第七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 7.3 冷挤压工艺性分析 7.4 冷挤压工艺参数计算 7.5 冷挤压模具结构设计 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 （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