5-3_冷挤压的许用变形程度

第五章 冷挤压变形工序设计
2)杯杆形零件的复合挤压
对于杯形部分的尺寸仍按与反挤压件相同的 成形范围来确定； 而对于正挤压成形的杆径d2的一次成形范围 可以扩大一些，一般可取d2≥0．4D，其他尺寸仍 按与单个正挤件相同的成形范围来确定。
第五章 冷挤压变形工序设计
4、减径挤压件的一次成形范围
减径挤压的特性尺寸参数
第五章 冷挤压变形工序设计
2、反挤压杯形件的一次成形范围
反挤压杯形件的典型形状 a)直孔杯形件 b)阶梯孔杯形件
第五章 冷挤压变形工序设计
1) 孔的深度h 为了保证反挤压凸模在挤压过程中不失去稳 定性，孔的深度h应受凸模长径比的限制。以此为 依据，对于不同材料杯形件允许的相对孔深h／d1 分别为 有色金属及其合金杯形件 3～6 黑色金属杯形件 2～3
第五章 冷挤压变形工序设计
1)
毛坯高径比h0/d0正挤压时
毛坯高径比h0/d0(h0为毛坯高度；d0为毛坯直 径，d0≈D；D为挤压件头部直径)过大，必然会加大 摩擦阻力，增大挤压力，见下图。 由图可以看出，挤压力增大倍数n随高径比 h0/d0增大而加大，为了不使单位挤压力超出许用值 ，一般应限制h0/d0≤8。
第五章 冷挤压变形工序设计
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，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。因此， 一般情况下，应使h2/d2≤1。 只有在特殊情况下， 才允许 h2/d2>1， 但必须限制h2/d2≤1.2。
第五章 冷挤压变形工序设计
第五章 冷挤压变形工序设计
黑色金属反挤压的许用变形程度 1一模具的许用单位压力为2500MPa 2一模具的许用单位压力为2000MPa
第五章 冷挤压变形工序设计
反挤压的最大变形程度随坯料硬度的 增加而减小，最小变形程度随坯料硬度的增 加而 上升。
第五章 冷挤压变形工序设计
碳钢和某些低合金钢的许用变形程度
3、复合挤压件的一次成形范围
复合挤压的典型形状 a)双杯类挤压件 b)杯杆类挤压件
第五章 冷挤压变形工序设计
1)双杯类挤压件的复合挤压
由分析可以看出，复合挤压力总不会超过单 纯正挤压或单纯反挤压的挤压力，因此，复合挤 压件的一次成形范围理应比单纯正挤压或单纯反 挤压大一些。但在生产实际中，从安全角度考虑 ，拟分别将双杯类挤压件按单个反挤压件的一次 成形范围来确定其一次成形范围。
第五章 冷挤压变形工序设计
3)余料高度h1
挤压终了时，毛坯的剩余高度称为余料高度 。正挤压时，余料高度h1过小，单位挤压力就会 急剧增加，对于实心件正挤压还会从头部端表面 开始引起缩孔缺陷。 对于黑色金属实心件，h1=d1／2；空心件h1 ＝(d1-d0)／2。Baidu Nhomakorabea
第五章 冷挤压变形工序设计
4)凹模锥角α
第五章 冷挤压变形工序设计
2）挤压材料种类 被挤金属材料强度越大，挤压时变形抗力也 越大，则许用变形程度值就越小。挤压件的材料 种类不同，许用变形程度值就不一样，有色金属 比黑色金属的许用变形程度值大，黑色金属的许 用变形程度又随含碳量的增加而减小。
第五章 冷挤压变形工序设计
3）挤压方式 同一挤压件采用不同的冷挤压方式，需要的 单位挤压力不一样，因而其许用变形程度也就不 一样。正挤压和反挤压的许用变形程度是不同的 。
第五章 冷挤压变形工序设计
本章主要内容 • 冷挤压零件图设计 • 冷挤压的许用变形程度 • 冷挤压变形工序设计
第五章 冷挤压变形工序设计
第三节 冷挤压的许用变形程度
每道冷挤压变形工序所允许的变形程 度称为许用变形程度。 许用变形程度越大，工序就愈少，则 生产率就愈高。但随着许用度变形程度的 增大，单位挤压力也会随之增大，这就有 可能超出模具的许用单位压力，导致模具 的损坏。因此，许用变形程度的大小应严 格控制。
注：1.润滑条件良好。2．低强度金属取上限，高强度金属取下限。
第五章 冷挤压变形工序设计
三、黑色金属的许用变形程度
1、正挤压的许用变形程度
正挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的 关系见下图。该关系曲线由实验测得，其试验条 件是：毛坯的相对高度h0／d0=1.0、凹模锥角α ＝120°、毛坯经退火软化、表面磷化加皂化处理 ，模具的许用单位压力分别为2000MPa和2500MPa 。
第五章 冷挤压变形工序设计
一、影响许用变形程度的因素
1）模具材料许用单位压力
冷挤压模具的强度越高，模具许用单位压力就 越大，则许用变形程度值也就越大。在当前技术 条件下，从模具材料、结构和使用寿命等方面考 虑，钢的冷挤压模具许用单位压力以2000～ 2500MPa为上限来确定许用变形程度是可行的。
第五章 冷挤压变形工序设计
4）模具工作部分的结构形式
模具工作部分的形状不同，成形相同挤压件 所需的单位压力是不一样的，因此，许用变形程 度也就不一样。
5）坯料表面润滑状态 毛坯表面润滑条件好坏直接影响到单位挤压 力的大小，因此，润滑条件的优劣理应对许用变 形程度值有较大的影响。
第五章 冷挤压变形工序设计
第五章 冷挤压变形工序设计
毛坯高径比对挤压力的影响
第五章 冷挤压变形工序设计
2)正挤压实心件杆部直径d1
杆径d1过小，变形程度会超出许用变形程度 杆径d1过大，中心层易产生内部裂纹。 对于黑色金属实心件正挤压，为限制变形程 度不超出许用变形程度，且又不致产生内部裂纹 ，一次成形的杆径d1应在下述范围内： 0．85D≥d1≥0．5D （注：D为挤压件头部直径）
如果零件结构要求α=180°，此时，为了降 低单位挤压力，延长模具寿命和确保优质的挤压 件，可以分两道工序成形，先挤成带有锥角 α<180°的挤压件，然后再镦粗至要求的尺寸； 如果允许自选锥角α，可根据挤压件的原材料种 类、单位挤压力以及机械加工余量的大小来选择 合理的凹模锥角α， 对于黑色金属，一般取α =90°～150°， 以α=120°为最佳； 对于有色金属，一般取α=140°～170°。
第五章 冷挤压变形工序设计
黑色金属正挤压的许用变形程度
1一模具的许用单位压力为2500MPa 2一模具的许用单位压力为2000MPa
第五章 冷挤压变形工序设计
2、反挤压的许用变形程度
反挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的 关系见下图。该关系曲线由实验测得，其试验条 件是：毛坯的相对高度h0／d0＝1.0、经退火软化 、表面磷化加皂化处理，模具的许用单位压力分 别为 2000MPa和2500MPa。
毛坯的相对高度h0d010凹模锥角120毛坯经退火软化表面磷化加皂化处理模具的许用单位压力分别为2000mpa和2500mpa黑色金属正挤压的许用变形程度1一模具的许用单位压力为2500mpa2一模具的许用单位压力为2000mpa2反挤压的许用变形程度反挤压时毛坯材料硬度与许用变形程度的关系见下图
第五章 冷挤压变形工序设计
第五章 冷挤压变形工序设计
减径挤压是一种在开式模具内变形 且变形程度较小的正挤压。毛坯在进入变形区以前 不能有任何的塑性变形。因此，减径挤压件的一次 成形范围应综合考虑毛坯材料的变形抗力、挤压件 的变形程度、模具的许用单位压力以及不产生内部 裂纹等因素，由此来确定主要尺寸参数。 对于碳钢零件减径挤压的一次成形范围是： 当锥角α=25°～30°时，毛坯经退火处理， d1≥ 0．85d0； 采用经冷拉拔加工过的毛坯，d1≥0.82d0
第五章 冷挤压变形工序设计
2） 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。 因此，一般情况下应使s1≥s0(s0为壁厚)， 特殊情况才允许s1<s0，最低限度必须保证 s1≥0．8s0。
第五章 冷挤压变形工序设计
3) 壁厚s0
杯壁减薄意味着凸模和凹模之间的环 形间隙缩小，变形程度加大，从而使变形抗 力增加。不同材料杯形件壁厚 s0的极限尺寸见下表。
第五章 冷挤压变形工序设计
5、黑色金属粗腰类挤压件一次成形范围
该类挤压件采用局部镦挤成形。为保证毛坯不 产生纵向弯曲，挤压件粗腰凸起表面不产生纵向表 面裂纹，其一次成形范围见下图。图中实线包围的 区域为可以一次成形范围；影线部分为引起纵向弯 曲或表面裂纹的区域。
第五章 冷挤压变形工序设计
粗腰类挤压件的局部镦挤一次成形范围
二、有色金属的许用变形程度
由于有色金属冷挤压时所需的单位挤压力较 小，因此以不超出模具的许用单位压力为依据， 所允许的变形程度是很高的。
冷挤压方式
有色金属种类 铅、锡、锌、铝等 软金属
许用断面缩减率 εA(%) 95～99 90～95
正挤压 反挤压
无氧铜、纯铜、黄铜 正挤压 、硬铝、镁 反挤压
90～95 75～90
挤压件材料种类 许用变形程 度取值(％) 98 壁厚尺寸界限 许用比值s0／D ≥1／200 极限值／mm ≥0．1
纯铝、纯铜等
硬铝、黄铜等
钢
85
75
≥1／25
≥1／15
≥0．8
≥1．0
注：D——反挤杯形件外径。
第五章 冷挤压变形工序设计
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d1的一次成形范围应受最小和最大许用变形 程度的限制。 例如，黑色金属反挤压时，合适的变形程度 应在下述范围内25％≤εA≤75%，经换算后，内 孔径d1一次成形范围应为0．5D≤d1≤0．86D
第五章 冷挤压变形工序设计
四、不同挤压方法的一次成形范围
不同挤压方法的一次成形范围是指在当前技 术条件下，一次成形所允许的加工界限。它是根 据不超出冷挤压加工的许用变形程度、一定的模 具使用寿命以及良好的冷挤压件质量等原则来确 定的。
第五章 冷挤压变形工序设计
1、正挤压件的一次成形范围
正挤压件的典型形状 a)正挤压实心件 b)正挤压空心件