吉林大学冷挤压课件6

二、冷挤压模具的分类
（一）按工艺性质 1.正挤压模 2.反挤压模 3.复合挤压模 4.镦挤模
1)正挤压模 该模具采用带有导柱导 套导向的通用模架，如 果更换工作部分的零件 还可用于反挤压或复合 挤压。顶件部分采用由 件l、2、3、4组成的可 调式拉杆，以便于随时 调整顶杆5的行程长度。 凸模6采用外加活动式 护套7，以利于加强凸 模的强度和稳定性。此 外，当该通用模架用于 反挤压或复合挤压时， 更换合适的护套可同时 兼作卸件用。
(3) 端面受力较大，为防止弹性变形，顶出杆端面 不能做成平面。而应做成圆锥面，中心处高出量 △取(0.05～0.1mm)。
(4) 支承部分直径d要大于d１。
二、正挤压模具工作部分设计
（一）凸模设计 凸模主要作用是传力
图a用于正挤压实心件 和带凸缘的空心件 图b~e用于正挤压空心 件,其中b为整体式，c、 d、e为组合式
(1)上压力板5与上底板7、凸模2的接触面以及下压力板19与 下底板13、凹模18的接触面的平行度在25mm范围内皆不超出 0.002mm。这些接触面与轴心线的垂直度不得超过0.01mm。 (2)模柄1与上底板7、上压力板5与上底板7、固定环6与上底 板7、压环4与固定环6、凸模固定圈3与压环4、凸模2与凸模固 定圈3、外加强圈16与下底板13、顶出杆21与凹模18、导套8 与上底板7、导柱9与导套8等圆周方向配合面上，要求各个零 件本身的同轴度不得大于相应处公差的1／3—1／40。 (3)凸模2与凸模固定圈3、顶出杆21与凹模18、导柱9与导套 8等配合荐用基孔制间隙配合H7/h6。 (4)上压力板5与上底板7、固定环6与上底板7、压环4与固定 环6、外加强圈16与下底板13等配合荐用基孔制过渡配合 H7/js6。 (5)导套8与上底板7、导柱9与衬套12、衬套12与下底板13等 配合面荐用基孔制过盈配合H7/u5～6或H7/s6。
5)套筒式导向冷挤压模 该模具引导部分较长，导 向精度优于模口导向的挤 压模，但加工较复杂，制 造精度要求较高，所需压 力机的闭合高度也较大， 目前应用不广。该模具的 凸模采用浮动式的结构， 以消除压力机的导向误差， 保证凸模上下移动时不易 被卡死。卸件部分采用外 加弹簧由三块组成的可分 式卸件环。
冷挤压模具是在极其恶劣的条件下工作的， 单位挤压力高达2000~2500Mpa，在连续工作条 件下变形热与摩擦热可使模具温度高达300℃左 右，同时模具还要经受流动金属的强烈冲刷，因 此，模具工作部分材料应具备高硬度、高强度、 高耐磨性、一定的韧性以及良好的热硬性、热稳 定性、耐疲劳性等性能。
正挤压凸模设计计算表
名称 芯棒直径d2
芯棒长度l
设计计算 按空心件孔径尺寸计 算
空心件毛坯高度+凹模 工作带高度
凸模工作部分高度h
凸模工作部分直径d
挤压工作行程+卸件板 厚度+10mm
按挤压凹模腔直径计 算 配合关系为基孔制间 隙配合 (1.2~1.4)d (1.8~2.0)d (0.3~0.5)d (0.5~1.0)d
3.设计时应注意的问题
1.为了提高凹模强度，凹模应采用组合式结。 2.加强圈的布置应注意加强成形部分。 3.加强圈与内层凹模下底面不应在同一平面。 4.凹模型腔过渡圆角处应设有足够大的圆角半径。
4.凹模型腔尺寸计算表
名称
设计计算
凹模型腔内径D 凹模型腔高度H2
2～3mm h0=+h+r+(2～4)mm 其中h0——毛坯高度 h——凸模工作带高度 等于顶出杆直径
3）复合挤压模 当挤压件卡在反向 凸模6、凹模3内时， 可由安装在上模板 1上的反向拉杆7， 带动顶板5、套筒 式顶出器4，推动 挤压件而实现顶出。 由于该挤压件的反 挤成形部分高度较 小，且凸模锥顶角 较大，一般不会卡 在凸模2上，故可 以不设计卸件装置。
1上模板2凸模3凹模4顶出器5顶板6反向凸模7反向拉杆
（三）模具封闭高度
模具闭合高度是指模具在最低工作位置时，上下模座间距 离。 模具闭合高度h应介于压力机最大装模空间Hmax与最 小装模空间Hmin之间，一般为 Hmax-5mm≥h ≥ Hmin-10mm 若模具闭合高度小于压力机的最小装模空间，可以增设或加 厚垫板； 如果压力机的装模空间不足时，可除去压力机上的垫板或换 用薄垫板。
凸凹模模口导向，对压力机及模具加工要求高。
5.套筒式导向的冷挤压模 引导部分长，精度优于模口导向。加工制造复杂，较少用。
无导向装置的冲挤压模 凸模11的导向依靠压力机 的导轨来保证，因此要求 压力机的导轨具有较高的 精度。该模具依靠调节螺 钉9来调节凹模座8的位置， 以保证下模和上模的同心 度。为了保证凸模对中准 确，装卸简便，采用螺帽 12，弹簧夹头13紧固。内 层凹模采用横向分割式结 构，皆用硬质合金制造， 外面分别装有预紧圈4和6， 靠凹模座8组合在一起。 为了缓和从凹模传来的压 力，组合凹模下面衬有淬 硬的压力板7。卸件环1分 成三块， 外面套有弹簧2， 以保证卸件环始终紧贴在 凸模上。
1凸模
2导板
导板导向的冷挤压模 该模具可以保证挤压件 具有较小的壁厚差；加 工制造也比导柱导套模 简便。但为了保证导板 起到导向作用，导板的 引导部分必须有一定的 厚度，这就会增加模具 的总高度。导板与凸模 之间的间隙不宜过大， 否则起不了导向作用； 其最大间隙一般不得超 过0.02mm。
4)模口导向冷挤压模 该模具可以保证挤压件具 有很高的同心度，均匀的 壁厚；但对压力机的导向 精度要求较高，最好是和 导柱导套导向合用。此外， 对模具加工的要求亦较高， 如果同心度有较大的误差， 就会给模具调整带来很大 困难。该模具的凸模1采用 螺帽3和压环2紧固，对中 准确，装拆方便。凹模采 用纵向分割 式结构，由4、5两件构成， 有利于防止凹模型腔在转 角急剧变化处产生开裂。 顶件时由组合式拉杆8通过 顶杆7、顶出杆6将挤压件 顶出。
（三）按调整方法
可调式冷挤压模 凸凹模对中性可调节（无导向装置的纯 铝反挤压） 不可调式冷挤压模 对中性不可调节，上下模 同心度全由 模具制造精度保证（其他）
（四）按用途
有色金属冷挤压模 黑色金属冷挤压模
三、模具配合部分的公差
为了保证挤压件的精度，模具配合部分的尺寸 公差和形位公差应严格要求。确定配合部分公 差的原则是：装配后的累积误差不超出挤压件 的公差要求。现以图反挤压模具为例来说明各 配合处的公差要求。
3.带平底锥形凸模的设计
（二）反挤压凹模设计
1反挤压凹模的组成
反挤压凹模一般由成形和顶出 两部分构成。当有导向装置 时，应由导向、成形和顶出三 部分构成，如图所示。
2.反挤压凹模的形式
a、b为整体式凹模 c为纵向分割式凹模 d为横向分割式凹模 e、f为带有顶出杆的 凹模
图(a)－(d)四种凹模主要用于不需要顶件的反挤压，常 用于反挤压有色金属薄壁杯形件。其中，凹模(a)、(b)为整体 式凹模。凹模(a)的特点是结构简单，制造方便，但在转角半 径及处易开裂下沉，模具使用寿命较短，适宜于批量不大的有 色金属反挤压。凹模(b)的特点是转角处采用25°斜角过渡， 有利于金属流动，其寿命较凹模(a)长。凹模(c)、(d)为分割 式凹模，寿命比整体式凹摸长，因此应用较广。凹模(c)为纵 向分割式反挤压凹模，采用过盈量较大的配合，可以不产生毛 刺；凹模(d)为横向分割式凹模，为了避免被挤金属材料流入 上下分块的拼合面处，拼合面宽度应尽量取小一些，一般不宜 超过3mm，拼合面应仔细研磨，光洁度不低与Ra0.1um，其余部 分留出大于0.2mm的空隙，此外，上下分块要求较高的制造精 度，其同轴度不应大于该处公差的1／3—1／4。图6—27(e)、 (f) 带有顶出装置，适用于黑色金属的反挤压。其中图6— 27(e)适用于挤压件底部外形呈尖角的反挤压。图6—27(f)适 用于挤压件底部呈大圆角的反挤压。它的顶杆高出的部分正好 抵消工作时的弹性变形量。
1.工作部分：凸模、凹模、顶出杆 2.传力部分：上、下压力垫板 3.顶件部分：顶杆、反拉杆、顶板 4.卸件部分：卸件杆、拉杆、弹簧 5.导向部件：导柱、导套 6.紧固部分：上、下底板、固定板、压板、模柄、 螺钉等
（二）冷挤压模具的特点
冷挤压时单位挤压力大，如钢的冷挤压单位挤压力高达 2000MPa以上，由此可见，要求模具耐静高压、冲击、摩擦、 疲劳。与冷冲压模具相比，冷挤压模具的一些特点如下： 1.工作部分材料：高强度、高硬度、高耐磨性、一定韧性 2.工作部分过渡部分采用光滑圆角过渡，防止过大应力集中 3.工作部分与上下底板间要设有压力垫板 4.凹模一般不采用整体式结构，而是采用预应力的组合式结 构， 凸模有时也采用组合结构 5.上下底板一般不采用铸铁材料，用中碳钢锻造或直接用钢 板制成
（二）按有无导向装置
1.导柱导套导向的冷挤压模
最常用，挤压件同心度较高，模具对中方便，制造复杂，适用 于大批量。
2.无导向装置的冷挤压模
靠压力机导轨导向，对导轨精度要求较高。
3.导板导向的冷挤压模 可保证挤压件具有较小壁厚差，制造比导柱导套简单。 由于导板厚度增加模具高度。 4.模口导向的冷挤压模
当D=2D2 ， H1=2D2 当D=1.5D2 ， H1=D2 H1=H2 必须大于2.5H2 0.5～2mm
顶件部分直径D2 顶出部分高度H1 凹模总高度 型腔转角处圆角半径R
（三）顶出杆的设计
1.典型结构
2.设计应注意问题
(1) 为防止顶出杆横向变形卡在凹模内，顶出杆仅 d1=D2（凹模顶出部分孔径）、高度h’=5~10mm 处配合，d1以下做退让量，双边取0.5~1mm。 (2) d1与凹模孔配合取基孔间隙配合H7/h6或H7/g6。
定位部分直径d3 支承部分直径d3 支承部分高度h1 圆角半径R1
（二）凹模设计 一般由容料和成形两部分构成；当挤压件较长时，由容料、 成形、矫直三部分构成。 为了提高凹模的强度,一般应做成组合式凹模。