措施，使凸模和凹模的侧向力相互平衡，不宜让模架的导柱导套受侧向力 (7),限位块为便于校模和存放，模具安装闭合高度限位块，模具工作时限位块不应受压3，拉深模结构设计注意事项： (1),拉深件高度拉深中间工序的高度不能算得很准，故模具结构要考虑安全“留量”，以便工件稍高时仍能适应 (2),气孔拉深模应有气孔，以便卸下工件 (3),限位装置弹性压边圈要有限位装置，防止被压材料过分变薄 (4),控制材料流动对于矩形或异形拉深件，可利用不等的凹模圆角、设置拉深筋等方法控制材料流动以达到拉深件质量要求 4，翻孔凸模和凹模结构要点： 无预孔的穿刺翻孔模为增加翻孔高度，采用无预孔的穿刺翻孔模。凸模端部取60°锥形，凸模孔带台肩，以控制凸缘高度，避免直孔引起的边缘不齐 有预孔的翻孔模 (1).抛物线形的翻孔凸模，有光滑圆弧过渡，翻孔质量良好 (2).翻孔凸模端部直径先进入预孔，导正工序件位置，然后翻孔 (3).带整形台肩的翻孔凸模，适宜于凸缘高度不高的翻孔，其特点是在行程终了时，工件圆
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
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
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
多工位级进模的设计 -----------------------作者：
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多工位级进模的设计(基础知识) 01 1 概述 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点：（1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。（2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问 题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空 间。 （3）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 （4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次／分以上。 （5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 （6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。 由上可知，多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。显然，采用多工位级进模进行冲压成形
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）
多工位级进模的设计(基础知识) 1 概述 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： （1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。 （2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问 题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空 间。 （3）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 （4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次／分以上。 （5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 （6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。 由上可知，多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件
混凝土结构设计习题 楼盖(200题) 一、填空题（共48题） １.单向板肋梁楼盖荷载的传递途径为楼面（屋面）荷载→次梁→主梁→柱→基础→地基。 2.在钢筋混凝土单向板设计中，板的短跨方向按计算配置钢筋，长跨方向按_ 构造要求配置钢筋。 3.多跨连续梁板的内力计算方法有_ 弹性计算法__和塑性计算法___ 两种方法。 4.四边支承板按弹性理论分析，当L2/L1≥_2__时为_单向板_；当L2/L1<__2 _时为_双向板。 5.常用的现浇楼梯有__板式楼梯___和___梁式楼梯___两种。 6．对于跨度相差小于10％的现浇钢筋混凝土连续梁、板，可按等跨连续梁进行内力计算。 7、双向板上荷载向两个方向传递，长边支承梁承受的荷载为梯形分布；短边支承梁承受的荷载为三角形分布。 g g q，折算 8、按弹性理论对单向板肋梁楼盖进行计算时，板的折算恒载'/2 q q 活载'/2 9、对结构的极限承载力进行分析时，需要满足三个条件，即极限条件、机 动条件和平衡条件。当三个条件都能够满足时，结构分析得到的解就是结构的真实极限荷载。 10、对结构的极限承载能力进行分析时，满足机动条件和平衡条件的解称为上限解，上限解求得的荷载值大于真实解；满足极限条件和平衡条件的解称为下限解，下限解求得的荷载值小于真实解。 11、在计算钢筋混凝土单向板肋梁楼盖中次梁在其支座处的配筋时，次梁的控制截面位置应取在支座边缘处，这是因为支座边缘处次梁内力较大而截面高度较小。 12、钢筋混凝土超静定结构内力重分布有两个过程，第一过程是由于裂缝的形成与开展引起的，第二过程是由于塑性铰的形成与转动引起的。 13、按弹性理论计算连续梁、板的内力时，计算跨度一般取支座中心线之间的距离。按塑性理论计算时，计算跨度一般取净跨。 14、在现浇单向板肋梁楼盖中，单向板的长跨方向应放置分布钢筋，分布钢筋的主要作用是：承担在长向实际存在的一些弯矩、抵抗由于温度变化或混凝土收缩引起的内力、将板上作用的集中荷载分布到较大面积上，使更多的受力筋参与工作、固定受力钢筋位置。 15、钢筋混凝土塑性铰与一般铰相比，其主要的不同点是：只能单向转动且转动能力有限、能承受一定弯矩、有一定区域（或长度）。 16、塑性铰的转动限度，主要取决于钢筋种类、配筋率和混凝土的极限压应变。当低或中等配筋率，即相对受压区高度 值较低时，其内力重分布主要取决于钢筋的流幅，
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业论文 自行车花盘冷挤压模具设计Design for cold extruding dies of the bicycle face 2008年05月
目录 第一章自行车花盘零件图纸及要求 (1) 第二章冷挤压工艺性分析 (30) 2.1 零件冷挤压工艺性分析 (40) 2.2 许用变形程度及变形程度的计算 (40) 2.3 挤压变形力的计算 (42) 第三章冷挤压毛坯的制备 (52) 3.1毛坯形状和尺寸的确定 (42) 3.2毛坯的软化处理 (42) 3.3毛坯的表面处理和润滑 (42) 第四章冷挤压模具设计 (52) 4.1 模具结构的选择 (53) 4.2 模架的选择 (60) 4.3模具工作部分设计 (42) 4.3.1凸模设计 (42) 4.3.2凹模设计 (42) 4.4导向、顶出及紧固件设计 (42) 4.4.1导向设计 (42) 4.4.2顶出装置设计 (42) 4.4.3模具固定方法设计 (42) 4.4.2 (42) 结论 (71) 致谢 (74) 参考文献 (75)
附录3： 自行车花盘冷挤压模具设计 专业班级： 指导教师： 职称： 摘要（空1格）× ×××××××××××××××××××××××××××××××× 关键词：××× ××× ××× Design for cold extruding dies of the bicycle face Abstract （空1格）Key words ××× ××× ××× ×××
附录4： 引 言 ××××××××××××××××××××××××××××××××××××× 第一章 自行车花盘零件图纸及要求 在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成形。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 作为学过《模具设计》的学生应该掌握模具设计程序、设计思路，设计方法。基于此，以生活当中自行车的花盘作为工件，结合大学所学的机械设计知识，设计出一套能挤出自行车花盘的冷挤压模具。自行车花盘的参数如下： 第二章 冷挤压工艺性分析 2.1 零件冷挤压工艺性分析 1)材料：Q215为碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。该钢的强度与塑性配合较好，冷弯性能和焊接性能也很好。在制造机械设备时，一般采用冷弯、焊接，而不用锻造和热处 工件名称：自行车花盘 生产批量：大批量 材 料：Q215
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
第三章 1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。 2 、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。 3 、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。窄板弯曲时的应变状态是立体的，而应力状态是平面。 4 、弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。 5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。 6 、弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。 7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。 8 、材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。 9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早破坏。对于冲裁或剪 切坯料，未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低，上述情况下均应选用较大的弯曲半径。轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。 10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用热处理以恢复塑性。 11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去毛刺；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一 面处于弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模），以免产生应力集中而开裂。 12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用先在弯角内侧开槽后，再弯曲的工艺， 如果结构不允许，则采用加热弯曲或拉弯的工艺。 13 、弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短应变，外层纤维切向受受拉而伸长应变，而中性层保持不变 14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ）中性层内移（ 2 ）变形区板料的厚度变薄（ 3 ）变形区板料长 度增加（ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。 15 、弯曲时，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变 化而与模具尺才不一致，这种现象叫回弹。其表现形式有 _ 曲率减小、弯曲中心角减小两个方面。 16 、相对弯曲半径r ╱ t 越大，则回弹量越大。
多工位级模（连续模）的设计 1 概述 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： （1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。 （2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。 （3）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。（4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次／分以上。 （5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 （6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度
目录第一章冷挤压工艺的特点及模具分类........................ 一、冷挤压工艺 ........................................ 二、冷挤压模具特点..................................... 三、典型的冷挤压模具组成............................... 四、冷挤压模具分类..................................... 五、冷挤压的特点 ...................................... 第二章模具工作部分设计 ................................. 一、冷挤压模设计要求................................... 二、正挤压凸模 ........................................ 三、正挤压凹模 ........................................ 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....................... 二、工作过程 .......................................... 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.................................................
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。
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
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)
目录 1. 冲压件工艺性分析———————————————————（1） 2.冲压工艺方案的确定——————————————————（3） 3. 主要设计计算 （1）排样方式的确定以及计算—————————————————————（3）（2）压力中心的确定及相关计算————————————————————（3）（3）冲压力的计算—————————————————————————（4）（4）工作零件刃口尺寸计算——————————————————————（4）（5）卸料弹簧的设计—————————————————————————（5） 4.模具总体设计 （1）模具类型的选择————————————————————————（5）（2）定位方式的选择———————————————————————（5） （3）卸料，出件方式的选择—————————————————————（6）（4）导向方式选择—————————————————————————（6） 5. 主要零部件设计 （1）主要零件的结构设计———————————————————————（6）（2）定位零件的设计—————————————————————————（8）（3）导料板的设计——————————————————————————（8）（4）卸料板部件设计—————————————————————————（8）（5）模架及其他零部件设计——————————————————————（8） 6．模具总装图 7．冲压设备的选定——————————————————————（8） 8.工作零件的加工工艺—————————————————————（8） 9. 模具的装配—————————————————————————（10）主要参考文献————————————————————————（12） 设计小结——————————————————————————（12）
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)
设计及其手法 模具结构页次9/9 折弯模设计注意事项 折弯模结构简图见附页. 折弯模设计注意事项: 一般情况下,不需要上承板,上垫块,只有当模具很大,开模高度在350以上时才采用上承板,上垫块 折弯模一般采用向上成形,有以下几种结构,当零件较小时,可直接在下模上挖孔然后镶折弯件折弯,当零件折弯边长,且为外形折弯时,下模成形用镶条,在下夹板上铣槽并加销钉固定,此时下夹板厚度为25.0,铣槽深度为7.0,镶块宽度不小於30.0,当有较长内边折弯时,可参考内边折弯模结构示意图进行设计. 折弯模定位设计原则:折弯模定位应考虑定位稳定,加工方便,调节云活几方面.从定位稳定方面考虑,一般定位应选择刀口边,而不选择折弯边,同一方向两定位距离应尽量远,以保证定位精度.当下模为折弯块时,定位块可用镙丝固定在折弯块的侧面,定位块做成七字形,这种定位方式方便调整,折装. 折弯模结模结构设计时应注意以下几点:单边成型时,上公需做靠刀,否则成型角度会不稳定.料片开始成型前,一定要被压紧,不然折弯尽寸不加大,以防止料片在成型过程中跑动. 折弯成型直身约为材料厚的4—6倍,最小不得小於3倍. 各板之间的连接方式参见结构图 设计及其手法 设计展开计算工程排配作业程序页次3/9 工程排配作业程序: 取得成品图后,确定材质,料厚,毛边方向 进行产品展开(检查) 在分工程时,尽量做到模具结构单一,在条件允许下尽量减少工程数,这可以缩小设计时间,提高生产效率 以产品的外框尽寸加留边宽定素材尽寸(取整数). 设计及其手法 设计展开计算页次2/9 SGCC材料常见弯曲成型之展开计算(相对於无R角状态) 1:直角的展开(90°角): L=A+B+45%t 2.非直角的展开:L=A+B+45%tXa/90 3.推平的展开L=A+B+@ @=1.57t 二:SGCC材料常见弯曲成型之开展计算(相对於有R角状态) 设计及其手法 模具结构页次6/9 设计及其手法 模具结构页次8/9 设计及其手法 模具结构页次4/9 设计及其手法 设计作业流程页次1/9