第7章冷挤压工艺与模具设计.ppt

第七章 冷挤压工艺与模具设计 ;7.1 典型案例;7.2 概述 7.2.1 概念 冷挤压是将冷挤压模具装在压力机上，利用压力机 简单的往复运动，是使金属在模腔内产生塑性变形，从 而获得所需要的尺寸、形状及一定性能的机械零件。 7.2.2 冷挤压方法 （1）正挤压 ;（2）反挤压 （3）复合挤压 ;（4）径向挤压;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;（2）反挤压时的金属流动;（3）影响金属流动的主要因素 1）摩擦力的影响 2）模具形状的影响 3）变形程度的影响 4）其它因素的影响;7.3.2 冷挤压工艺性要求 （1）冷挤压件的尺寸设计原则 1）金属流动剧烈处的过渡圆角半径R应尽可能增大，与挤压力方向垂直的受力面应增大斜度α。 2）为防止变形抗力急剧增大及延长模具寿命，应控制凹模与凸模间的金属在成形终了时的最小厚度s和b。 3）挤压件的最终尺寸d和D不能太小或相差太大，应在允许的变形程度范围内。 （2）挤压件的精度和表面粗糙度 精度见表7-2~表7-4 表面粗糙度： 有色金属为Ra0.4mm；黑色金属为Ra0.8mm。 ;（3）实例工艺性分析 根据零件工作图结构形状分析，该零件不能用冷挤 压成形的方法完全成形，孔2×Φ3.5应采用成形后用钻销 方法再加工成形。Φ31阶梯孔不利于挤压成形，应在成 形后用镗销方法加工成形。因此，将该零件转换成可挤 压成形的形状，如图所示。;7.4 冷挤压工艺参数计算 7.4.1 毛坯尺寸的确定 （1）毛坯直径 采用实心圆柱毛坯，其直径为工件筒部外径，则 D=工件外径=Φ36 （2）毛坯体积 毛坯尺寸计算的原则为等体积法计算。即： 毛坯体积=工件体积 ①工件筒部体积;②筒部凸缘部分体积 ③毛坯高度尺寸H;7.4.2 冷挤压变形程度的计算 常用断面缩减率εS来表示，也可用挤压比R或对数 挤压比φ来表示，计算方法见表7-4。 实例采用端面缩减率εS计算挤压变形程度。 径向挤压部分的变形程度εS 反挤压部分的变形程度ε′S ε′S[εS] ，故可一次挤压成形。;7.4.3 冷挤压力的计算 实际工作中以查图表确定为主。 （1）有色金属单位挤压力p的确定 ;（2）黑色金属挤压力F的确定;总挤压力F的计算 有色金属挤压力F＝单位挤压力p×凸模工作部分横 截面积S 例题中引用工件的挤压力 F=p×S=300×2295.2=688560（N） 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。;7.5.2 冷挤压凸、凹模设计 （1）凸模 ; 当挤压纯铝薄壁件凸模工作部分长度较长时，为增 加凸模的稳定性，可将凸模下端面开出工艺凹槽。实例 采用该种结构。;实例用凸模结构 ;（2）凹模 1）反挤压 ;2）正挤压 3）凸、凹模工作部分尺寸计算：凸、凹模工作部分尺寸计算公式见表7-9。;4）组合凹模 ①凹模的总体结构 分为整体式和预应力组合凹模。组合凹模可分为两 层和三层结构式。 ;②二层组合凹模 ③三层组合凹模 ;④组合凹模压合方法 a）加热压合（热装） 将外圈加热到适当温度，套装到内圈上，待外圈冷 却后将内圈压紧。热装时可不必加工出斜度。 b）强力压合 将各配合面做成一定的锥度，在室温下用液压机进 行压合。;5）冷挤压凸、凹模材料选择的要求 1）凹模与