冷挤压工艺 正挤压模具设计

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 (2)
四、冷挤压模具分类 (3)
五、冷挤压的特点 (3)
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 (5)
三、正挤压凹模 (6)
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 (9)
第四章听课感受及意见与建议 (10)
一、感受 (10)
二、意见和建议 (10)
参考文献 (10)
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。

三、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。

五、冷挤压的特点
1、节约原材料，生产效率高
冷挤压是少无切削加工工艺，与切削加工相比，节约原材料，同时，冷挤压是在压力机简单的往复运动中生产零件，生产效率高，比切削加工高30倍。

图1-1 正挤压图 1-2 反挤压图 1-3 复合挤
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。

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。

有的冷挤压件无需切削加工。

第二章模具工作部分设计
一、冷挤压模设计要求
1、模具应具有足够的刚度和强度，并且能在冷热交变应力的情况下，模具应保证正常工作，模具结构要合理，如采用组合式模具。

2、选用合适的模具材料，工作部分必须要有相当的韧性和耐磨性，几何形状及参数要合理、准确。

有利于毛坯塑性变形、降低单位挤压力。

尽量采用光滑圆角过渡，防止应力集中。

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。

二、正挤压凸模
1、如图2-1是正挤压凸模的各种型式。

图2-1
实心件正挤压凸模比较简单，可按图2-1(a)、(b)的型式设计。

(b)型端部的锥度有防止凸模纵向开裂的作用。

对正挤压空心件的凸模设计要特别注意。

纯铝空心件正挤压，可使用图(c)的整体式凸模。

对于挤压较硬的金属材料，特别是黑色金属的挤压，应采用图 (d)、(e)的组合式凸模。

(e)型组合式凸模与芯轴之间采用IT7级H7/k6过渡配合，芯轴与凸模本体之间没有相对滑动，在挤压过程中，芯轴受摩擦而产生很大的拉应力，因而仅适用于芯轴直径较大、或挤压材料不太硬、或摩擦系数较小的条件。

(d)型组合凸模、凸模孔与芯轴之间用IT7级间隙配合H7/h6。

挤压过程中由于摩擦力的作用，芯轴可随变形金属同时向下滑动，从而大大减弱了芯轴的受拉情况，避免芯轴拉断。

2、自行车前钢碗正挤压凸模尺寸设计
三、正挤压凹模
1、正挤压凹模有图2-3所示的几种结构型式。

图2-2
图2-3
凹模一般采用预应力的结构。

图2-3(a)是整体式凹模，这种凹模在使用中，直筒部分与锥角相交处产生应力集中容易开裂，所以常采用图2-3中的(b)、(c)及(d)等剖分式结构。

2、自行车前钢碗正挤压凹模尺寸设计
图2-4
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
本模具为空心件正挤压模，凸模由凸模芯、凸模套组成。

上顶料杆中部开有气孔。

下顶料杆靠托板托住，改变下顶料杆的长度可适用于顶出不同长度的工件。

图3-1
零件明细表
二、工作过程
本模具通过凸模与凹模将毛坯正挤成管状零件。

考虑到工件挤压后卡在凹模内，一副顶出装置，即由顶料杆和顶出板等将加工好的工件顶出。

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
[1] 贾俐俐主编. 挤压工艺及模具[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[2] 杨长顺. 冷积压模具设计[M]. 北京：国防工业出版社，1994.
[3] 翟德梅编. 挤压工艺及模具[M]. 化学工业出版社，2004.
[4] 吴诗编著. 温挤技术[M]. 北京：国防工业出版社，1979.
[5] 洪深泽. 挤压工艺及模具设计[M]. 北京：机械工业出版社，1996.。