6.1冷挤压模具设计
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程大纲
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。
教学难点：1）冷挤压成型工艺及模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冷挤压成型工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。
2）通过本课程学习，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授冷挤压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
第6章 冷挤压
1、可以通过设计和制造耐压强度高的模具结构及正确选用模具工作部 分材料与热处理方法，以提高模具本身的承载能力。
2、还可以通过正确设计挤压工艺，以减少所需的单位挤压力，使之在 相同的模具承载能力下，提高挤压变形程度。
四川信息职业技术学院机电工程系 16
6.2.3 冷挤压的变形程度
冷挤压有如下优点：
1、节约原材料 冷挤压是一种塑性加工工艺。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。这样就避免了在切削加 工时形成的大量金属废屑，从而大大节约了钢材和各种金属原材料。 2、生产率高 冷挤压一般在冷挤压机上进行，也可在普通压力机上进行。操作方便， 容易掌握，生产率高。 3、可加工形状复杂的零件 冷挤压可以加工形状复杂的零件， 4、冷挤压件的强度大，刚性高而重量轻 由于冷挤压时利用了金属材料冷变形的冷作硬化特性，挤压件强度大为 提高，可用低强度钢材代替高强度钢材。 5、冷挤压件的质量高 目前冷挤压件尺寸精度可达IT7级，个别尺寸公差可控制在0.015以内。 表面粗糙度Ra可达1.6—0.2μm。 6、冷挤压件成本低 冷挤压件由于节约原材料、生产率高、零件质量高，所以成本低。
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6.2.3 冷挤压的变形程度
2、极限变形程度
冷挤压时，一次挤压加工可能达到的最大变形程度称为极限变形程度。 但变形程度很大时，单位挤压力很大，会显著降低模具的使用寿命，如 果单位挤压力超过模具强度所许可的范围，则会造成模具的早期损坏。 所以冷挤压极限变形程度实际上是受模具强度和模具寿命的影响。也就 是说，冷挤压的极限变形程度实际上是指在模具强度允许条件下，保持 模具有一定寿命的一次挤压变形程度。极限变形程度大，工序数目少， 生产率高。
冷挤压概述
图6.11 纯铝仪表零件
1.3 当前应用冷挤压技术应解决的 主要问题
当前冷挤压技术的应用必须解决强大的变形 抗力与模具承载能力的矛盾
为此，必须做到： ① 设计合理的、工艺性良好的冷挤压件。
② 恰当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，要特别注意坯料表面处 理与润滑方式。
③ 制定合理的冷挤压工艺方案，合理选择冷来自 压方式，适当控制冷挤压变形程度。
④ 采取有效措施解决模具的强度、刚度和寿命 问题。
⑤ 选用合适的挤压设备。
冷冲模具设计
图6.7 径向挤压示意图
把上述轴向挤压和径向挤压结合在一起的加工方法称为镦挤法。
镦挤法使冷挤压工艺的应用范围进一步扩大，图6.9所示支承杆 的制造过程就是采用镦挤法。镦挤法能成形较为复杂的零件.
（a）
图6.3 反挤压示意图
（b）
图6.4 反挤压零件实例
（a）
图6.5 复合挤压示意图
（b）
以上三种挤压方式的金属流动方向都与凸模运
动的方向平行，故称为轴向挤压。
4．径向挤压 挤压时，金属流动的方向与凸模运动的方向垂
直。
它又分为离心挤压和向心挤压两种：
离心挤压是金属在凸
模作用下沿径向外流动 （见图6.7）；
向心挤压则是沿径向
内流。
冷镦工艺实际上就是离 心径向挤压。径向挤压 主要用于制造带凸缘的 零件，如图6.8所示。
冷冲模具设计
冷挤压概述
1.1 冷挤压的分类
冷挤压是在常温下对挤压模模腔内的金属坯
料施加强大的压力，使之从模孔或凸、凹模 间隙中挤出，从而获得所需零件的一种加工 方法。
冷挤压工艺及模具设计共65页
11、用道德的示腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
冷挤压凹模的设计方案
1. 背景介绍冷挤压是一种常见的金属成形工艺，它可以用于制作各种形状的零件。
凹模在冷挤压工艺中起到关键作用，它决定了产生的零件的几何形状和尺寸。
因此，设计一个合适的冷挤压凹模对于生产高质量的零件至关重要。
2. 设计目标设计一个高效、可靠和经济的冷挤压凹模，以满足以下目标：•减少材料浪费：尽量减少冷挤压过程中的材料浪费，提高材料利用率。
•提高零件质量：确保冷挤压过程中产生的零件质量稳定可靠。
•减少生产成本：尽量减少凹模的制造成本，降低生产成本。
•提高生产效率：设计一个高效率的冷挤压凹模，提高生产效率。
3. 设计步骤3.1 确定零件要求首先要确定要生产的零件的形状、尺寸和材料等要求。
这些要求将直接影响凹模的设计和制造。
3.2 材料选择根据零件要求和工艺要求，选择适合的材料作为凹模的材料。
常用的材料包括工具钢、硬质合金等。
3.3 凹模的结构设计根据冷挤压工艺的特点和要求，设计凹模的结构。
主要包括凹模的几何形状、凹模的运动方式、冷挤压辅助装置等。
3.4 凹模的尺寸设计根据零件的尺寸和形状，设计凹模的尺寸。
凹模的尺寸应确保零件在冷挤压过程中能够得到正确的形状和尺寸，并保证冷挤压的稳定性和一致性。
3.5 凹模的加工工艺设计根据凹模的结构和尺寸，设计凹模的加工工艺。
包括凹模的加工方法、加工工序、加工设备等。
4. 设计考虑因素在设计冷挤压凹模时，需要考虑以下因素：•凹模的强度和硬度：确保凹模能够承受冷挤压过程中的压力和摩擦力，保证凹模的使用寿命。
•凹模的表面质量：凹模的表面应平整光滑，以确保零件的表面质量。
•凹模的冷却方式：采用适当的冷却方式来控制凹模的温度，以确保凹模的使用稳定性。
•凹模的润滑方式：选择适当的润滑方式来减少凹模与零件之间的摩擦，提高冷挤压的效果。
•凹模的磨损和维护：定期检查凹模的磨损情况，及时维修和更换凹模。
5. 结论冷挤压凹模的设计是一个复杂的工程，需要综合考虑各种因素。
通过科学合理的设计，可以制造出高质量、高效率、低成本的冷挤压凹模，满足生产的需求。
冷挤压模结构设计
华南模具论坛——学习与交流的好地方！/?fromuid=16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。
挤压第六章 冷挤压模具设计
第三节 预应力组合凹模的设计
图6-21 冷挤压凹模的三种结构形式 a)整体式凹模 b)两层组合凹模 c)三层组合凹模
一、整体式凹模受力分析
1)当作用在整体式及凹模内壁的最大切向拉应力σθmax超过凹模材料抗拉强度时，就 要从凹模内壁处产生裂纹而造成切向开裂。 2)当作用在整体式凹模内壁的最大等效应力max超过凹模材料许用应力时，就要从凹 模内璧处开始产生破坏。
1.反挤压凹模形式
图6-14 反挤压凹模典型结构
1.反挤压凹模形式
图6-15 盛料腔模具结构
1.反挤压凹模形式
图6-16 常用反挤压凹模形式
2.反挤压内层凹模尺寸确定
图6-17 反挤压内层凹模型腔尺寸
(三)反挤压顶杆
图6-18 常用顶杆形式
三、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差
1.要求保证挤压件外径尺寸时(图6-19a)
8—模柄 9、19—压力垫板 10—压环 11—大螺母 12—卸件环 13—卸料板 14—凹
模 15—加强圈 16—紧固圈 17—顶出杆 18—垫块 20—顶板 21—拉簧 22—活动板 23—
顶杆 24—斜块
３.复合挤压模
图6-4 活塞销复合挤压模 1—顶杆 2—顶件套 3—下凸模 4—凹模 5—上凸模 6—限流套
图6-37 垫块顶料的结构形式 1—凹模 2—垫块 3—垫板 4—顶杆
二、顶出装置
图6-38 顶杆顶料的结构形式
二、顶出装置
图6-39 套筒顶料的结构形式
第五节 导向装置的设计
一、导柱导套布置形式 二、导柱导套紧固方法 三、导柱导套尺寸
一、导柱导套布置形式
1)双导柱中间布置。 2)双导柱对角布置。 3)四导柱封闭布置。
(一)按工艺性质分类 (二)按有无导向装置分类
最新冷挤压模具设计及其成形过程毕业
冷挤压模具设计及其成形过程毕业目录目录 (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 (4)1.2选题依据和设计主要内容 (6)1.2.1毕业设计（论文）的内容 (6)1.2.2毕业设计（论文）的要求 (6)第二章冷挤压工艺设计 (7)2.1挤压工艺步骤 (7)2.2工艺设计步骤 (9)2.2.1计算毛坯的体积 (9)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 (13)2.2.5确定挤压次数 (13)2.2.6工序设计 (13)2.2.7工艺方案确定 (19)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 (25)第四章模具设计 (26)4.1冷挤压模具设计要求 (27)4.2凸模设计依据 (28)4.3冷挤压组合凹模设计依据 (29)4.4凸模设计 (34)4.4.1镦平凸模设计 (34)4.4.2凹模设计 (36)4.5预成形模具设计 (37)4.5.1预成形凸模设计 (38)4.5.2预成形凹模设计 (39)4.6终成形模具设计 (41)4.6.1终成形凸模设计 (41)4.6.2终成形凹模设计 (42)4.7冷挤压模架设计 (43)4.7.1冷挤压模架设计的基本原则 (43)4.7.2模架的设计 (44)4.7.3其它零件设计 (46)第五章挤压模具零件加工工艺的编制 (51)5.1加工工艺编制原则 (51)5.2加工工艺的编制 (51)第六章总结及课题展望 (54)6.1本文工作总结 (54)6.2课题展望 (54)参考文献 (55)谢辞 (57)附录一：英文科技文献翻译 (58)英文翻译： (63)附录二毕业设计任务书 (67)冷挤压模具设计及其成形过程机械与电气工程学院机械设计制造及其自动化专业06城建机械乔红娇指导老师雷声第一章绪论挤压就是零件金属毛坯放在挤压模腔中，在一定温度下，通过压力机上固定的凸模或凹模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。
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二、反挤压凸模高度确定
• 反挤纯铝时 l/d≤7-10 • 反挤紫铜时l／ d≤5—6； • 反挤黄铜时l／ d≤4—5； • 反挤低碳钢时l ／d≤2．5—3 • 可用临界压杆 条件校核计算
三、反偏心方法、卸料方法
• 图12-26咬 住不变形区 减小失稳， 壁厚均匀； 图12-17工 作部分细长 过渡部分加 粗，加工卸 料槽；气孔 • 知识点：卸 料槽使用
六、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差： 公差居中原则即入体原则
• 1.保证外径时图a
• 2.保证内径时图b
• Δ可选0.75、0.9系数 • 公差可选IT7-9级
例题1确定挤压凹模尺寸公差
• 原则：入体原则模具尺寸浮动 范围必须在挤压件尺寸公差允 许范围内 0.04 • 书本A100=（100-0.2） ＝ 0 • 99.8 0.04 0 • 一般＝（100-0.75*0.2） 1/ 4*0.2 0.05 0 • ＝99.85 0 • 简便＝理想尺寸H7级公差 • ＝99.9 0.035 0 • 提问：如果挤压件是 φ100±0.2挤压凹模尺寸公差 如何？ φ100±0.2＝ φ100.20-0.4表达不同而已 • 知识点：公差转化方法
0 +0.055
• 一般＝（100-0.75*0.22）0+IT7＝99.8350+0.035 • 简便＝理想尺寸H7级公差＝99.890+0.035 • 判断：三种算法的区别？哪个更合理？余量及胀 形影响
（三）反挤压顶杆设计 图6-18
• 设计要点： • 支承部分的直 径应放大， • 大R或斜锥过渡， 间隙0.1mm ，
0.3
0 解：书本T70＝（70+0.18）0.036
例3如果是正挤压杆部直径φ100如何设 计正挤凹模工作带尺寸与公差？
• 原则：入体原则模具尺寸浮动范围必须在挤压件 尺寸公差允许范围内 • 查公差表11级φ100= φ1000-0.22 • 书本算法A100＝（100-0.22）0+0.22/4 ＝99.78
冲裁模结构剖视图
• 凸凹模 刃口棱 边尖锐; 板薄;模 板 HT200400;导 柱较细; 无应力 圈,单体 非组合
二、冷挤压模具还应当具有普通冲模的特点
• 1．工作部分(凸模、凹模与顶出器)应当有较高的 强度与较长的使用寿命 • 2．工作部分能简捷而可靠地固定在模架上； • 3．模具的易损部分拆换方便 • 4பைடு நூலகம்毛坯放置容易，在大量生产时有可能采用半自 动或全自动送料 • 5 完成的工件可以方便地卸出； • 6．模架能紧固地安装在压力机上 • 7．保证操作工人的安全， • 8 制造简单、成本费用低。
• •
第二节 反挤压模具工作部分设计 一、黑色金属反挤压凸模
一般斜角αB为5~9° 且<27° ,工作带h 2～3mm,支承部分 锥半角β15°连接 圆角r0.5～4 d’=0.5d 反挤压凸模的头部越 尖(即αB 超大)，变 形阻力越小，金属 的流动越快，挤压 件端面外塌，零件 的壁厚差也增大容 易使凸模在工作中 折断，一般斜角不 超过27° 判断：β＝0°即固 定部位直壁行吗？
• 知识点：导向；调心； 快换；半弹性卸件能 够快换就是通用模特 点 • 学会台阶式和销钉固 定式两种固定板固定 方式
小结
•
① ② ③ ④
挤压模具由五大机构组成:
固定机构---快换与专用 卸件机构---上卸料板与下顶件器 调心机构---可调式与固定式 导向机构---导柱导向与无导向 通用模与专用模的区别:不拆卸模具;凸凹模 快换 挤压钢与挤压有色金属模具区别:销固定与 台阶固定;凹模有多层应力圈与少无应力圈
同学们判 断右图有 哪些结构？
• 快换结构； • 半刚性卸件； • 导向结构
二、纯铝反挤压不可调整式通用模
特点：快换；全弹性 卸料；导向；不可 调式；壁厚薄0．07 毫米；模架采用一 级精度滑动配合 0.005～0．010；模 具装配时采用二类 工具 • 结构知识点：快换； 全弹性卸料；导向； 不可调式；
三、模具组成
1.导柱导套模板模柄 组成模架部分（别
偏移）
2.凸模凹模应力圈组 成工作部分（保证
形状尺寸）
3.固定板垫板组成固 定部分（模板别变形） 4.卸料板弹簧拉杆顶 杆组成卸料部分
（方便抓取）
5.紧固件螺钉螺母把 以上部分连接起来
第一节 反挤压模具结构 —、纯铝反挤压可调整式通用模
特点：快换；调 心；无导向；无 顶出机构；上下 有销钉紧固 概念：最大闭合 高度；装配图画 法不要一半起始 一半最终工作位 置 知识点：快换式 凸模固定结构； 凹模位置可调整 式；弹压卸料板 内的拼分卸件器 结构
第六章 冷挤压模具设计
一、比较冲裁模，冷挤压模具特点： (1)工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、 高耐磨性、快换性 (2)过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，而冲 头刃口尖锐 (3)挤压有预应力圈组合凹模，冲模无 (4)厚实的淬硬压力垫板和淬硬上下模板
（5）上下底板不能和冷冲模一样的采用铸铁材料， 必须采用足够厚度的中碳钢，保证刚性 (6)导向部分抗水平分力强，导柱导套粗大
例题2反挤压件要求内孔尺寸时凸模 的工作尺寸计算
• 0 • 一般T70＝（70+0.9*0.18）1/ 4*0.18 • 简便T70＝（理想尺寸） h7级公差 • ＝70.09 • 提问：如果挤压件是φ70 0 • 或 φ70 0.03 0.2 • 挤压凹模尺寸公差如何？ 0.3 0.2
四、反挤压凹模形式
比较：凹模1R处易开裂；凹模2底部25°斜度防开裂； 凹模3底部角处有一圈毛刺；凹模4寿命长，拼合面 宽3，其余间隙0.2；凹模5底部尖角；凹模6底部圆 角 • 1234凹模浅 无顶杆适合 有色金属毛 坯薄的挤压， 56厚壁高筒 黑色金属
五、反挤压凹模尺寸确定
• 原则：比毛坯高度 高，变形开始阶段 壁部与凸模间隙始 终要高于变形区 • 一般h1＝（ 0.71.0 ）D,D凹模口 直径； • 凹模孔壁斜度10～ 20′；可内斜、外 斜
三、纯铝反 挤压专用模
• 特点：壁厚 0.4 • 概念：通用模 与专用模区别 • 知识点：专用 模为卸件口部 尺寸唯一，凹 模凸模更换必 须卸掉销子螺 钉；固定板专 用
四、黑色金属 反挤压通用模
• 1.凸模的上端制成锥度， 用以扩大支承面积，并垫 以淬硬的垫板6。 • 2．黑色金属反挤压时，工 件容易卡在凹模内，上下 均需要卸出机构。3.调心 垫块，定位凸台，下模无 销钉；4导柱导套