冷挤压
冷挤压成型的原理
冷挤压成型的原理冷挤压成型是一种常见的金属成形加工方法，通过在常温下将金属材料加压塑性变形，使其通过预设的模具形成所需形状。
冷挤压成型通常用于生产高精度、复杂形状的零件和轴类零件。
下面将详细介绍冷挤压成型的原理及其过程。
冷挤压成型的原理基于金属在常温下的塑性变形性质。
金属材料在受到应力的作用下，会发生塑性变形，通过逐渐增加外力，金属材料内部的晶粒发生位移和滑动，最终达到塑性变形。
冷挤压成型利用了金属材料塑性变形的特性，通过外力的施加，将金属材料挤压至模具的形状中，从而得到所需的零件形状。
冷挤压成型的过程一般包括以下几个主要步骤：1. 材料准备：选取适合的金属材料进行冷挤压成型，通常选择具有良好塑性的材料，如铝合金、铜合金等。
2. 模具设计与制造：根据零件的形状和尺寸，设计和制造适用的模具。
模具的形状决定了最终零件的形状，模具的材质一般选用高硬度和耐磨损的工具钢。
3. 加压与挤压：将预热的金属材料放入冷挤压机中，通过液压装置施加高压力力，将金属材料挤压至模具的形状中。
挤压的过程中，金属材料会发生塑性变形，逐渐填满模具的空腔。
4. 精加工与处理：冷挤压成型得到的零件通常需要进行后续的精加工和热处理。
精加工可以包括切割、修整、表面处理等，以得到最终所需的精度和质量。
热处理可以改变零件的组织结构和性能，提高其强度和耐磨性等特性。
冷挤压成型的优点主要有以下几点：1. 高精度：冷挤压成型可以生产高精度的零件，在成形过程中几乎不会产生撕裂、裂纹和疲劳等问题，确保零件的尺寸和形状精度。
2. 高效率：冷挤压成型可以快速达到所需形状，减少了后续热处理的时间和工序。
3. 节约材料：冷挤压成型可以最大限度地利用原材料，减少废料产生，提高材料的使用效率。
4. 节约能源：冷挤压成型是在常温下进行的，相比热挤压成型，不需要加热材料，节约了能源消耗。
5. 增加材料强度：通过冷挤压成型，可以使金属材料的晶粒发生位移和滑动，进而改变其晶界结构，提高材料的强度和硬度。
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程冷挤压工艺是指将金属或其他材料通过模具的力学加工，把原材料变形成各种形状的加工工艺。
冷挤压使金属材料获得一定形状，主要用于生产钣金件，机械件，光伏电池框架等零件，广泛应用于汽车，电子，家具，农机和船舶等行业。
冷挤压工艺流程主要包括：材料称重、材料拉伸、材料加热、模具加热、模具安装、金属加工、工件测量、正模配合、模具开合、冷挤压成空、工件表面处理、模具清理等几个主要环节。
1.料称重：材料称重是指将冷挤压所需的不同形状的原材料备好，根据模具的设计尺寸和车间工艺要求做一定数量称重，通过专用称重仪器对材料进行称量，确保材料称量到位，保证冷挤压成型质量。
2.料拉伸：通过拉伸原料，能使其内部的晶粒发生改变，使材料的组织变得更加紧密，也可以除去材料中的内应力。
冷挤压中，材料拉伸约占材料损失的4%，因此需要精确的拉伸技术，以确保冷挤压的均匀性。
3.料加热：热处理技术是冷挤压工艺中重要的环节，可以改善材料的组织结构，以提高冷挤压成形品质和模具使用寿命。
材料加热可以使金属材料更容易变形，同时可以减少模具温度，提高材料模具分离程度，从而节省冷挤压过程中材料的损失。
4.具加热：模具加热是为了满足冷挤压时，模具间隙能充满材料，缩短成型时间，保证工件的完整性，提高工件性能和表面质量，以及模具的使用寿命。
模具的加热温度取决于材料的热弹性，而模具的加热热量应根据工艺要求控制在合理范围内。
5.模具安装：将模具安装在冷挤压机上，并经过严格的检查，确认模具的准确性和完整性，以确保冷挤压工件的精度和完整性，并按照冷挤压机设计要求和生产要求，调整模具的间距和尺寸，使其能够满足成型件的要求。
6.金属加工：金属加工是指通过冷挤压或开口冷挤压，将金属材料进行变形，以获得所需的形状和尺寸。
冷挤压的金属加工要求高压下的均匀加载，以确保工件的精度和模具的使用寿命，并避免材料破裂和冲击力过大。
7.工件测量：挤压工艺中，测量件是非常重要的，需要根据工件的要求，使用测量仪器检测出偏差，并用于精确调整模具，确保成型件的精度和质量。
冷挤压成形技术
冷挤压成形技术冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。
冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。
显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。
冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。
与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%～50%，节能40%～8 0%而且能够提高锻件质量，改善作业环境。
目前，冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用，已成为金属塑性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。
二战后，冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用，而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现便拓展了其发展空间。
日本80年代自称，其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件，有30%～40%是采用冷挤压工艺生产的。
随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。
与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点：1）节约原材料。
冷挤压是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料利用率。
冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。
2）提高劳动生产率。
用冷挤压工艺代替切削加工制造零件，能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。
3）制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。
零件的精度可达IT7～IT8级，表面粗糙度可达R0.2～R0.6。
因此，用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。
4）提高零件的力学性能。
冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度远高于原材料的强度。
此外，合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。
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。
国际最新冷挤压技术及应用
国际最新冷挤压技术及应用冷挤压技术是一种常用的金属成形加工技术，它通过施加压力将金属材料挤压进入模具中，从而获得所需形状和尺寸的产品。
与传统的热挤压相比，冷挤压技术具有许多优点，例如低能耗、高机械性能、精确的尺寸控制等。
近年来，随着技术的不断改进和推广应用，冷挤压技术在国际上得到了广泛的关注和应用。
在国际上，最新的冷挤压技术包括以下几个方面：1. 精密冷挤压技术：随着对产品精度和质量要求的提高，精密冷挤压技术得到了广泛应用。
通过改进模具设计、材料选择和加工工艺等方面的优化，可以实现更高精度的产品制造，达到亚毫米级别的尺寸控制。
2. 变形控制技术：对于某些特殊形状的产品，如细长杆状零件或异形工件，变形控制是冷挤压中的一个重要问题。
通过改变加工工艺和优化模具设计，可以有效地控制材料的变形，保证产品的成型质量。
3. 复合冷挤压技术：为了满足某些特殊需求，如多层复合材料或异种材料的组合，复合冷挤压技术应运而生。
通过设计合适的模具和控制加工工艺，可以将不同材料压制在一起，实现多种材料的混合使用，提高产品的性能和功能。
4. 超高压冷挤压技术：为了满足高强度和高硬度要求的产品制造，超高压冷挤压技术被广泛研究和应用。
通过增加加工压力，可以提高材料的塑性变形能力，从而获得更高的强度和硬度。
5. 微型冷挤压技术：随着微型零件和微型器件的需求增加，微型冷挤压技术成为一个新的研究热点。
通过改变模具结构和优化加工工艺，可以实现微米级别的产品制造，满足微米加工的需求。
目前，冷挤压技术在许多领域得到了广泛应用。
例如，汽车工业中的发动机和变速器轴承、电子工业中的散热器和导热管、航空航天工业中的结构件和连接件等都可以采用冷挤压技术制造。
此外，冷挤压技术还可以用于生产家电、建筑材料等其他行业的产品。
总的来说，国际上最新的冷挤压技术包括精密冷挤压、变形控制、复合冷挤压、超高压冷挤压和微型冷挤压等方面的研究和应用。
这些技术的发展将进一步推动冷挤压技术在各个领域中的应用，满足不同行业对产品精度、强度、硬度等性能要求的不断增长。
冷挤压工艺
冷挤压工艺冷挤压工艺是一种常见的金属加工方法，也被广泛应用于其他材料的加工过程中。
通过冷挤压工艺，可以将金属材料或者其他可塑性材料转变为所需形状的制品，具有高效、节能、环保等优点。
在冷挤压工艺中，材料经过加热后在常温下进行挤压成型。
冷挤压相比于热挤压，有着更高的精度和表面质量。
冷挤压能够带来更细致的结构和更好的机械性能，因为在常温下金属的变形能力较强，可以更好地控制产品的尺寸和形状。
冷挤压工艺不仅适用于各类金属材料，也可以应用于塑料、橡胶等材料的加工。
在实际生产中，冷挤压可以用于生产各种零部件、工具、配件等产品，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
冷挤压工艺的过程包括准备工作、材料预处理、挤压成形和后续加工等阶段。
首先需要对原料进行准备，清理和加热以提高其可塑性。
之后，经过特定模具形状的挤压，将材料挤压成所需形状。
最后，可能需要进行修整、清理、表面处理等后续加工工序，以获得最终符合标准要求的制品。
冷挤压工艺的优势不仅在于产品质量的提升，还体现在生产效率和成本控制方面。
相比传统的加工方法，冷挤压能够减少加工过程中的能源消耗和废料产生，有效降低生产成本。
同时，由于挤压过程中所需设备简单，可以在相对小的空间内进行生产，因此占地面积小，适用于各类规模的生产场景。
冷挤压工艺的发展也受益于科技的进步和创新，不断推动着工艺的提升和改进。
随着材料工程、模具制造等领域的发展，冷挤压工艺愈发成熟，可以实现更复杂、更精细的产品加工需求。
同时，数字化技术的运用也为冷挤压工艺带来新的发展机遇，实现生产过程的智能化管理和优化。
总的来说，冷挤压工艺在现代制造业中扮演着重要角色，为产品的加工提供了高效、环保、精密的解决方案。
随着技术的不断进步和市场需求的提升，冷挤压工艺将继续发挥重要作用，并不断完善和创新，满足不同行业的生产需求。
1。
冷挤压
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）能得到尺寸精度较高、表面质量较好的零件，尺寸精 度可以达到IT7，表面粗糙度可以达到1.6~0.2。冷挤压过 程中材料处于三向应力状态，材料内部组织致密，具有沿 零件轮廓分布的纤维，因此零件的刚度、强度较好，提高 了材料的疲劳强度。挤压后材料产生冷作硬化，零件表面 硬度较高，耐磨性、抗腐蚀性、抗疲劳性较好。；
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
冷挤压分类 正挤压：金属被挤出方向与加压方向相同， 反挤压：金属被挤出方向与加压方向相反。 复合挤压： 一部分金属的挤出方向与加压方向相同，另一部分金属的 挤出方向与加压方向相反，是正挤和反挤的复合。 径向挤压： 挤压时金属的流动方向与凸模轴线方向相垂直。 减径挤压：是一种变形程度较小的变态正挤压法。
冷挤压变形分析 1 正挤压变形分析
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。 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。
反挤压网格图
反挤压应力应变
复合挤压网格图
冷挤压材料
对冷挤压材料的要求是：强度、硬度低，有一定塑性，化 冷挤压工艺性 好。 常用原材料: 锡、银、纯铝（L1～L5）、铝合金（LF21、 LY11、LY12、）、紫铜与无氧铜（T1、T2、T3、TU1、TU2等）、 黄铜（H62、H68、等）、锡磷青铜（QSn6.5一0.1等）、镍（N1、 N2等）、锌及锌镉合金、纯铁、碳素钢（Q195、Q215、Q235、 Q255、)低合金钢（15Cr、20Cr、20MnB、 16Mn、30CrMnSiA） 和不锈钢（1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti等）
冷挤压强化增寿机理
冷挤压强化增寿机理引言冷挤压强化是一种常见的金属加工方法，可以通过改变材料的晶体结构和形态来提高材料的强度和硬度，延长材料的寿命。
本文将就冷挤压强化的机理进行详细阐述。
1. 冷挤压的基本原理冷挤压是一种通过外力使金属材料在室温下变形的方法。
在冷挤压过程中，金属材料受到外力的作用，发生塑性变形，从而改变材料的形状和结构。
与热挤压相比，冷挤压不需要加热材料，因此可以避免材料在高温下形成晶粒长大和晶粒边界扩散，从而保持材料的细小晶粒结构。
2. 冷挤压强化的机制冷挤压强化主要通过以下三种机制来提高材料的强度和硬度：2.1 晶体结构改变在冷挤压过程中，金属材料的晶体结构发生改变。
原本不规则的晶粒被压缩成为规则的形状，晶粒的形状和尺寸发生改变。
这种晶体结构的改变可以增加晶粒的位错密度，从而提高材料的强度。
2.2 晶界强化效应冷挤压过程中，晶粒与晶粒之间的晶界发生移动和滑动，形成了一些新的位错。
这些位错会阻碍晶界的移动，增加晶界的强度，从而提高材料的强度和硬度。
2.3 冷变形强化效应冷挤压过程中，金属材料受到外力的作用，发生塑性变形。
这种塑性变形会导致材料内部的晶粒形成位错，位错的存在会阻碍晶体的滑移和位错的移动，从而提高材料的强度。
3. 冷挤压强化的应用冷挤压强化广泛应用于各种金属材料的加工和制造过程中。
例如，冷挤压可以用于生产汽车零部件、航空航天部件、电子元器件等。
通过冷挤压强化，这些材料可以提高强度和硬度，从而提高产品的使用寿命和可靠性。
4. 冷挤压强化的优势和局限性冷挤压强化具有以下几个优势：- 可以在室温下进行，不需要加热材料，节约能源和时间；- 可以制造出细小晶粒结构，提高材料的强度和硬度；- 可以实现复杂形状的制造，提高产品的精度和性能。
然而，冷挤压强化也存在一些局限性：- 冷挤压对材料的可塑性要求较高，某些材料不适合进行冷挤压；- 冷挤压过程中会产生应力集中和变形不均匀的问题，需要合理设计工艺和控制参数；- 冷挤压强化的效果有限，无法进一步提高材料的强度和硬度。
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程冷挤压工艺是一种常用的金属成型方法，通过将金属坯料置于模具中，在受到一定压力的作用下，使得金属坯料在模具的作用下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工件。
冷挤压工艺流程主要包括原料准备、坯料加热、挤压成形、冷却退火等步骤。
首先，原料准备是冷挤压工艺流程的第一步。
在进行冷挤压之前，需要准备好金属坯料，通常采用的是圆形、方形或者多边形的金属坯料。
这些坯料需要经过清洗、除油、预加热等处理，以确保坯料表面清洁，并且达到适合挤压成形的温度。
接下来是坯料加热。
在冷挤压工艺中，坯料需要在一定温度范围内进行加热处理，以提高金属的塑性和可变形性。
加热温度的选择需要根据金属的种类和成分来确定，通常会在金属的再结晶温度以上进行加热，使得金属内部的晶粒得以再结晶，从而提高金属的延展性和塑性。
然后是挤压成形。
在坯料加热到适当温度后，将坯料放入挤压机的模具中，施加一定的压力，使得金属坯料在模具的作用下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工件。
在挤压成形的过程中，需要控制好挤压速度、挤压压力和模具温度，以确保成形工件的质量和尺寸精度。
最后是冷却退火。
在完成挤压成形后，需要对工件进行冷却和退火处理。
冷却可以通过水冷、风冷等方式进行，以快速降低工件温度，防止工件变形和晶粒长大。
而退火则是通过加热和保温的方式，使得工件内部的晶粒得以再结晶和调整，从而提高工件的塑性和韧性。
冷挤压工艺流程是一种常用的金属成型方法，通过原料准备、坯料加热、挤压成形、冷却退火等步骤，可以得到形状和尺寸精度高的工件。
在实际应用中，需要根据具体的金属材料和产品要求，合理设计和控制冷挤压工艺流程，以确保生产出符合要求的工件。
锻压工艺学-冷挤压
6.4.2 许用变形程度
图6.15 正挤压空心件 变形程度计算图
图6.16 正挤压碳钢实心 件的许用变形程度
图6.17 正挤压碳钢空心 件的许用变形程度
图6.18 碳钢反挤压的许 用变形程度
6.5 冷挤压时的变形力 P=CpF P—总的挤压力，N； p—单位挤压力，MPa； F—凸模工作部分横断面积，mm2； C—安全因数，一般取1.3。 7.5.1 冷挤压力的阶段性 （1）正挤压的阶段性 四个阶段：
F0 F1 F 100% F1
式中，
F0
D 2
4
F1
(D 2 d 2 )
4
d2 F 2 100% D
（2）正挤压实心件的断面缩减率
F0 F1 F 100% F0
F0
D
4
2
F1
d12
4
D 2 d12 F 2 100% 2 D d
2. 板料下料法 3．棒料下料方法 (1)剪切下料
图6.32 全封闭式剪切模
(2)其它下料方法
6.6.2 毛坯的软化热处理 冷挤压前进行软化热处理的目的：通过热处 理降低毛坯的硬度，提高塑性，得到良好的 金相组织和消除内应力等。 (1)完全软化退火 加热到Ac3以上30一50C，在此温 度下保温一定时间，然后随炉缓冷，或在550C以 后从炉中取出空冷。 (2)球化退火 使珠光体中的渗碳体和二次渗碳体球 化而进行的一种退火。 (3)不完全退火 钢加热到高于Ac1而低与Ac3或Acm ，并在此温度停留一定时间，然后缓慢冷却。
6.2 冷挤压的基本原理
6.2.1 主应力状态对冷挤压工艺的影响
图6.2 纯铝零件
图6.3 纯铝件冷挤压工艺
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
冷挤压简介
冷挤压简介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。
冷挤压无论在汽车、拖拉机、轴承、电讯器材、仪表等机电制造中，还是在自行车、缝纫机等轻工业中，以及国防工业系统中都有广泛的应用，这是因为它具有明显的优点。
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程冷挤压工艺是一种通过对金属材料施加压力，将其挤压成型的工艺。
与热挤压工艺相比，冷挤压工艺在不加热的情况下进行，因此可以获得更高的材料硬度和更精确的尺寸。
下面将详细介绍冷挤压工艺的流程。
首先，选择合适的金属材料。
冷挤压工艺适用于各种金属材料，包括铝、钢、铜等。
选择材料时，需要考虑材料的机械性能以及所需的零件形状和尺寸。
接下来，准备金属坯料。
金属坯料可以是圆形、方形或其他形状。
根据所需的最终产品形状，选择合适的金属坯料。
将金属坯料锯切成适合挤压的长度，确保坯料的尺寸和几何形状均符合要求。
然后，在冷挤压机上进行挤压操作。
冷挤压机是一种专门用于冷挤压的设备，可以施加高压力并保持均匀的挤压力。
将金属坯料放入冷挤压机的模具中，调整机器参数并启动机器。
通过挤压机的运动，施加压力将金属坯料挤压成模具中所需的形状和尺寸。
由于冷挤压工艺不加热，所以需要施加更高的压力来克服材料的硬度。
在挤压过程中，需要保持金属材料的温度低于其再结晶温度，以确保材料的塑性变形和冷变形。
冷挤压机通常设有冷却装置，可通过对金属坯料和挤压模具进行冷却，控制其温度在所需范围内。
挤压完成后，需要进行修整和处理。
将挤压出来的零件从模具中取出，并将其修整成最终产品的形状和尺寸。
修整过程中，可能需要进行切割、切削、打磨等操作来去除多余材料和瑕疵。
最后，对挤压零件进行热处理和表面处理。
热处理可以改善材料的力学性能和物理性能，如强度、硬度和耐腐蚀性。
常见的热处理方法包括淬火、回火和退火。
表面处理可以改善零件的外观和耐腐蚀性，常见的表面处理方法包括镀锌、喷涂和电泳涂装。
总结起来，冷挤压工艺流程包括选择金属材料、准备金属坯料、挤压操作、修整处理和热处理表面处理。
通过这些步骤，可以获得高硬度、精密尺寸的金属零件，广泛应用于汽车、航空航天、机械等领域。
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程
冷挤压是一种常用的金属加工工艺，它是将金属坯料经过加热、挤压、冷却处理，使其成为具有一定各向同性的形状和尺寸的零件的过程。
冷挤压工艺流程由加热步骤、挤压步骤、锻造步骤和后处理步骤组成。
加热步骤是冷挤压工艺的重要环节，其目的是使金属坯料增加变形能力和可压缩性，同时降低变形过程中受力和磨损。
然后，将金属坯料放入挤压机中压缩至制作出指定形状的零件。
接下来，将挤压出来的零件置入锻造机中，进行锻造处理，使该零件受到再次压缩，使其形状更加精确。
此外，还可以通过多次改变挤压压力，锻造次数，从而将零件产生新的几何形状和尺寸，从而实现所需的零件规格。
最后，对冷挤压出来的零件进行后处理，以确保零件质量符合要求。
后理步骤包括打磨、切割、抛光、防腐处理等等，以使零件表面光滑、平整、美观，并具有良好的耐腐蚀性。
综上所述，冷挤压工艺是一种应用广泛的金属加工工艺，它以加热步骤、挤压步骤、锻造步骤和后处理步骤作为冷挤压工艺的基本流程，使该零件受到压缩，以实现所需的零件尺寸。
在加工过程中，还应注意加热温度，挤压压力，以确保零件表面光滑，尺寸精确，质量可靠。
- 1 -。
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程冷挤压是一种常用的金属成型工艺，适用于制造高强度、高精度的零件。
下面将简单介绍冷挤压工艺的流程。
冷挤压的工艺流程主要包括：材料准备、模具设计、材料加热、冷挤压、修整、热处理和表面处理等几个步骤。
首先是材料准备。
在冷挤压工艺中，常用的材料有铝合金、钢、铜等，根据所需零件的性能要求选择合适的材料，并进行相应的材料预处理，例如切割成适当的长度和形状。
接下来是模具设计。
根据产品的形状和尺寸要求，设计制造适用的挤压模具。
模具的设计应考虑到材料在挤压过程中的流动和变形，以保证最终零件的尺寸精度和表面质量。
然后是材料加热。
由于冷挤压工艺需要在常温下进行，为了提高材料的可塑性，通常需要对材料进行加热处理。
加热温度和时间的选择应根据材料的种类和厚度来确定，以保证材料具有足够的塑性，能够在模具中形成所需的形状。
进行冷挤压。
加热后的材料放入挤压机的模具中，通过挤压机的活塞施加大压力，使材料在模具中产生塑性变形，形成所需的形状。
挤压过程中需要控制好挤压的速度和压力，以确保零件的尺寸和表面质量满足要求。
接下来是修整。
挤压后的零件往往会有一些余料或者凸起，需要进行修整。
修整包括剪切、磨砂或者机械加工等步骤，以达到零件的最终形状和尺寸。
进行热处理。
由于冷挤压过程中产生的形变和应力会影响材料的性能，需要进行热处理来消除应力和改善材料的力学性能。
常见的热处理方法有退火、时效处理等，根据材料的种类和要求进行选择。
最后是表面处理。
挤压后的零件常需要进行表面处理，以提高零件的耐腐蚀性和外观质量。
常见的表面处理方法有阳极氧化、电镀等。
综上所述，冷挤压工艺流程包括材料准备、模具设计、材料加热、冷挤压、修整、热处理和表面处理等几个步骤。
通过合理的操作和控制，可以制造出高强度、高精度的金属零件，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
冷挤压工艺及模具设计课件
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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。
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。
F1——冷挤压变形后工件的横截面积，mm2。
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冷挤压工艺及模具设计
(2) 挤压面积比 G F 0
F1
（5-4）
式中 G——挤压面积比；
F0——冷挤压变形前毛坯的横截面积，mm2；
F1——冷挤压变形后工件的横截面积，mm2；
F 与G之间存在如下关系：
F
(11)100% G
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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冷挤压工艺及模具设计
冷挤压的许用变形程度取决于下列各方面的因素：
(1) 可挤压材料的力学性能 材料越硬，许用变形程 度就越小，塑性越好，许用变形程度越大。
(2) 模具强度 选用的模具材料好，且模具制造中冷、 热加工工艺合理，模具结构也较合理，其模具强度就越高， 许用变形程度就越大。
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冷挤压工艺及模具设计
(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。
冷挤压工艺的缺点
冷挤压工艺的缺点
冷挤压是一种常见的金属加工工艺，在工业生产中被广泛应用于生产各种金属制品。
尽管冷挤压具有诸多优点，如工件表面质量好、尺寸精度高、成本较低等，但与此同时，冷挤压工艺也存在一些不可忽视的缺点，下面将详细介绍。
首先，冷挤压工艺的主要缺点之一是工件变形难以控制。
在冷挤压过程中，金属材料受到强大的压力和变形力，容易导致工件出现材料流动不均匀，从而使得工件在变形过程中变形位置和量难以精确控制，影响最终产品的几何尺寸和形状精度。
其次，冷挤压工艺容易引起金属晶粒变粗。
在冷挤压过程中，金属材料受到较大的应力和变形，导致晶粒内部发生变形和滑移，从而引起晶粒的粗化现象。
晶粒的变粗会降低金属材料的强度和塑性，影响其力学性能，降低产品的使用寿命。
另外，冷挤压工艺还容易造成工具磨损严重。
由于冷挤压过程需要对金属材料施加高压力，使得工具与金属材料之间发生剧烈摩擦和变形，导致工具表面易发生磨损和疲劳裂纹，影响工具的使用寿命，增加了生产成本。
此外，冷挤压工艺还存在着产品内部组织不均匀的缺点。
在冷挤压过程中，金属材料遭受大幅度的变形，使得金属内部晶粒结构发生改变，产生不均匀的应力分布和组织结构，降低了产品的综合性能和可靠性。
综上所述，冷挤压工艺虽然在金属加工领域有着广泛的应用，但其固有的缺点也不可忽视。
对于工程师和生产制造企业而言，需要在冷挤压工艺中充分考虑这些缺点，并采取有效措施来优化工艺参数、改进工艺流程，以提高产品质量，降低成本，更好地适应市场竞争的需求。
1。
冷镦和冷挤压
冷镦和冷挤压冷镦与冷挤压基本上是同样条件的变形加工，但在操作方式上是不一样的。
冷墩属于较小型工件的锻造变形，常用于紧固件工业。
而冷挤压则属于较大型工件的挤压变形，用途较广泛。
01什么是冷挤压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，显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。
在挤压设备方面，我国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。
除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速高能设备进行冷挤压生产。
如果毛坯不经加热就进行挤压，便称为冷挤压。
冷挤压是无切屑、少切屑零件加工工艺之一，所以是金屑塑性加工中一种先进的工艺方法。
如果将毛坯加热到再结晶温度以下的温度进行挤压，便称为温挤压。
温挤压仍具有少无切屑的优点。
冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。
与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%～50%，节能40%～80%而且能够提高锻件质量，改善作业环境。
目前，冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用，已成为金属塑性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。
随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。
冷挤压还分正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压等。
02什么是冷镦冷镦工艺是少无切削金属压力加工新工艺之一。
它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。
冷镦工艺最适于用来生产螺栓、螺钉、螺母、铆钉、销钉等标准紧固件。
冷镦工艺常用的设备为专用的冷镦机。
如生产量不太大，也可以用曲柄压力机或摩擦压力机代替。
冷镦工艺由于具有高的生产率，良好的产品质量，并大大减少材料消耗，降低生产成本，改善劳动条件，因此愈来愈广泛地应用在机械制造特别是标准紧固件的生产中，其中应用多工位冷镦机生产的最有代表性的产品，是螺栓、螺钉和螺母。
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内齿轮冷挤压参数优化设计及模具寿命预测【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、摩擦系数和挤压速度对成形力的影响，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，运用正交试验方法进行分组仿真分析，通过对轴向挤压力数据的方差分析，确定最优的工艺参数组合，并根据优化后的参数，对模具的寿命进行预测。
试验方法对实际工艺设计具有指导意义。
【关键词】冷挤压工艺参数，数值模拟，正交试验，寿命预测Optimization For Cold Extrusion Parameters Of Inner GearAnd Die’s Life PredictionAbstract: combining the orthogonal experiment with cold extrusion simulation, the parameters of the cold extrusion process, such as hail-cone-angle of the bottle die, friction coefficient and punch speed, were generally studied and the load on the dies was evaluated. Then the optimization of the parameters were obtained. Taking an automobile shaft as an example, the FEA models were built, and the orthogonal experiment was conducted to make plans for simulation. With the statistical analysis of the variance on Z load, the optimization of parameters were obtained, and the life of mold was predicted, which could provide guidance in the producing design.Key words: cold extrusion processing parameters, numerical simulation, orthogonal experiment,life prediction1 引言汽车起动机减速轴是起动机的重要零部件之一，在汽车起动时起传递转矩和力的作用。
因此，对其结构要求严格。
其一端为盲孔内无越程槽内齿轮，另一端是具有螺旋花键的减速杆，主要应用于行星齿轮传动。
本文基于275减速轴进行研究，其结构如图1所示。
图1 275减速轴由图1可以看出，减速轴一端属于轴杆类零件，另一端是齿轮类零件，结构比较复杂。
采用传统的加工方式，生产内齿轮工序复杂，且操作困难，达不到无越程槽的要求。
随着金属挤压技术的发展和设备的更新，冷挤压加工工艺的优越性越来越受重视，并逐渐扩大应用范围。
因此，采用冷挤压技术加工内齿轮成为先进制造工艺。
而随着计算机的升级和相关软件的发展，应用有限单元法对金属挤压工艺进行数值模拟成为可能，并获得可靠的理论结果[1，2]。
本文针对275减速轴进行冷挤压工艺参数的数值仿真优化，并根据优化结果预测了模具的使用寿命。
2. 275减速轴2.1 材料选择275减速轴选材时整体要求具有优良的力学性能，及高的强度和韧性；承受较大的交变载荷时要求有高的抗疲劳强度；局部要求高硬度、高耐磨性 [3，5]。
综合以上的考虑，确定减速轴的材料为20Cr。
20Cr是合金结构钢，其主要的化学成分和机械性能如表1、表2所示。
表1 20Cr化学成分表Tab.1 Component of 20Cr表2 20Cr机械性能Tab.2 Mechanical character of 20Cr2.2 冷挤压工艺275减速轴冷挤压加工工艺的设计关键在于内齿轮的成形。
齿轮为变位渐开线式，且齿数较多，对精度要求高。
确定采用反挤压加工工艺[3]。
反挤压加工工艺，就是挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向相反，反挤压法可以制造各种断面形状的杯形件，如仪表罩壳、万向节轴承套等。
根据减速轴结构参数，建立的三维模型[4]如图2所示。
凸模模型图毛坯模型图凹模模型图图2 凸模、毛坯和凹模的三维造型图3 正交试验和优化3.1 正交优化方法简介正交试验设计是部分因子设计（fractional factorial designs）的主要方法，具有很高的效率及广泛的应用。
正交设计对安排多因素试验效率高，往往能用较少的设计次数获得或推断出最佳设计结果。
根据正交试验设计理论，利用数理统计学与正交性原理，从大量的试验点中挑选适量的具有代表性、典型性的点，应用正交表合理安排试验。
正交试验的设计方法具有下列两个性质：水平均匀性，即选择的试验对每个因子和因子的每个水平都是均匀分配的，则它们能够全面地反映试验；搭配均匀性，在所有的试验中，每个因子的水平出现的次数相同，而且任何两个因子的搭配也都以相同的次数出现。
因此，从各因子搭配上也能全面反映所有试验。
为了更清楚地表达正交试验的设计方法，一般将它列成正交表。
在制订试验计划时，首先必须根据实际情况，确定因子、因子的水平和需要考察的交互作用，然后选取一张适当的正交表，安排交互作用的试验。
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；二水平交互作用列为一列。
这是因为两个二水平因子的交互作用自由度为1，而二水平正交表每列的自由度也恰好等于1（自由度等于该列水平数减1）。
三水平交互作用列为两列，是因为两个三水平因子的交互作用的自由度为4，而三水平正交表的每－列的自由度为2，因此4个自由度应占正交表的两列[7，8]。
3.2 参数选择内齿轮冷挤压参数优化问题属于多因素、多水平问题，且因素之间存在相互影响。
根据相似零件的冷挤压文献资料表明，影响内齿轮成形的主要参数有：模具结构参数，如凸、凹模的半锥角等；齿轮特征参数，如齿数和模数；工艺条件参数，如挤压速度、摩擦系数、坯料和模具的加热温度等。
针对275减速轴，确定最终影响加工工艺的参数有：凹模半锥角α，摩擦系数μ和挤压速度ν[5，6]。
并根据实际是生产设备能力，确定参数取值，各为2水平。
具体值如表3所示。
表3 三因素两水平设置情况Tab.3 Two levels of three factors in orthogonal test4 正交优化4.1正交表L8（27）每两个因素之间都考虑交互作用，试验指标为Z向的挤压力，越低越好。
安排的实验如表4所示。
三个因素占3列，它们之间的交互作用A×B、A×C、B×C可以作为新的因素考虑，又占3列，而三个因素的共同作用A×B×C，根据经验，影响一般很小，可以不考虑，因此共6列，用正交表L8（27）来安排试验。
表4 正交试验数据分析计算表Tab.4 The digital analysis of orthogonal testK1、K2分别表示所在列中水平1、水平2对应的指标值之和。
单个试验结果很难鉴定出某因素的某水平对指标的影响，将指标值之和相加后得到的K1、K2值能使另外两因素对考察因素的影响对等。
极差k1、k2是各水平对应的平均值，即K1、K2这两行中的数除以2所得的结果。
一般情况下，各列的极差是不同的，极差越大，说明这个因素的水平改变时，对实验指标的影响越大。
极差最大的那一列，就是那个因素的水平改变时对实验指标的影响最大，此因素就是在优化过程中需要优先考虑的。
从极差的大小可以看出，影响因素最大的是B （摩擦系数），在挤压过程中，当然是越小越好，但是在实际生产中，是不可能达到0的。
在挤压工艺之前，都要对毛坯进行润滑处理，根据经验，经过磷皂化处理的坯料摩擦系数取值在0.04~0.06之间。
因此，摩擦系数取值0.05最好。
其次影响大的因素是A ，以1水平最好；即在设计挤压件时，设计凹模入口有一定的锥角，可以减小挤压时的挤压力，更有利于金属的流动，最大限度减小死区的范围。
第3因素是C 和B ×C ，极差都为10。
对于水平C （挤压速度），从经济的角度考虑，当然是越高越好。
而实际的生产中，还受到设备、工艺条件等的影响。
由仿真实验得出取值11mm/s 最好。
对于因素A ×B 、A ×C ，影响最小。
综合分析考虑，最好的方案应该是B 2A 1C 2，即摩擦系数取值0.05（对坯料进行润滑处理），凹模锥角为10°，挤压速度为11mm/s 。
4.2 优化情况分析由前面的优化结论可知，优化结果和实际生产中采用的情况相差不大。
对于因素A （凹模锥角），取值15°~30°可以更好地减少挤压死区，金属流动更加顺畅。
在实际生产中，考虑到零件结构的需要和材料的利用率，在内齿轮的关键部位α不能取值过大。
根据实际需要，取值10°，既可以部分地减少挤压力，又可以不影响零件结构。
同时，对模具的结构也有很大的影响。
α取值越大，对模具侧壁产生的拉应力也就越大，凹模越容易因拉裂而破坏，因此，α不能取值过大。
对于因素B （摩擦系数），在实际生产中，对坯料进行冷挤压前，都会进行相应的软化和润滑处理。
软化的目的是消除内应力，降低硬度；润滑的目的是减小摩擦系数，以保证挤压过程可以顺利进行。
采用不同的润滑方式，所得到的摩擦系数不同，挤压过程可能会有较大的差异，所得的挤压力也就不一样。
对于合金钢，普遍采用的润滑方式是磷皂化处理，简单有效，摩擦系数在0.04~0.06之间，因此，取值0.05是合理且有效的。
如果不采取润滑措施，由软件设定的条件可得，坯料与模具之间的摩擦系数为0.12，即钢材与钢制模具之间的摩擦系数。
则仿真结果与实际生产中的加载力相差很大，且在实际生产中是不能实现的。
对于因素C （挤压速度），由于采用液压机进行加工，速度不会很快，取值6mm/s 和11mm/s ，由仿真结果和经济角度考虑，11mm/s 为佳。
将优化结果应用于实际生产中，指导减速轴加工工艺，进一步降低生产成本，提高经济效益。
5 寿命分析5.1 Archard 磨损模型根据上述优化结果，采用Archard 磨损模型对模具的寿命进行了预测。
Archard 磨损模型是金属压力加工中最常用的磨损计算模型。
其数学表达式如下：dt H v p K Z cba AB⎰= （1）Z——磨损深度；式中，ABp——界面压力；v——相对滑动速度；H——模具材料硬度；t——时间。