冷挤压模的设计和分析
6.1冷挤压模具设计
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？
第五章冷挤压工艺及模具设计
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2020/12/11
第五章冷挤压工艺及模具设计
冷挤压工艺及模具设计
•5.1 冷挤压工艺
•5.2 冷挤压模具设计 • •5.3 冷挤压模的典型结构
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第五章冷挤压工艺及模具设计
冷挤压工艺及模具设计
•5.1 冷挤压工艺
• 冷挤压是一种先进的少无切削加工工艺之一。它是在 常温下，使固态的金属在巨大压力和一定的速度下，通过模 腔产生塑性变形而获得一定形状零件的一种加工方法。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。
• (3) 冷挤压的变形方式 在变形程度相同的条件下， 反挤压的力大于正挤压的力。反挤压的许用变形程度比正挤 压小。
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第五章冷挤压工艺及模具设计
冷挤压工艺及模具设计
• (4) 毛坯表面处理与润滑 毛坯表面处理越好，润滑 越好，许用变形程度也就越大。
• (5) 冷挤压模具的几何形状 冷挤压模具工作部分的 几何形状对金属的流动有很大影响。形状合理时，有利于挤 压时的金属流动，单位挤压力降低，许用变形程度可以大些。
第五章冷挤压工艺及模具设计
冷挤压工艺及模具设计
•5.1.4.2 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。不同材料有不同的许用变形程度。在工艺上， 每道冷挤压工序的变形程度应尽量小于许用值，使模具承受 的单位挤压力不超过模具材料许用应力（目前一般模具材料 的许用应力为2500～3000N/mm2），确定许用变形程度数值 是冷挤压工艺计算的一个重要依据，因为冷挤压许用变形程 度的大小决定了制件所需的挤压次数。若计算出的冷挤压变 形程度超过许用值、则必须用多次挤压完成，以延长模具寿 命，避免损坏模具。
冷挤压模具制造的原理
冷挤压模具制造的原理
冷挤压模具制造的原理是利用冷挤压工艺将金属坯料置于模具中，在外力的作用下，通过模具的逐渐收紧、变形，使金属坯料获得所需的形状和尺寸。
具体原理如下：
1. 坯料加载：将金属坯料置于模具中，通常是在室温下进行。
2. 模具设计：根据产品的形状和尺寸要求，设计制造适合的模具。
3. 模具收紧：施加适当的压力，使模具逐渐收紧。
收紧过程中，金属坯料的截面积逐渐减小，同时产生塑性变形。
4. 金属流动：在模具的约束下，金属坯料开始发生塑性变形，流动到模具的缝隙中并填满形状。
5. 长度控制：通过模具的收紧，控制金属坯料的流动长度，使其达到所需的尺寸。
6. 卸载和加工：在冷挤压完成后，卸载产品，并进行必要的后续加工，如去毛刺、切割等。
总的来说，冷挤压模具制造的原理是通过模具的逐渐收紧，将金属坯料塑性变形，
并使之填满模具的形状和尺寸要求。
这种制造方法能够在室温下完成，具有高效、节能、精度高等优点，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等行业。
冷挤压工艺及模具设计
冷挤压工艺及模具设计
5.1.1 冷挤压的分类 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5-1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5-2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；
h0 V坯 。 F0
（5-2）
冷挤压工艺及模具设计
5.1.3.2 坯料的制备
冷挤压坯料制作要求十分细致、严格，有一定的平面度， 表面粗糙度、精度要求。可采用剪切加工、板料落料加工、 切削加工及其它特殊方法加工，毛坯的上、下端面必须平整。
5.1.3.3 毛坯的软化热处理 对毛坯进行软化热处理的目的是降低材料硬度，提高塑 性，得到良好的金相组织，消除内应力，以降低材料的变形 抗力，提高模具的寿命和零件质量。
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。
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。
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。
冲压工艺学 第五章 冷挤压工艺及模具设计
240 250 210 165 活塞最 大行程/ mm
620 1020 330 380 机床工 作空间 高度/mm
100 40 100 100 最大工 作压力 /MPa
800 750 500 360 活塞直 径/mm
50000 30000 20000 10000 公称挤 压力/kN
表5-4 冷挤压专用液压机主要技术规格 表5-3 材料单位挤压应力q的值 材料的抗拉强度/ （N/mm2） 单位挤压应力 /MPa 1500～2000 250～300 2000～2500 300～500 2500～3000 500～700 3000～3500 700～800 3500～4000 800～900
(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。
P KqF 10000
(5-1)
式中
P ——挤压应力，kN； K ——安全系数，取1.2；
F ——型腔在挤压方向上的投影面积，mm2； q ——单位挤压力,。见表5-3。
10 7 4 总功率 /kw
0～0.08 0～0.1 0～0.1 0～0.2 工作行程 速度 /(mm·s-1)
2 4.25 4.25 活塞空 行程速 度/mm/s
表5-1 碳素钢及低合金钢的许用变形程度 材料牌号 10 15 35 45 15Cr 34CrMo 反挤压εF 75～80 70～73 50 40 42～50 40～45 正挤压εF 82～87 80～82 55～62 45～48 53～63 50～60
外管冷挤压工艺方案分析及模具设计
连接外管挤压成形工艺分析及模具设计湖南工业大学机械工程学院材料成型061班：余海洋指导老师：金仁钢摘要：探讨了连接外管冷挤压工艺的可行性，通过对产品零件图、挤压材料的成形性能的分析,制定了几种工艺方案并进行分析比较，从而实现了工艺方案的优化。
在此基础上，完成了对连接外管冷挤压模具的设计。
关键词：（紫铜）连接外管；冷挤压；模具设计Cold extrusion process and design of die for copperconnecting the outer tube(Material Shaping and Control Engineering 061，Mechanical School ,HunanUniversity of Technology :Y u Hai-yang. Instructor: Jin Ren-gang) Abstract: The feasibility of extrusion forming of connecting the outer tube was discussed in this article. With the analysis of several technological programs and extrusion forming properties of the material, the optimal plan was madeand selected, the technological process was determined. Based on thepre-discussion, the extrusion die was designed.Key words: Copper connecting the outer tube; cold extrusion; die design1 引言冷挤压是指在室温下，利用压力机的简单往复运动，使放在冷挤压模腔内的金属毛坯，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定机械性能的挤压件。
冷挤压模具设计
冷挤压模具设计冷挤压模具设计是制造高精度零件的重要技术之一。
本文将详细介绍冷挤压模具设计的基本原理、设计流程、常见问题及解决方案等内容，以帮助读者更好地理解和应用该技术。
一、基本原理冷挤压是利用压力将金属材料挤出成形的一种加工方法。
其中，模具是冷挤压技术中至关重要的工具，决定了成品质量和生产效率。
因此，冷挤压模具设计的质量和精度直接影响到成品的质量和生产成本。
基本原理上，冷挤压模具即将金属渐进挤出，使其通过一组具有特定几何形状的孔道。
钢料在配有专用设备的机器中加热，经过一道或多道模压工序，最终成形，如螺母、螺栓、垫圈、铆钉等。
二、设计流程1、确定零件的尺寸与形状。
了解产品及主要特征，对某些铝合金、镁合金等特殊材料使用规范与制造规程的要求。
2、绘制图纸。
绘制出产品的三维模型图，确定毛坯的尺寸、形状和突出部位，以确保设计的模具能够满足产品的需求，并考虑一些细节问题，如材料规格、模具磨损和抵抗压塑性强度的能力等。
3、确定模具类型。
根据产品的尺寸、形状和工艺要求，确定冷挤压模具的类型。
常用的冷挤压模具包括拉伸模、挤压模、钝化模、套筒模等。
4、设计模具的结构。
设计模具的结构时，需要考虑到模具主体的结构、腔体形状、孔形结构等几个方面，还需要根据压力、预压、挤出量等要素，确定可承受的载荷。
同时，还需要考虑一些实际运用中需要注意的问题，例如设定模具配合公差、调整模具的开合间隙、设定模具的定位和定向等。
5、制作模具样品。
样品制作过程中，需要考虑到模具结构的合理性，以及各种元素的配合度。
制作完成后，需要进行模具的调试、试胶、实验成型等环节，进行逐渐的调整和完善。
三、常见问题及解决方案1、模具寿命不够长。
在设计时应考虑模具的材质和硬度，通过表面热处理、高频淬火、氮化等方式进行强化处理，以延长模具的使用寿命。
2、模具容易出现磨损或变形。
在制作过程中，要合理设定模具的使用寿命，并且需要根据产品的多重要素，优化模具的设计结构，来提高其使用的稳定性。
(完整版)冷挤压模具设计及其成形过程_毕业设计
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 (5)1.2选题依据和设计主要内容 (7)1.2.1毕业设计（论文）的内容 (7)1.2.2 毕业设计（论文）的要求 (7)第二章冷挤压工艺设计 (8)2.1挤压工艺步骤 (8)2.2工艺设计步骤 (10)2.2.1计算毛坯的体积 (10)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 (12)2.2.5确定挤压次数 (12)2.2.6工序设计 (12)2.2.7工艺方案确定 (20)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 (26)4.1冷挤压模具设计要求 (28)4.2凸模设计依据 (29)4.3冷挤压组合凹模设计依据 (31)4.4凸模设计 (37)4.4.1镦平凸模设计 (37)4.4.2凹模设计 (38)4.5预成形模具设计 (41)4.5.1预成形凸模设计 (41)4.5.2预成形凹模设计 (42)4.6终成形模具设计 (44)4.6.1终成形凸模设计 (44)4.6.2终成形凹模设计 (45)4.7冷挤压模架设计 (46)4.7.1冷挤压模架设计的基本原则 (46)4.7.2模架的设计 (47)4.7.3其它零件设计 (48)第五章挤压模具零件加工工艺的编制 (53)5.1加工工艺编制原则 (53)5.2加工工艺的编制 (55)第六章总结及课题展望 (58)6.1本文工作总结 (58)6.2课题展望 (59)参考文献 (59)附录一：英文科技文献翻译 (62)英文翻译： (67)附录二毕业设计任务书 (72)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。
内齿轮冷挤压参数优化设计及模具磨损分析
技 术纵横
轻 型汽车技 术
２ １ （ ） ２０ ０ １ ４ 总 ６
内齿轮冷挤压参数优化设计及模具磨损分析
葛如海 张瑞妍
（ 苏大学汽 车 与交 通工程 学院 ） 江
摘
要
将 正交试验 设计 方法和 冷挤压数 值模拟 方 法相结合 ，评估 了冷挤 压过程 中参 数 ： 凹
模锥 角、 擦 系数 和挤 压速度 对成形 力 的影 响 ， 摩 并确定 最优 的 工 艺参数 组合 。 以汽车减速 轴 为例 ， 分组 建 立 了冷挤 压件 和模 具 的有 限元模 型 ， 用正 交试验 方 法进 行分 组仿 真 分 运 析 ， 过 对轴 向挤 压 力数 据 的 方差 分析 ， 定 最优 的 工 艺参数 组合 ， 通 确 并根 据优 化 后 的参
５ 】
。
综合 以上 的考虑 ， 确定 减速轴 的材料 为 ２Ｃ 。 ０ ｒ ２Ｃ 是合金 结构 钢 ， ０ｒ 其主要 的 化学 成分 和机 械
性 能如表 １表 ２所示 。 、
图 １ ２ ５减 速轴 ７ 表 １ ２ Ｃ 化 学 成 分表 ０ｒ
由图 １ 以看 出 ， 可 减速 轴一 端属 于轴杆类 零件 ，
作 用 的试验 。两个 因素 的交 互作 用 当作一个 新 的因 素， 占用 一列 ， 为交互 作 用列 ； 水 平交 互作 用 列 为 二
一
２Ｃ ８０ ０ｒ ８
水 水 ８ ０ 或 ２Ｈ Ｏ ０ Ｄ 、 油 空 气
１ ５
４５ ．
２２ 冷 挤压工 艺 ．
２ ５减速 轴冷 挤压 加工 工艺 的设 计 关键 在 于 内 ７
为 了更 清 楚地 表达 正 交试 验 的设 计 方法 ， 一般
ｍｍ）
冷挤压工艺和模具设计说明书模板
冷挤压工艺及模具设计
5.2 冷挤压模具设计
5.2.1 冷挤压模的特点
由于冷挤压时，单位挤压力较大，因此冷挤压模具的强 度、刚度及耐用度等方面其要求都比一般冲模高，它与一般 普通冲模相比，主要有以下特点： 1．模具的工作部分与上、下底板之间一般都设有足够 的支承面与足够厚度的淬硬垫板，以承受很大的压力，减少 上、下底板上的单位压力。
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。不同材料有不同的许用变形程度。在工艺上，每 道冷挤压工序的变形程度应尽量小于许用值，使模具承受的 单位挤压力不超过模具材料许用应力（目前一般模具材料的 许用应力为2500～3000N/mm2），确定许用变形程度数值是 冷挤压工艺计算的一个重要依据，因为冷挤压许用变形程度 的大小决定了制件所需的挤压次数。若计算出的冷挤压变形 程度超过许用值、则必须用多次挤压完成，以延长模具寿命， 避免损坏模具。
冷挤压工艺及模具设计
3．复合挤如图5-3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。
图5-1 正挤压图
5-2 反挤压图
5-3 复合挤
冷挤压工艺及模具设计
程度。
冷挤压工艺及模具设计
4.1.4.1 变形程度的表示方法 变形程度是表示挤压时金属塑性变形量大小的指标，其 最常用的表示方法有两种：截面收缩率和挤压面积比。 (1) 截面收缩率 式中
冷挤压模具的结构分类与设计(
冷挤压模具的结构分类与设计(冷挤压模具是用于制造金属材料中凸台、凹槽、型材等形状的模具。
冷挤压是一种用压力将金属材料挤压成希望得到的形状的加工方法，其工艺和设备相对简单，成本低，可以制造出高强度和高精度的零部件，因此被广泛应用于汽车、航空航天、电子、军工等行业。
冷挤压模具的结构主要包括模具座、模具坯料导向器、模具上下模、模具磨床、模具中心销等几个部分。
模具座是支撑和固定模具的基础，其通常由底板和护板组成。
模具座上部设有导向器，用于引导坯料进入模具。
模具上下模是冷挤压模具的主要部分，通过在模具中心销的作用下上下开合，实现模具内坯料的挤压成型。
模具磨床主要用于修磨模具的工作面，并确保模具上下模的平行度。
模具中心销则是用于固定模具上下模的位置，以确保模具挤压工艺的精度。
1.封闭型模具：模具上下模的结构封闭，适用于对形状和尺寸要求较高的零部件的生产。
封闭型模具具有较高的工艺要求，但可以制造出更高精度的零部件。
2.开放型模具：模具上下模的结构相对开放，适用于要求不太高的形状的零部件的生产。
开放型模具结构相对简单，制造成本低，但精度相对较低。
3.多工位模具：模具上设有多个工作位置，可同时进行多个零件的挤压成型，提高生产效率。
多工位模具通常应用于批量生产的场合。
1.材料选择：模具材料应具有良好的耐磨性、强度和韧性，常见的模具材料有工具钢、硬质合金等。
根据具体的工艺要求，还可以进行表面硬化处理。
2.结构设计：结构设计应根据零件的形状和尺寸来确定。
模具的结构应尽量简单，以便于制造和维护，同时还需要考虑模具的强度和刚度。
3.工作面设计：工作面需要考虑零件的形状和尺寸，工作面的形状应尽量与零件的形状相匹配，以确保成型质量。
4.导向装置：导向装置用于引导坯料进入模具，并确保上下模的相对位置的准确性。
导向装置应结构简单，操作方便。
5.挤压力的确定：挤压力的大小直接影响到成型质量和模具的寿命。
挤压力的确定需要考虑零件的形状和尺寸，以及材料的性能。
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
套筒扳手冷挤压工艺及模具设计
套筒扳手冷挤压工艺及模具设计一、引言套筒扳手是一种常见的手工工具，广泛应用于机械加工、维修等领域。
冷挤压技术是一种高效、精确的金属成形工艺，可用于生产套筒扳手。
本文将介绍套筒扳手的冷挤压工艺及模具设计。
二、冷挤压工艺2.1 工艺概述套筒扳手冷挤压工艺是通过将金属材料塑性变形成扳手的形状。
该工艺具有高效、节能、成本低等优点，能够满足大批量生产的需求。
2.2 工艺步骤套筒扳手冷挤压的工艺步骤如下：1. 材料准备：选择适合的金属材料，如碳钢、合金钢等。
2. 模具设计：设计套筒扳手的模具，包括挤压模、顶针等。
3. 材料预热：将金属材料进行适当的预热，以提高挤压性能。
4. 挤压成形：将预热后的金属材料放入挤压模中，施加压力使之变形。
5. 冷却处理：将挤压后的工件进行冷却处理，以提高强度和硬度。
6. 表面处理：对冷却后的工件进行表面处理，如镀层、热处理等。
7. 检验包装：对最终成品进行检验，合格后进行包装。
2.3 工艺参数套筒扳手冷挤压的工艺参数包括：挤压压力：根据材料的性质和形状要求确定合适的挤压压力。
挤压速度：控制挤压过程的速度，以保证工件的质量。
模具温度：根据材料的热处理要求，调整模具的温度。
冷却时间：冷却处理的时间要足够，以保证工件的性能。
三、模具设计3.1 模具类型套筒扳手冷挤压的模具主要包括挤压模和顶针两种。
挤压模：用于将金属材料塑性变形成工件的形状。
顶针：用于支撑和定位金属材料，在挤压过程中起到辅助作用。
3.2 模具材料套筒扳手冷挤压的模具材料需要具备高强度、耐磨损和耐腐蚀等特性。
常用的模具材料包括工具钢、合金钢等。
3.3 模具结构套筒扳手冷挤压的模具结构应满足以下要求：1. 确保工件的尺寸精度和表面质量。
2. 提高生产效率，减少模具更换次数。
3. 方便模具的制造和维修。
3.4 模具设计要点在套筒扳手冷挤压的模具设计中，需要考虑以下要点：1. 模具选择合适的材料和热处理工艺，以提高使用寿命。
2. 设计模具的结构合理，易于拆卸和安装。
冲压工艺与模具设计第 6章 冷挤压工艺与模具 设计
A0 挤压变形前毛坯的横断 面积（ mm 2 ) A1 挤压变形后毛坯的横断 面积（ mm 2 )
2）挤压比：
A0 G A1 A0 0 Ln A1
3）对数变形程度：
２.冷挤压许用变形程度 挤压的许用变形程度:模具强度允许的条件下一次挤 压的变形程度. 影响因素： 挤压材料的力学性能、模具强度、挤压变形方式、毛 坯表面处理、润滑等。 挤压（如图6.1.10） 、反挤压（如图6.1.11）分别表 达了毛坯材料硬度与许用变形程度的关系。曲线由实验测 得，其试验条件是： 毛坯的相对高度 h0 / d0 1 毛坯经退火软化、表面 磷皂化处理 .
第 6 章 冷挤压工艺与模具 设计
6.1
冷挤压工艺的分类及挤压金属的变形特点
6.2
冷挤压原材料与毛坯的制备 冷挤压力的确定 冷挤压的工艺设计
6.3
6.4
6.5
冷挤压模具设计
冷挤压是在室温将毛坯放入模具型腔，在强大压力和 一定速度作用下，迫使金属从形腔中挤出而获得一定形状、 尺寸和力学性能的制件。 主要的优点： 1）因在冷态下挤压成形，挤压件质量好、精度高、其 强度性能也好； 2）冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料； 3）冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高； 4）可以加工其它工艺难于加工的零件
6.1.2
冷挤压金属的变形分析
1. 正挤压变形分析 正挤压实心件的金属流动网格图（如图6.1.5) 正挤压时坯料大致分为： 变形区、不变形区（又分为待变形区、已变形区） 和死角区。（如图6.1.6a） 变形区的应力应变关系（如图6.1.6b）单元体所示。 挤压时变形区的应力状态是三向受压。其变形是两向 收缩、一向伸长的应变状态.
特殊要求: 1）要求设备吨位较大 冷挤压的变形抗力大，单位挤 压力可能高达 2）对模具要求高 冷挤压力时常接近甚至超过现有模 具材料的抗压强度，所以对模具材料要求很高.
制件冷挤压工艺参数设计
制件冷挤压工艺参数设计制件冷挤压工艺参数设计引言：制件冷挤压是一种常用的金属成形工艺，它通过将金属坯料置于挤压机中，施加压力，使金属坯料流动并填充模具腔，最终得到所需形状的零件。
该工艺具有高效、节能、材料利用率高等优点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
而制件冷挤压工艺参数的设计对于产品质量和生产效率具有重要影响。
本文将介绍制件冷挤压工艺参数设计的基本原理和方法。
一、制件冷挤压工艺参数的基本原理1. 挤压力：挤压力是制件冷挤压过程中施加在金属坯料上的压力，它直接影响到金属坯料的变形和填充性能。
挤压力的大小需要根据具体的材料和形状来确定，一般应控制在适当的范围内，过大会导致金属坯料流动不畅，过小则会影响成形质量。
2. 挤压速度：挤压速度是指金属坯料在挤压机中的运动速度，它决定了金属坯料的流动性和填充性能。
挤压速度过快会导致金属坯料的塑性流动不够充分，容易产生气泡和缺陷；挤压速度过慢则会增加生产周期和能耗，降低生产效率。
3. 模具温度：模具温度是指挤压模具的工作温度，它影响到金属坯料的流动性和成形质量。
模具温度过高会使金属坯料过早软化，流动性增加，但容易产生表面气泡和裂纹；模具温度过低则会导致金属坯料的流动性不足，填充不完整，影响成形质量。
二、制件冷挤压工艺参数的设计方法1. 实验设计法：通过实验方法，对不同的工艺参数进行试验，然后根据试验结果来确定最佳的工艺参数组合。
实验设计法可以有效地降低试验成本和周期，提高试验效率。
2. 数值模拟法：利用有限元分析软件对制件冷挤压过程进行数值模拟，通过改变工艺参数的数值来观察其对成形质量的影响。
数值模拟法具有成本低、周期短、结果可靠等优点，可以提供参考的工艺参数范围。
3. 经验公式法：根据以往的制件冷挤压经验，总结出一些经验公式，通过计算来确定工艺参数。
经验公式法简单易行，适用于一些常见的制件形状和材料，但对于复杂的情况可能不够准确。
三、制件冷挤压工艺参数设计的注意事项1. 考虑材料的特性：不同的金属材料在制件冷挤压过程中的流变性能和变形行为不同，因此在选择工艺参数时要考虑材料的特性。
挤压第五章 冷挤压加工工序的设计
一、正挤压件的一次成形范围
图5-9 正挤压件的典型形状 a)正挤压实心件 b)正挤压空心件
二、反挤压件的一次成形范围
1.孔的深度h 为保证反挤压凸模在挤压过程中不失稳，孔深h应受凸模长径比的限制。 2.壁厚s0 杯壁越薄，反挤压变形程度越大，所以s0受材料的许用变形程度的限制。 3.底厚s1 底厚s1过小，除了引起挤压力急剧上升以外，还可能在底部转角处引起缩 孔缺陷。 4.内孔径d1 为了保证反挤压时不超出模具的许用单位压力，根据反挤压单位压力与 变形程度的关系，内孔径的一次成形范围应受最小和最大许用变形程度的限制。 5.阶梯孔杯形件的小孔长径比h2/d2 带阶梯内孔杯形件反挤压时(图5-10b)，凸模工 作带会加长，成形压力随之加大，凸模寿命就会大大缩短。 6.凸模锥顶角αB 采用平底凸模时，挤压力较大，一般在挤压黑色金属时，凸模锥顶 角αB取7°～27°；挤压铝、铜等有色金属时，αB取3°～25°。 7.圆角半径 反挤压外圆角半径R和内圆角半径r一般与零件的圆角半径相同。
(1)锥形问题
图5-4 锥形件的冷挤压 a)圆筒件中间工序 b)工件
(2)阶梯形
图5-5 实心阶梯形件
(2)阶梯形
图5-6 空心阶梯形件 a)工件 b)中间工序
(3)避免细小深孔
挤压直径过小的孔或槽是很困难的，也不经济， 应尽量避免。此外，带有侧孔、沟槽及螺纹等 均不宜用冷挤压方法成形，而要用机械加工的 方法来制造。
一、正挤压件的一次成形范围 二、反挤压件的一次成形范围 三、复合挤压件的一次成形范围 四、减径挤压的一次成形范围 五、镦挤复合工艺的一次成形范围 六、镦挤联合工艺设计 七、镦粗工艺
一、正挤压件的一次成形范围
1.坯料长径比h0/D 正挤压时，毛坯长径比过大，会加大摩擦阻力，增大挤压力。 2.正挤压实心件杆部直径d d过小，变形程度会超出许用变形程度。 3.余料厚度h1 h1值过小，单位挤压力会急剧增加，对于实心件挤压还会出现缩孔缺 陷。 4.凹模锥角α α是影响挤压件质量与单位挤压力的主要因素之一。 5.圆角半径 R一般取为3～10mm，r为0.5～1.5mm。
冷挤压模具设计
(6)模具工作部分与上下模板之间要设置淬硬压力垫板，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)上下模板应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。
第六章 冷挤压模具设计
2、组成 典型的冷挤压模具由以下几部分组成： 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、模口、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。
第六章 冷挤压模具设计
二、冷挤压模具分类
冷挤压模具有多种结构形式，可根据冷挤压件的形状、尺寸 精度及材料来选择合适的模具结构形式。 (一) 按工艺性质分类
正挤压模：
反挤压模：
复合挤压模：
镦挤压模：
第六章 冷挤压模具设计
1、正挤压模
图6-1为实心 件正挤压模。
第六章 冷挤压模具设计
图6-2为空心件正挤压模(坯料为黑色金属)。
图e为浮动式凸模，其在芯棒上部放一弹簧，在挤压中芯棒受拉，弹簧被压缩， 可以克服更大的拉力，能有效地防止芯棒拉断。这种凸模可以用于材料硬度和摩 擦力比较大的黑色金属挤压。
为了防止芯棒拉断及卸料方便，芯棒一般做出10’~30’的斜度。
第六章 冷挤压模具设计
2、正挤压凸模尺寸参数设计 凸模各部分尺寸参数见表6-1。
第六章 冷挤压模具设计
第二节 模具工作部分的设计
冷挤压模具工作部分是指凸模、凹模、顶杆等在挤压时直接 参与挤压过程的一些零件。 一、正挤压模具工作部分零件设计 (一) 正挤压凸模
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摘要：本文以气门顶杆为例介绍了冷挤压模的制作和成形工艺，通过对毛坯尺寸、挤压件的变形程度的计算，详细讨论了冷挤压模结构及模具设计要点，最后阐述了采用冷挤压模制作各类零部件的好处。
关键词：气门顶杆冷挤压模模具结构
一、引言
冷挤压属于立体压制中的一种比较先进的加工方法，它只需要一副模具就可以加工底和壁厚不同、高度和直径之比很大的圆形件或其他各种形状的不同零件。
这种加工方式的优点在于其尺寸精度较高、表面粗糙度值比较小、力学性能较好。
以图1的气门顶杆零件为例，其材料为20钢，原先是采用的切削加工方法成形，这种方式的生产工艺比较复杂，生产效率也比较低同时成品零件的力学性能也不高。
因此采用冷挤压的加工工艺生产出来的零件就能比较好的符合各种要求。
经过分析该零件的冷挤压工艺具体流程是：先制作毛坯，然后退火、酸洗以及磷化处理，最后进行皂化润滑和发挤压成形。
二、气门顶杆冷挤压模的工艺设计
1.毛坯尺寸的确定
因为在实际制作过程中有可能会有挤压件顶端不平齐的现象，所以在工件的顶端要留出修边余量，取，图2就是气门顶杆挤压件。
冷挤压模具的寿命及其纤维方向的改善都与毛坯的形状和尺寸有着密切联系。
通过对气门顶杆的形状特点以及毛坯的定位和成形便利程度的分析，发现使用圆柱形毛坯比较合适。
挤压件毛坯体积的计算是根据制件体积与毛坯体积相等的规则来进行的。
通过计算毛坯体积可得：
为了使得毛坯放入凹模型腔内更加的方便，同时使得模具的磨损减少到最低，进一步提高零件的表面质量，一般凹模型腔尺寸要比毛坯的外径要大，相对于反挤压件来说，凹模型腔尺寸要比毛坯尺寸大0.5mm左右。
根据这样的原则我们可以计算出毛坯的外径；
毛坯长度为：
经过试验验证，最终将毛坯的实际尺寸确定为，如图3所示。
2.关于冷挤压件的变形程度分析。
冷挤压件的变形程度指的就是材料在冷挤压时其塑性变形量的大小。
冷挤压件的变形抗力是和其冷挤压时的变形程度成正比的，但是当冷挤压压力大于模具钢所能承受的单位挤压力时，模具的使用寿命会受到影响，甚至有可能造成模具的损坏。
而实际的生产生活中大多采用断面缩减率来表示：
上式中：――断面缩减率；――毛坯在变形前的横截面积，――挤压件在变形后的横截面积，mm2。
20钢反挤压的需用变形程度是68%--78%，则通过一次挤压可使得该气门顶杆成形。
3.关于冷挤压力的确定。
在校核凸模强度和选用设备时一般都是以冷挤压力作为依据的，而对于冷挤压力的计算则通常采用图算法和经验公式法这两种方式，这其中经验公式法具有计算精度高和应用方便的特点。
那么计算冷挤压力的经验公式如下：
；该公式中：p表示的是挤压力，n；a表示的是凸模工作部分的横断面积，；z表示的是模具形状因数；n指的是挤压方式以及变形程度修正因数；sb表示的是挤压前材料抗拉强度mpa。
经过测算各个参数的数值为：，记过计算可以得到p=691kn。
在实际的生产中还应该考虑挤压力还会受到各种材质的软化、表面润滑处理的质量等因
素的影响，所以在对挤压设备进行选择时，应该在计算出来的挤压力基础之上再乘以安全系数1.3.因此选用的型号为yf32-100a的液压机其标称压力为1000kn。
4.关于毛坯的预处理。
根据冷挤压工艺的设计要求，毛坯要经过预处理才能进行冷挤压变形，这些预处理包括软化处理、表面处理以及润滑处理。
4.1软化处理。
在冷挤压前对材料进行软化处理的目的在于提高材料的可塑性、降低变形抗力以及消除内应力，一般采用的方式为软化退火处理。
进过软化退火处理后的毛坯其硬度一般都在110―120hb。
4.2表面处理。
在气门顶杆冷挤压成形过程中，材料的变形量比较大，因此需要对毛坯表面进行很好的处理。
一般的毛坯处理过程包括：将表面缺陷去除，然后进行清洁、去脂以及清洗，第三步为将毛坯表面的氧化层去除，最后进行磷化处理。
4.3润滑处理。
为了使得毛坯与模具间的摩擦力降低到最小值，变形抗力和变形功也得到最大限度的减少，并提高模具的使用寿命，就必须对经过表面处理后的毛坯进行润滑处理。
一般采用皂化处理的方式进行毛坯的润滑处理。
三、冷挤压模具的设计重点
首先，一定要保证凸模的工作端面加工成与气门顶杆内底面相同的形状。
由于气门顶杆的内腔比较的深，为了使得凸模的强度得以加强，要将工作段上的直径进行加粗处理同时铣出三条卸料槽，有效保证三个内爪形的卸料圈进行卸料。
其次，一定要确保在气门顶杆冷挤压时其单位挤压力达到2200mpa，为了使得凹模强度得以加强，同时降低凹模的制造成本，进一步延长模具的使用寿命，一般采用三层应力组合凹模结构。
最后，为了确保坯料的放置以及工件的取出有充足的空间而又不至于使得凸模的长度增加，同时还要保证工件从凸模上卸下时有足够的卸料力，要将弹性卸料装置引进到模具中来。
四、总结
与传统的切削加工生产气门顶杆相比，采用冷挤压工艺生产气门顶杆既改善了气门顶杆的力学性能，有使得生产效率得到大幅度提升，同时还在很大程度上减少了原材料和能源的消耗，其经济效果特别显著。
因此，冷挤压工艺在各类零配件生产中具有很强的推广意义。