吉林大学冷挤压资料PPT课件
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《冷冲压工艺与模具设计》ppt课件项目六阶梯轴冷挤压工艺与模具设计PPT共22页
《冷冲工艺与模具设计》 ppt课件项目六阶梯轴冷挤压
工艺与模具设计
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温
42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚
43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊
44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
工艺与模具设计
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温
42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚
43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊
44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
锻压工艺学-冷挤压
可编辑ppt1164冷挤压的变形程度641变形程度的表示方法可编辑ppt12可编辑ppt13可编辑ppt14642许用变形程度图615正挤压空心件变形程度计算图图616正挤压碳钢实心件的许用变形程度可编辑ppt15图617正挤压碳钢空心件的许用变形程度图618碳钢反挤压的许用变形程度可编辑ppt1665冷挤压时的变形力pcpfp总的挤压力n751冷挤压力的阶段性正挤压的阶段性四个阶段
6.7 挤压模具 1．正挤压凸模
图6.34 实心工 件挤用正挤凸 模
图6.35 空心件正 挤整体式凸模
图6.36 空心件正挤用组合式凸模
2.正挤压凹模 凹模外壁形状应做成斜度为1°30′的锥形，为加预应 力圈用的。
凹模工作锥角：60°一126° 最合理 ，凹模收口部分应用适 当的圆角半径连接，凹模过渡部分均应用圆角连接。工作 带长度hl对纯铝：取1～2mm，对低碳钢：2—4 mm；对硬 铝、紫铜和黄铜：1～3 mm。
4．反挤压凹模
图6.41 反挤压凹模
图6.38 正挤压分体式凹模
3．反挤压凸模 工作部分主要是高度为h1的圆柱表面(工作带)，直径 d 为d。可取 h1 = ，也可取h1=2～3mm，
4
图6.39 反挤压凸模
对凸模的要求： (1)工作长度应尽可能短一些，太长易使凸模产生纵 弯。 (2)为了减少应力集中，在整个长度上应避免断面的 突然变化。 (3)不同直径的断面之间以小的锥角和大的圆角半径 来过渡。
冷挤压
1.1 冷挤压的概念 概述： 1.1.1 冷挤压的基本概念 室温下利用模具迫使金属块料产生塑性流动， 通过凸模与凹摸间的间隙或凹模 出口，制造空心零件或剖面比毛 坯断面要小的零件。 正挤压：
反挤压：
复合挤压：
6.1.2 冷挤压的优点
6.7 挤压模具 1．正挤压凸模
图6.34 实心工 件挤用正挤凸 模
图6.35 空心件正 挤整体式凸模
图6.36 空心件正挤用组合式凸模
2.正挤压凹模 凹模外壁形状应做成斜度为1°30′的锥形，为加预应 力圈用的。
凹模工作锥角：60°一126° 最合理 ，凹模收口部分应用适 当的圆角半径连接，凹模过渡部分均应用圆角连接。工作 带长度hl对纯铝：取1～2mm，对低碳钢：2—4 mm；对硬 铝、紫铜和黄铜：1～3 mm。
4．反挤压凹模
图6.41 反挤压凹模
图6.38 正挤压分体式凹模
3．反挤压凸模 工作部分主要是高度为h1的圆柱表面(工作带)，直径 d 为d。可取 h1 = ，也可取h1=2～3mm，
4
图6.39 反挤压凸模
对凸模的要求： (1)工作长度应尽可能短一些，太长易使凸模产生纵 弯。 (2)为了减少应力集中，在整个长度上应避免断面的 突然变化。 (3)不同直径的断面之间以小的锥角和大的圆角半径 来过渡。
冷挤压
1.1 冷挤压的概念 概述： 1.1.1 冷挤压的基本概念 室温下利用模具迫使金属块料产生塑性流动， 通过凸模与凹摸间的间隙或凹模 出口，制造空心零件或剖面比毛 坯断面要小的零件。 正挤压：
反挤压：
复合挤压：
6.1.2 冷挤压的优点
第七章冷挤压工艺与模具设计
关于S的计算参见毛坯尺寸确定部分，可知 S＝2295.2 考虑一定的安全系数可选用1000kN压力机。
7.5 冷挤压模具结构设计
7.5.1 冷挤压必须解决的主要问题 对冷挤压模具结构的要求 1）模具要有足够的强度和刚度，垫板有足够的厚度和硬 度，上、下模座都由碳钢制作； 2）模具工作部分的形状和尺寸合理，有利于金属的塑性 变形，从而降低挤压力； 3）模具的材料选择、加工方案和热处理规范的确定都应 合理； 4）模具的安装牢固可靠，易损件的更换、拆卸、安装方 便； 5）模具导向良好，以保证制件的公差和模具寿命； 6）模具容易制造，成本低； 7）放、取制件方便，操作简单、安全。
+0.03 0 +0.025 0
1.5°
0.5°
0.16
36
0.16
123.2 0 260
+0.04
R1 R .5 1
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1.5°
0.32
2.5
32 +0.025 0
0.32
4× 18
15°
4×
124.2
0 -0.04
0 2× 1
1.6
内圈（凹模）工作图
材料：40Cr 热处理：45~47HRC 外圈工作图
7.2.3 采用冷挤压必须解决的主要问题
1)冷挤压加工的材料
2)冷挤压工艺方案 3)毛坯软化热处理方案
4)毛坯表面处理方法及润滑剂
5) 模具结构，模具工作寿命、生产率和安全 6) 冷挤压模具材料及热处理方法 7) 机器与设备
7.3 冷挤压工艺性分析
7.3.1 冷挤压变形特征 （1）正挤压时的金属流动
3.5 3.0 2.5 2.0
21max
a21max
7.5 冷挤压模具结构设计
7.5.1 冷挤压必须解决的主要问题 对冷挤压模具结构的要求 1）模具要有足够的强度和刚度，垫板有足够的厚度和硬 度，上、下模座都由碳钢制作； 2）模具工作部分的形状和尺寸合理，有利于金属的塑性 变形，从而降低挤压力； 3）模具的材料选择、加工方案和热处理规范的确定都应 合理； 4）模具的安装牢固可靠，易损件的更换、拆卸、安装方 便； 5）模具导向良好，以保证制件的公差和模具寿命； 6）模具容易制造，成本低； 7）放、取制件方便，操作简单、安全。
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内圈（凹模）工作图
材料：40Cr 热处理：45~47HRC 外圈工作图
7.2.3 采用冷挤压必须解决的主要问题
1)冷挤压加工的材料
2)冷挤压工艺方案 3)毛坯软化热处理方案
4)毛坯表面处理方法及润滑剂
5) 模具结构，模具工作寿命、生产率和安全 6) 冷挤压模具材料及热处理方法 7) 机器与设备
7.3 冷挤压工艺性分析
7.3.1 冷挤压变形特征 （1）正挤压时的金属流动
3.5 3.0 2.5 2.0
21max
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冷挤压模具设计课件
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•(1) 凹模型腔深度h3要根据毛坯长 度和挤压前凸模需进入凹模导向深 度(一般10mm)来决定。
•(2) 凹模的入模锥度一般采用 60o~126o较合理(对于较软的材料， 也可采用180o)。
•(3) 凹模收口部分应采用适当的圆 角半径过渡。圆角半径r的大小对模 具使用寿命有很大影响，一般圆角 半径越大，凹模的使用寿命越长。
•主要特点：保证上下模具有较好的对中性，冷挤压件同心度好， 但是模具制造较复杂。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•2、模口导向冷挤压模 • 该类模具如图6-6所示，起 模口导向作用的导向套3与凸 模的间隙一般在0.02mm以内， 这样能保证挤压件的壁厚精度。 • 这种导向方法简便、实用， 但这种导向方式一般用于挤压 较浅反挤压件的模具。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•(二) 反挤压凹模 •1、反挤压凸模形式 图6-16为一些常用反挤压凹模形式。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•图a~图d用于有色金满薄壁件反挤压，挤压后工件不会卡在凹模内，所以不 需要顶出装置。其中图a为整体式，其特点是结构简单、制造方便；缺点是转 角半径R处容易开裂下沉。图b也为整体式，但凹模型腔底部有25o斜度，挤压 时有利于金属流动。
•第六章 冷挤压模具设计
•1、正挤压凸模的形式 正挤压凸模基本有五种形式，见图6-8。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•图a用于正挤压实心件，下端面是平的，形状比较简单，制造方便。
•图b为整体式结构，可用于挤压软金属，其过渡部分应用光滑圆弧连接，以避免 应力集中而导致芯棒折断。
•第六章 冷挤压模具设计
•(1) 凹模型腔深度h3要根据毛坯长 度和挤压前凸模需进入凹模导向深 度(一般10mm)来决定。
•(2) 凹模的入模锥度一般采用 60o~126o较合理(对于较软的材料， 也可采用180o)。
•(3) 凹模收口部分应采用适当的圆 角半径过渡。圆角半径r的大小对模 具使用寿命有很大影响，一般圆角 半径越大，凹模的使用寿命越长。
•主要特点：保证上下模具有较好的对中性，冷挤压件同心度好， 但是模具制造较复杂。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•2、模口导向冷挤压模 • 该类模具如图6-6所示，起 模口导向作用的导向套3与凸 模的间隙一般在0.02mm以内， 这样能保证挤压件的壁厚精度。 • 这种导向方法简便、实用， 但这种导向方式一般用于挤压 较浅反挤压件的模具。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•(二) 反挤压凹模 •1、反挤压凸模形式 图6-16为一些常用反挤压凹模形式。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•图a~图d用于有色金满薄壁件反挤压，挤压后工件不会卡在凹模内，所以不 需要顶出装置。其中图a为整体式，其特点是结构简单、制造方便；缺点是转 角半径R处容易开裂下沉。图b也为整体式，但凹模型腔底部有25o斜度，挤压 时有利于金属流动。
•第六章 冷挤压模具设计
•1、正挤压凸模的形式 正挤压凸模基本有五种形式，见图6-8。
第六章冷挤压模具设计
•第六章 冷挤压模具设计
•图a用于正挤压实心件，下端面是平的，形状比较简单，制造方便。
•图b为整体式结构，可用于挤压软金属，其过渡部分应用光滑圆弧连接，以避免 应力集中而导致芯棒折断。
冲压模具及设备第8章冷挤压课件
第八章 冷 挤 压
(4)复杂形状的冷挤压件(图8-28) 带有齿形或花键等的轴对称零件 可采用正挤压、反挤压、复合挤压或径向挤压成形。
图8-28 复杂形状的冷挤压件
第八章 冷 挤 压
2.冷挤压工艺方案的确定 3.冷挤压件图的设计
图8-29 典型零件的冷挤压方案
第八章 冷 挤 压
三、冷挤压工艺方案实例 1.冷挤压件图的设计 1)ϕ30与M22×1.5 直径相差不大，可一律改为ϕ30，否则凸模壁容易 碎裂(图8-31)。 2)螺纹、与轴线垂直的各环形凹槽和孔均应在挤压后用切削加工得 到。 3)考虑到坯料制造的误差和压力机行程控制的误差，在长度上应加 修整量2mm。 4)为改善正挤压金属变形的均匀形，减少单位挤压力，取挤压凹模 中心锥角为90°。
2.冷挤压的应用
第八章 冷 挤 压
图8-1 冷挤压件 a)汽车活塞销 b)纯铁底座 c)纯铝电容器
第八章 冷 挤 压
图8-2 纯铝仪表零件
第八章 冷 挤 压
三、冷挤压中的主要技术问题 冷挤压坯料变形所需单位压力很大，有时接近甚至超过某些模具
材料的抗压强度极限，为使冷挤压工艺的顺利进行，就必须合理解 决挤压时金属需要强大的变形抗力和模具承载能力的矛盾。为此， 必须对下列主要技术问题加以综合考虑： 1)设计合理的、工艺性良好的冷挤压件结构。 2)合理地选择冷挤压金属材料，正确确定坯料形状尺寸及热处理规 范，要特别注意坯料的表面处理与润滑。
第八章 冷 挤 压
图8-16 冷挤压压力机工作机构的原理简图 a)偏心式 b)压力肘杆式 c)拉力肘杆式
第八章 冷 挤 压
冷挤压力机的行程-转角曲线
图8-17 冷挤压力机 的行程-转角曲线
1—偏心式 2—压力肘杆式 3—拉力肘杆式
冷挤压工艺及模具设计课件
对修复后的模具进行全面检测 和调试，确保其性能达到要求 。
05
冷挤压工艺与模具 设计的未来发展
新材料的应用
高强度轻质材料
随着新材料技术的不断发展，高强度轻质材料如钛合金、铝合金等在冷挤压工 艺中的应用将更加广泛，能够满足产品轻量化、高性能的要求。
复合材料
复合材料的出现为冷挤压工艺提供了更多的可能性，通过将不同材料组合在一 起，可以实现单一材料无法达到的性能，提高产品性能和降低成本。
合理布局
根据产品特点和工艺要求，合 理布置模具结构，确保产品成
型和出模顺利。
优化流道设计
优化模具流道设计，减少流动 阻力，降低成型难度和压力。
增强刚性和稳定性
为确保模具在使用过程中不易 变形和损坏，应加强模具的刚 性和稳定性设计。
易于维修和更换
模具结构应便于维修和更换损 坏或磨损的部件，降低维护成
本。
冷挤压特点
冷挤压工艺具有高效率、高精度、低 成本等优点，能够加工出形状复杂、 精度要求高的零件，广泛应用于汽车 、家电、电子、航空航天等领域。
冷挤压的应用范围
汽车零件制造
家用电器制造
冷挤压工艺可以用于制造汽车发动机、底 盘、电气系统等零部件，如活塞、连杆、 气瓶等。
家用电器中的金属零部件，如空调压缩机 、冰箱压缩机、洗衣机电机等，也广泛采 用冷挤压工艺制造。
模具的制造工艺
选择合适的加工方法
根据模具材料和结构特点，选择合适的加工方法，确保模具精度 和表面质量。
控制加工参数
合理控制加工参数，如切削速度、进给量等，以提高加工效率和模 具质量。
热处理和表面处理
根据需要，对模具进行热处理和表面处理，提高其硬度和耐久性。
03
第五章冷挤压工艺及模具设计课件教学提纲
2020/7/4
冷挤压工艺及模具设计
5.1.4 冷挤压变形程度 在冷挤压过程中，变形程度是决定使用设备压力大小及
影响模具寿命的主要因素之一，若要提高生产率，就必须增 大每次挤压的变形程度，以减少挤压次数。但变形程度越大， 其变形抗力也越大，就会降低模具的寿命，甚至引起凸模折 断或凹模开裂。因此对各种挤压材料，都应选择合适的变形 程度。
2020/7/4
冷挤压工艺及模具设计
(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
2020/7/4
冷挤压工艺及模具设计
冷挤压毛坯尺寸是根据制件挤压前后体积相等的原则进
行计算的。如果挤压后还要进行切削加工，则毛坯的体积V 坯还应按制件实际体积V件再加上切削消耗量，
即
V坯=V件+V修。
（5-1）
其中V修为修边余量或切削加工量（mm3），一般取挤压
件体积的3～5%。
求得的毛坯体积与毛坯横截面积后之比即为毛坯的高
2020/7/4
冷挤压工艺及模具设计
毛坯软化热处理规范可从相关手册中查到。但是，由于 保温时间同被处理毛坯尺寸、毛坯放置方法及装炉量等诸多 因素有关，因此在实际生产流程中，应根据具体情况确定保 温时间。
在冷挤压工序之间，还应根据变形程度和冷作硬化程度 的大小适当安排工序间软化热处理工序。
对于黄铜与硬铝挤压件，挤压后务必进行消除内应力的 退火。对于要求高的碳钢和不锈钢件，挤压后也需进行消除 应力退火的工序。
冷挤压工艺及模具设计
5.1.4 冷挤压变形程度 在冷挤压过程中，变形程度是决定使用设备压力大小及
影响模具寿命的主要因素之一，若要提高生产率，就必须增 大每次挤压的变形程度，以减少挤压次数。但变形程度越大， 其变形抗力也越大，就会降低模具的寿命，甚至引起凸模折 断或凹模开裂。因此对各种挤压材料，都应选择合适的变形 程度。
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冷挤压工艺及模具设计
(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
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冷挤压工艺及模具设计
冷挤压毛坯尺寸是根据制件挤压前后体积相等的原则进
行计算的。如果挤压后还要进行切削加工，则毛坯的体积V 坯还应按制件实际体积V件再加上切削消耗量，
即
V坯=V件+V修。
（5-1）
其中V修为修边余量或切削加工量（mm3），一般取挤压
件体积的3～5%。
求得的毛坯体积与毛坯横截面积后之比即为毛坯的高
2020/7/4
冷挤压工艺及模具设计
毛坯软化热处理规范可从相关手册中查到。但是，由于 保温时间同被处理毛坯尺寸、毛坯放置方法及装炉量等诸多 因素有关，因此在实际生产流程中，应根据具体情况确定保 温时间。
在冷挤压工序之间，还应根据变形程度和冷作硬化程度 的大小适当安排工序间软化热处理工序。
对于黄铜与硬铝挤压件，挤压后务必进行消除内应力的 退火。对于要求高的碳钢和不锈钢件，挤压后也需进行消除 应力退火的工序。
吉林大学冷挤压课件5
二、表面折缝
多余的表皮金属被挤入材料，并随着流 动的金属一起流动而深入材料内部所形成 的缺陷，称为表面折缝。
三、缩孔
从坯料某表面开始，产生的收缩小孔洞， 称为缩孔 。
四、表面裂纹
表面裂纹主要有环形裂纹、纵向裂纹、 斜向裂纹以及角裂等 。
五、内部裂纹
在挤压件内部，从轴心线处开始产生的 裂纹，称为内部裂纹 。
1.孔的深度 h/d1: 黑色金属 2~3 有色金属及其合金 3~6 2.底厚b 保证 b≥s 3.壁厚s 纯铝、紫铜等 s/D≥1/200 硬铝、黄铜等 s/D≥1/25 铜 s/D≥1/15 ４.内孔径 0.5Ｄ≤d1≤0.86Ｄ ５.阶梯孔杯形件的小孔长径比 一般情况下，h2/d2≤1。特殊情况下，允许h2/d2＞１ 但必须限制h2/d2≤1.2．
㈠断面形状对称 如图,在进行挤压时, 先增设一个形状、尺 寸完全相同的凸肋， 以保证对称，挤压完 成后再切除。
非对称件
对称件
㈡断面面积差较小
如图，截面面积相差较大，可改为两次成形。 先挤压制成一个中间形状，然后再冷镦凸缘。
毛坯
预成形件
空心挤压件
㈢断面过度平缓
将断面变化部位设计 成锥形过渡，过渡部 分的衔接处采用充分 平滑的圆弧连接。
至于活塞销连皮的安放位置，有两种不同的方案： 1．将连皮放置在杯形挤压件的底部 2．将连皮放置在挤压件的中部
如果采用图5—27的方案，工件反挤压的断面缩减率 14.62/22.52=42.1% 这个变形程度无论对20号钢或对20Cr都是可行的。但 是冷挤压工艺方案的合理性不能仅从变形程度单方 面来看，它还取决于反挤压凸模的纵向稳定性(防止 细长凸根的弯折)。 为了防止细长凸模的弯折，一般规定反挤压钢质杯 形件时，凸模工作部分的长细比(长度与直径之比)不 应超过3.0。 即：L最大/d<3.0 在图5-27的第一方案中，如果采用一次反挤压工序， 凸模的长细比 l/d=70/14.6=4.8>3.0 这样的长细比数值太大，在生产中容易引起凸模弯 折。因此如果采用一次反挤压方案，显然变形程度 未超出许可范围，但加工仍有一定的困难。
21冷挤压2
第三节：冷挤压件的毛坯 小结：
一、冷挤压对毛坯的要求 二、毛坯的形状 三、毛坯的尺寸 四、毛坯的落料 五、冷挤压毛坯的软化处理 六、冷挤压的润滑处理
冲压工艺及冲模设计—王志刚
11
补 充 内 容 冷 挤 压
第四节：冷挤压件的变形程度
冲压工艺及冲模设计—王志刚
补充内容：冷挤压
12
补 充 内 容 冷 挤 压
！
冲压工艺及冲模设计—王志刚
补充内容：冷挤压
7
补 充 内 容 冷 挤 压
第三节：冷挤压件的毛坯
四、毛坯的落料
冲压工艺及冲模设计—王志刚
补充内容：冷挤压
8
补 充 内 容 冷 挤 压
第三节：冷挤压件的毛坯
五、冷挤压毛坯的软化处理
为了改善原材料的挤压性能和提高模具寿命，大部分材料 在挤压前需要进行软化处理。
补充内容：冷挤压
14
补 充 内 容 冷 挤 压
第四节：冷挤压件的变形程度
例： 反挤压带芯件
冲压工艺及冲模设计—王志刚
补充内容：冷挤压
15
补 充 内 容 冷 挤 压
第四节：冷挤压件的变形程度
二、许用变形程度
冷挤压时，一次挤压加工所容许的变形程度，称为许用变 形程度。 冷挤压的变形程度越大，则变形抗力也越大，当冷挤压的单 位压力超过模具所能承受的单位压力时，就会降低模具的使用寿 命或导致模具的损坏。所以冷挤压的许用变形程度值实际是：
24
补 充 内 容 冷 挤 压
第五节：冷挤压力的计算
冷挤压过程中挤压力随压力机的行程而变化，且显示出明 显的阶段性。冷挤压力与行程的关系一般可以分为三个阶段。 第1阶段（镦粗与充满阶段）：
材料充满凹模型腔的过程。冲头开始下行时， 冲头底面压到毛坯，材料首先被镦粗，产生径向流 动而逐渐充满型腔，此阶段压力始终是增加的。
第一章挤压基本原理
2、正挤压空心件的金属流动 、
金属毛坯在挤压时受凸模作用的挤压力、 金属毛坯在挤压时受凸模作用的挤压力、凹模作用的正压 力和凸、凹模壁阻止金属流动的摩擦力。 力和凸、凹模壁阻止金属流动的摩擦力。金属毛坯受三向压 应力（径向、切向和轴向压应力）。 如图1－ 。 应力（径向、切向和轴向压应力）。 如图 －11。
图1-7 塑料体挤压流动
3．硬度试验法：在冷变形 ．硬度试验法：
时，金属的硬度是随变形程 度的增加而增加的， 度的增加而增加的，所以只 要知道变形各部分硬度的变 化，就可以大体上了解变形 的数值以及变形不均匀分布 的情况。 所示。 的情况。图1一8所示。 一 所示
4．光塑性法：目前研究塑 ．光塑性法：
1.金属材料的影响（内因） 金属材料的影响（内因） 金属材料的影响
金属成分的差异、金属组织结构不同， 金属成分的差异、金属组织结构不同，都将影响金属的塑性 变形和变形抗力： 变形和变形抗力： 不同成分、不同种类的金属力学性能不同， 不同成分、不同种类的金属力学性能不同，塑性和强度不 同； 不同成分、 不同成分、不同组织结构的金属与模具材料的摩擦系数不 同； 合金元素的存在，可导致晶粒的细化、晶格扭曲、 合金元素的存在，可导致晶粒的细化、晶格扭曲、固容体 的形成，影响塑性变形。 的形成，影响塑性变形。
图1-2 正挤压变形过程 （a）充满模腔（b）挤压开始（c）挤压过程（d）挤压终了 ）充满模腔（ ）挤压开始（ ）挤压过程（ ） 1-凸模 2-毛坯 3-凹模 凸模 毛坯 凹模
三、杯形件反挤压变形过程
§1－2 挤压变形时的应力与应变
一、研究金属应力应变的方法
研究金属变形和应力的方法很多，目前应用的方法有坐标 网法、模拟实验法、硬度实验法、光塑性法和密栅云纹法。
冷挤压工艺及模具设计课件
•冷挤压工艺及模具设计
•23
冷挤压工艺及模具设计
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。
F1——冷挤压变形后工件的横截面积，mm2。
•冷挤压工艺及模具设计
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冷挤压工艺及模具设计
(2) 挤压面积比 G F 0
F1
（5-4）
式中 G——挤压面积比；
F0——冷挤压变形前毛坯的横截面积，mm2；
F1——冷挤压变形后工件的横截面积，mm2；
F 与G之间存在如下关系：
F
(11)100% G
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•17
冷挤压工艺及模具设计
冷挤压的许用变形程度取决于下列各方面的因素：
(1) 可挤压材料的力学性能 材料越硬，许用变形程 度就越小，塑性越好，许用变形程度越大。
(2) 模具强度 选用的模具材料好，且模具制造中冷、 热加工工艺合理，模具结构也较合理，其模具强度就越高， 许用变形程度就越大。
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冷挤压工艺及模具设计
(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。
冷挤压工艺与模具(PPT20页)
1- 下 模 座 ;2- 下 模 座 ;3拉 杆 ;4- 导 套 ;5- 上 模 座 ;6 、 29- 螺 母 ;8- 压 柱;9-定位圈;10、11-螺 钉 ;12- 模 柄 ;13- 凸 模 ;15- 加 强 圈 ;16- 紧 固 圈 ;17- 卸 料 圈 ;18- 卸 料 板 ;19- 压 力 垫 块 ;20- 凹 模 ;21- 预 应 力 圈 ;22- 弹 簧 ;23- 压 板 ;24- 螺 钉;25-顶出杆;26、27、 14-垫块;28-顶板;30-拉 簧 ;31- 活 动 板 ;32- 顶 杆;33-斜块
内容：
简要介绍冷挤压概念、分类、特点 、应用、冷 挤压工艺及冷挤压模具。
学习目的与要求：
1．了解冷挤压概念及应用； 2．了解冷挤压工艺过程及典型模具结构。
重点、难点：
冷挤压工艺及模具结构。
冷挤压分类
1．正挤压 2．反挤压 3．复合挤压 4．径向挤压
1-坯料;2-挤压件;3-凹模;4-凸模
1坯料;2-挤压件;3-顶杆;4-凹模;5-凸模
4、 坯料尺寸及挤压力计算
a.冷挤压对毛坯的要求
毛坯的基本形状 b.毛坯尺寸计算
采用正挤压和径向挤压复合成形。
H0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V0 F0
2278 = (38 2 10 2 )
4
=2.2 mm
在批量不大对毛坯质量要求严格时常用车削、 砂轮切割、锯切法加工挤压毛坯。
大批量生产时棒料和管料用剪切法下料，板料 用冲裁法下料。
d.挤压力计算
实际应用中常采用由实验结果整理出来的经验公 式或图表来求得。
单位挤压力的经验公式计算法：
pxnb
壳体
坯料
工序件
润滑剂有以下两个作用:
冷 挤 压
四、冷挤压力的确定 挤压力的确定直接影响到极限变形 程度的确定、挤压工艺过程设计、 模具结构和零部件的设计、挤压设 备的选择。 1、冷挤压力曲线 Ⅰ是挤压初始镦粗与充满型腔阶段；Ⅱ是稳 定挤压阶段；Ⅲ是挤压终结阶段；Ⅳ是刚端 挤压阶段。C为毛坯高度较小的挤压曲线。 刚端尺寸：纯铝为0.2～0.3mm，黑 色金属约为1.5mm。 2、单位挤压力及其影响因素： p=F/A 影响因素：金属性能、挤压方式、变形 程度、模具工作零件集合形状及参数、 毛坯相对高度、毛坯处理和润滑等等。
3、挤压力的确定 由于影响单位挤压力的因素较为复杂，要准确计算单位挤压 力和总的挤压力，目前还有困难。因此，实际上通常采用图 解法确定。 例题1：正挤压实心零件，已知工件材料为纯铁，坯料直径d0 ＝75mm，坯料高度h 0 ＝110mm，工件直径d=45mm,凹模锥角 为90度，球单位挤压力和挤压力。 正挤压空心零件挤压力如图；反挤压零件挤压力如图。 正挤压实心零件 单位挤压力：
凸模工作断面的工艺槽形状
冷挤压凹模结构 当单位挤压力（如图）： p ≤1100MPa时，用整体 式凹模。 1100MPa<p ≤1400MPa 时，用两层组合凹模。 1400MPa<p ≤2500MPa 时，用三层组合凹模。 进一步增加凹模层数， 应力分布更均匀，但给 制造和装配带来了困难。
组合凹模预应力圈的直径与过盈量
三、冷挤压模具
反挤压模
模具特点： 采用通用模架； 凸模做成快换式结构； 凹模做成预应力组合 式结构； 凸模凹模的同轴度可 以调整； 浮动式刚性卸料 凸模凹模都有较厚的 垫板。
正挤压模具
径向挤压（冷镦）模具
四、冷挤压凸模与凹模的设计 1、正挤压凹模的结构和尺寸、凸模结构 2、反挤压凹模的结构和尺寸、凸模结构 3、凸、凹模工作部分径向尺寸计算 当零件标注外尺寸： DA=(Dmax－0.75∆)+δA dT=(DA－1.9C)-δT 当零件标注内尺寸： dT=(dmin＋ 0. 5∆)-δT DA=(dT+ 1.9C)+δA 4、预应力组合凹模设计
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13
4)模口导向冷挤压模 该模具可以保证挤压件具 有很高的同心度，均匀的 壁厚；但对压力机的导向 精度要求较高，最好是和 导柱导套导向合用。此外， 对模具加工的要求亦较高， 如果同心度有较大的误差， 就会给模具调整带来很大 困难。该模具的凸模1采用 螺帽3和压环2紧固，对中 准确，装拆方便。凹模采 用纵向分割 式结构，由4、5两件构成， 有利于防止凹模型腔在转 角急剧变化处产生开裂。 顶件时由组合式拉杆8通过 顶杆7、顶出杆6将挤压件 顶出。
5.套筒式导向的冷挤压模 引导部分长，精度优于模口导向。. 加工制造复杂，较少用。 11
无导向装置的冲挤压模
凸模11的导向依靠压力
机的导轨来保证，因此要
求压力机的导轨具有较高
的精度。该模具依靠调节
螺钉9来调节凹模座8的
位置，以保证下模和上模
的同心度。为了保证凸模
对中准确，装卸简便，采
用螺帽12，弹簧夹头13
第六章 冷挤压模具设计
6.1 冷挤压模具的结构分析 冷挤压模具的组成和特点 冷挤压模具的分类 模具配合部分的公差 模具材料及硬度要求
6.2 工作部件设计 反挤压模具工作部分设计 正挤压模具工作部分设计
6.3 冷挤压用模具材料及选用方法
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1
6.1 冷挤压模具的结构分析
一、冷挤压模具的组成和特点 （一）冷挤压模具的组成（如下图） 1.工作部分：凸模、凹模、顶出杆 2.传力部分：上、下压力垫板 3.顶件部分：顶杆、反拉杆、顶板 4.卸件部分：卸件杆、拉杆、弹簧 5.导向部件：导柱、导套 6.紧固部分：上、下底板、固定板、压板、模柄、
9
1外套2凸模3定位器4螺母5凹模6顶杆 .
4)镦挤模 该模具带有导柱导套 的导向装置。为了提 高凸模2的强度，延 长使用寿命，采用 外套1与凸模3组成组 合式的结构。为了保 证凸模对中准确，装 卸方便，采用定位圈 3定位、螺母4紧固。 挤压完毕后，压力机 顶出装置推动顶杆6， 将挤压件从凹模5内 顶出。
10
（二）按有无导向装置
1.导柱导套导向的冷挤压模 最常用，挤压件同心度较高，模具对中方便，制造复杂，适用 于大批量。
2.无导向装置的冷挤压模 靠压力机导轨导向，对导轨精度要求较高。
3.导板导向的冷挤压模 可保证挤压件具有较小壁厚差，制造比导柱导套简单。 由于导板厚度增加模具高度。
4.模口导向的冷挤压模 凸凹模模口导向，对压力机及模具加工要求高。
.
5
二、冷挤压模具的分类
（一）按工艺性质 1.正挤压模 2.反挤压模 3.复合挤压模 4.镦挤模
.
6
1)正挤压模 该模具采用带有导柱导 套导向的通用模架，如 果更换工作部分的零件 还可用于反挤压或复合 挤压。顶件部分采用由 件l、2、3、4组成的可 调式拉杆，以便于随时 调整顶杆5的行程长度。 凸模6采用外加活动式 护套7，以利于加强凸 模的强度和稳定性。此 外，当该通用模架用于 反挤压或复合挤压时， 更换合适的护套可同时 兼作卸件用。
螺钉等
.
2
.
3
（二）冷挤压模具的特点
冷挤压时单位挤压力大，如钢的冷挤压单位挤压力高达 2000MPa以上，由此可见，要求模具耐静高压、冲击、摩擦、 疲劳。与冷冲压模具相比，冷挤压模具的一些特点如下： 1.工作部分材料：高强度、高硬度、高耐磨性、一定韧性 2.工作部分过渡部分采用光滑圆角过渡，防止过大应力集中 3.工作部分与上下底板间要设有压力垫板 4.凹模一般不采用整体式结构，而是采用预应力的组合式结
.
14
5)套筒式导向冷挤压模 该模具引导部分较长，导 向精度优于模口导向的挤 压模，但加工较复杂，制 造精度要求较高，所需压 力机的闭合高度也较大， 目前应用不广。该模具的 凸模采用浮动式的结构， 以消除压力机的导向误差， 保证凸模上下移动时不易 被卡死。卸件部分采用外 加弹簧由三块组成的可分 式卸件环。
1反拉杆2弹簧垫片3调节螺母4拉杆5顶杆. 6凸模7活动护套
7
2)反挤压模 该模具带有导柱导套
的导向装置，调换凸 模2、内层凹模18后， 可作正挤压或复合挤
压用。当挤压件紧套 在凸模2上时，可由 装在卸件板11上的卸 件环10从凸模上卸下， 而当挤压件卡在凹模 内时，则
可由反拉杆23通过顶 板22、顶杆20及顶出 杆21将挤压件顶出。
Байду номын сангаас
紧固。内层凹模采用横向
分割式结构，皆用硬质合
金制造，外面分别装有预
紧圈4和6，靠凹模座8组
合在一起。为了缓和从凹
模传来的压力，组合凹模
下面衬有淬硬的压力板7。
卸件环1分成三块， 外面
套有弹簧2，以保证卸件
.
环始终紧贴在凸模上1。2
1凸模 2导板
导板导向的冷挤压模
该模具可以保证挤压件 具有较小的壁厚差；加 工制造也比导柱导套模 简便。但为了保证导板 起到导向作用，导板的 引导部分必须有一定的 厚度，这就会增加模具 的总高度。导板与凸模 之间的间隙不宜过大， 否则起不了导向作用； 其最大间隙一般不得超 过0.02mm。
.
15
（三）按调整方法
可调式冷挤压模 凸凹模对中性可调节（无导向装置的纯
铝反挤压） 不可调式冷挤压模
对中性不可调节，上下模 同心度全由 模具制造精度保证（其他）
.
16
（四）按用途
有色金属冷挤压模 黑色金属冷挤压模
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17
三、模具配合部分的公差
为了保证挤压件的精度，模具配合部分的尺寸 公差和形位公差应严格要求。确定配合部分公 差的原则是：装配后的累积误差不超出挤压件 的公差要求。现以图反挤压模具为例来说明各 配合处的公差要求。
构， 凸模有时也采用组合结构 5.上下底板一般不采用铸铁材料，用中碳钢锻造或直接用钢
板制成
.
4
（三）模具封闭高度
模具闭合高度是指模具在最低工作位置时，上下模座间距 离。
模具闭合高度h应介于压力机最大装模空间Hmax与最 小装模空间Hmin之间，一般为
Hmax-5mm≥h ≥ Hmin-10mm 若模具闭合高度小于压力机的最小装模空间，可以增设或加 厚垫板； 如果压力机的装模空间不足时，可除去压力机上的垫板或换 用薄垫板。
.
8
3）复合挤压模 当挤压件卡在反向 凸模6、凹模3内时， 可由安装在上模板 1上的反向拉杆7， 带动顶板5、套筒 式顶出器4，推动 挤压件而实现顶出。
由于该挤压件的反
挤成形部分高度较
小，且凸模锥顶角
较大，一般不会卡 在凸模2上，故可 以不设计卸件装置。
1上模板2凸模3凹模4顶出器5顶板6反向凸. 模7反向拉杆