冷挤压工艺及模具设计
偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计
偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计
一、概述
偏心轴是指轴心不在几何中心的轴，其制造难度较大。
传统的挤压工艺难以满足偏心轴的制造要求，因此需要采用冷温复合挤压工艺。
二、冷温复合挤压工艺
冷温复合挤压工艺是指在挤压过程中，先采用冷挤压的方式将材料压制成初形状，然后再进行温挤压，使其达到最终形状。
该工艺具有以下优点：
1. 可以有效降低材料变形率，提高材料的力学性能。
2. 可以减少挤压过程中的应力和变形，提高挤压品的表面质量。
3. 可以控制挤压温度，避免材料的热变形和晶粒长大。
三、模具设计
1. 偏心轴的模具设计需要考虑到偏心度、壁厚和挤压力等因素。
2. 模具的结构应该合理，能够有效控制材料的流动和变形。
3. 模具的材料应该具有高强度、高硬度和高耐磨性，以保证模具的使用寿命。
四、案例分析
某公司需要生产偏心轴，采用冷温复合挤压工艺进行生产。
通过模具设计和工艺优化，成功生产了符合要求的偏心轴产品。
该产品的力学性能和表面质量均达到了设计要求。
五、结论
偏心轴的制造需要采用冷温复合挤压工艺和合理的模具设计。
这种工艺可以有效提高材料的力学性能和表面质量，同时能够控制材料的流动和变形。
模具的设计应该合理，材料应该具有高强度、高硬度和高耐磨性。
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程大纲
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。
教学难点：1）冷挤压成型工艺及模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冷挤压成型工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。
2）通过本课程学习，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授冷挤压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
冷镦挤变形工艺冷镦工艺与模具设计
镦锻比与镦锻次数的关系表
S=h0/d0 镦锻次数
≤2.5
2.5～4.5
1
2
4.5～6 3
变形抗力 (N/mm2)
形过程中,随着变形的增大,由于冷作硬化 作用使金属的硬度和强度随之增大，
电工纯铁
变形抗力也大大增加，而塑性却有所降
低，这将给后道工序带来变形的困难。
金属材料冷作硬化后实际变形抗力如 图1.1-1所示
变形程度 ε(%)
图1.1-1
材料的含碳量越高，其变形抗力越大。所以，在冷加工过程中需适当增加 中间热处理工序，以消除冷作硬化和内应力。否则，继续冷镦加工将是困 难的。
❖ 当前应用冷镦挤技术应解决的主要问题
❖ 由于冷镦挤金属变形所需变形单位挤压力很大，且作用时间较长，所以当前 冷镦挤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、工艺性良好的冷镦挤压件。 ② 恰到选择冷镦挤压件的原材料，正确确定坯料形状、尺寸及热处理规范，并应特
对冷镦用钢的要求: 力学性能的要求 化学成分的要求
金相组织的要求— 一般认为1~4级为粗晶粒，5~8为细晶粒。粗晶粒
材料的冷作硬化敏感性比细晶粒的要大，塑性比细晶粒的要差，适合 冷镦晶粒度以4、5、6级为宜。 材料表面质量的要求 — 钢材表面的缺陷 、表面脱碳。 尺寸精度要求 表面润滑要求
冷镦材料的改制过程
和最小阻力定律。
体积不变定律 — 冷镦加工时，变形前金属坯料的体积等于变形后工件的体 积。 最小阻力定律 — 金属受到外力作用发生塑性变形，金属晶粒有向各个不 同方向移动的可能时，总是沿着阻里最小的方向移动。
最小阻力定律应用很广泛，在设计冷镦模具时，怎样才能使金属流动阻力 减小和合理地控制金属的流动，这是设计人员必须考虑的问题。
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。
传动轴冷挤压工艺及模具设计
（３）配 合精 度 下 模 座 与下 模 板 之 间 的 配 合 精 度采 用 Ｈ７／ｇ６的 配 合 。
（４）模 架 装 配 为 了保 证 上 下 模 架 之 间的 同 轴 度 ，设 计 了专用 的装 配 心轴 。
拦旦主持ｉ 燕盟
Ｄ篡 。ｄ
传动轴冷挤压工艺及模具设计
山东红旗 机 电有 限公司 （潍坊 ２６１０３１） 聂兰启 谷 宝成 相 隆开
所示 。材料为２０ＣｒＭｏ，该零件批量生产 ，年产５０
重 ｌ 蘼— ——＿－］
一 加工工艺分析 ．
１．常规机 械加工 选取 ３０ｍｍ圆钢进行车 削加 工。该工艺方法 尽 管加 工方 便 、不需 要 专 用 夹具 ，但 生 产效 率 低 ， 材料 利 用 率 低 ，生 产 成 本 高 ，不 能 满 足大 批 量 生产
２．温锻成形 技术制坯 采 用 温 锻 成形 技术 制 坯 ，该 工艺 不 仅 需 要加 热 装 置和 温 锻 设 备 ，而 且 成 形毛 坯 质 量较 差 、氧 化皮 较 多 、尺 寸 精 度较 低 ，机 械 加 工 余量 较 大 ，材料 利 用率较低 ，因此原材料和能源消耗大 ，零件的生产 成 本 比 较 高 。 ３．冷挤压成形技 术
处 理 ，才 能达 到 降低 坯料 与模 具 之 间的摩 擦 和 降 低 冷 挤 压 时 的变 形 力的 目的 。所 以 ，毛坯 磷 化 处 理 后 必须 进 行 皂化 处 理 。
四、模具结构及设计
剪 切 下料 模 按 照常 规 设 计 ，这 里 主 要 介 绍 局部 镦 粗 模 和 冷镦 成 形 模 的设 计 。
校企合作开发“冷挤压工艺及模具设计”课程
学 时的教 学 。 模 具专 业选 派 ３名 骨干教 师 ． 在学 院模
具 设计 室指 导 学生模 具设 计 ． 完成 ４ Ｏ学 时的教学
４ ５
“ 冷挤 压 工艺 及模 具 设计 ” 课 程 教 学 内容 主要 是
模具 专业 教 师 和东 轻公 司 技术 人 员组 成 的 ．其 中人 员分 配是 专兼 比例 ２ ： １ 。经过 选拔遴 选 出 ６名企业 技
针 对东 轻 公 司常 用 的铝 合金 挤压 件 所 用 的 ５类 挤压 模具 ． 分 别选 取薄 壁 管 等 ５个教 学 载体 ． 按 照 从 简单
到 复杂 的顺 序 ． 最终 确定 了典型 正挤 压模具 设 计等 ５
个 学 习情境 ． 内容见 表 １ ２ ． 教 学 资 源设 计 根 据课 程 目标 与 内容 ． 设 计 资源 建 设计 划 ． 开 发
术人 员 ， 聘任 为兼 职 教 师 ． 在 不 影 响其 正 常 的生产 任
本 课 程开 设在 “ 模 具 零部 件 制 图与 识 图 ” 、 “ 成 型 设 备及 操 作 ” 、 “ 模 具 材料 及 表 面处理 ”等课 程 后 ， 为 模 具 制造 技 术 、 模 具 钳 工技术 、 顶 岗实 习 等后 续 教学
环节 的学 习奠 定基 础 三、 课程 目标 １ ． 知识 目标 。 （ Ｉ ） 了解冷 挤压 件 的原材 料 及毛 坯
在专业课程 体系 中的地 位 ．根据模具 专业人 才培养 目 标， 参照模具设计 师国家职业标 准 ， 制定课程标 准。
分 析企业 的典 型挤压 产 品 ． 以冷挤 压模 具设 计与 制造 的 ＿ 丁作 过程 为 导 向 ． 对课程 进行 整体 教学设 计 和
挤压工艺与模具设计
挤压工艺及模具设计Extrusion Technology and Mould Design一、挤压工艺分类挤压可分为以下三类：1）冷挤压，又称冷锻，一般指在回复温度以下（室温）的挤压。
2）温挤压，一般指坯料在金属再结晶温度以下、回复温度以上进行的挤压。
对于黑色金属，以600℃为界，划分为低温挤压和高温挤压。
3）热挤压，指坯料在金属再结晶温度以上进行的挤压。
1）冷挤压工艺冷挤压是在冷态下，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、尺寸以及一定力学性能的挤压件。
冷挤压与热锻、粉末冶金、铸造及切削加工相比，具有以下主要优点：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。
2）温挤压工艺温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发展起来的一种少无切削新工艺，又称温热挤压。
它与冷、热挤压不同，挤压前已对毛坯进行加热，但其加热温度通常认为是在室温以上、再结晶温度以下的温度范围内。
对温挤压的温度范围目前还没有一个严格的规定。
有时把变温前将毛坯加热，变形后具有冷作硬化的变形，称为温变形。
或者，将加热温度低于热锻终锻温度的变形，称为温变形。
从金属学观点来看，区分冷、热加工可根据金属塑性变形后有无加工硬化现象存在来决定似乎更合理些。
在金属塑性变形后存在加工硬化现象这个过程称为冷变形及温变形。
3）热挤压工艺热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成形技术，它是在热锻温度时借助于材料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。
目前，热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒料及各种机器零件等。
热挤压不仅可以成形塑性好，强度相对较低的有色金属及其合金，低、中碳钢等，而且还可以成形强度较高的高碳、高合金钢，如结构用特殊钢、不锈钢、高速工具钢和耐热钢等。
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。
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
冷挤压工艺流程
冷挤压工艺流程
冷挤压是一种常见的金属加工工艺，通过对金属材料施加高压力，将其挤压成所需形状的工艺。
冷挤压工艺广泛应用于汽车、航
空航天、建筑等领域，具有高效、节能、材料利用率高等优点。
下
面将介绍冷挤压工艺的流程及其特点。
首先，冷挤压工艺的流程包括原料准备、模具设计、挤压成形、热处理和表面处理等几个主要步骤。
原料准备阶段是冷挤压工艺的
起始阶段，需要选择合适的金属材料，并进行预处理，如切割、清
洁等。
模具设计是冷挤压工艺中至关重要的一环，模具的设计质量
直接影响到挤压成形的效果和产品质量。
挤压成形是冷挤压工艺的
核心步骤，通过对金属材料施加高压力，使其变形成所需形状。
热
处理是为了改善材料的组织结构和性能，提高产品的强度和硬度。
表面处理可以提高产品的耐腐蚀性和美观度，常见的表面处理方法
包括喷砂、阳极氧化、喷涂等。
其次，冷挤压工艺具有以下几个特点。
首先，冷挤压可以在常
温下完成，无需加热，节能环保。
其次，冷挤压可以实现高精度、
高效率的生产，适用于大批量生产。
再次，冷挤压可以加工各种金
属材料，包括铝合金、铜合金、钢铁等。
最后，冷挤压产品表面光
洁度高，尺寸精度高，内部组织致密，具有良好的机械性能。
总的来说，冷挤压工艺是一种重要的金属加工工艺，具有广泛
的应用前景和市场需求。
随着工艺技术的不断进步和创新，冷挤压
工艺将更加高效、精密、环保，为各行各业提供更优质的产品和解
决方案。
希望本文对冷挤压工艺的流程和特点有所帮助，谢谢阅读！。
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
第 6章 冷挤压工艺与模具 设计
4)最好有超载保险装置。
5)最好在压力机上备有顶出装置。
P 850 MPa
⑶ 考虑到 h0 / d 0 1.5, 90 0 上述单位挤压力需要修 正，因此可根据图③中相应的曲线，查得修正的单位挤 压力：
P 1050 MPa
⑷根据毛坯直径 d 0 和修正的单位压力 p 从图④中查得总 挤压力：
P 4500 MPa
6.3.4冷挤压力机的选用
图6.4.3 断面的合理过渡
图6.4.4 锥形件的冷挤压
图6.4.5 实心阶梯形件
图6.4.6 空心阶梯形件
图6.4.7 挤压缩孔
图6.4.8 阶梯轴的冷锻 a)一次正挤 b)正挤——镦头
图6.4.9 有阶梯内孔件的挤压工序
图6.4.10 深孔薄壁件的挤压工序 图6.4.12 双向挤压深孔件
图6.4.11 无底筒形件的挤压工序
图6.4.13 考虑成品局部形状的半成品设计（挤压“山”形件） a)毛坯 b)半成品 c)成品
图6.4.14 冷挤压花键齿形截面图
图6.4.15 挤压凹模的轮廓形状
6.5 冷挤压模具设计
6.5.1、典型的冷挤压模具
正挤压模具(如图6.５.１） 反挤压模具（如图6.５.２）
3）挤压件可达精度和表面粗糙度 它有一定限度。增加修 整工序可提高挤压件精度。 4）挤压件的材料 材料影响挤压难度、许用变形程度。 5）挤压件费用 一般包含材料费、备料费、工具及模具制 造费、冷挤压加工费及后续工序加工费等。这是一项综合 指标，往往是决定工艺方案是否合理、可行的关键因素。 6）挤压件的批量 批量大时可以使总的成本降低。
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。
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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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。
属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.6～0.4μ m。有的冷挤 压件无需切削加工。
冷挤压工艺及模具设计
5.1.3 冷挤压毛坯的制备 5.1.3.1 冷挤压坯料形状与尺寸 挤压件的毛坯形状设计是否合理，将直接影响制件的形 状与尺寸，并且还将影响模具的寿命。冷挤压用毛坯通常都 是棒料或块料，其截面形状可根据制件的相应截面形状确定。 一般情况下，确定毛坯形状的原则是：旋转体及轴对称多角 类选用圆柱形毛坯；矩形零件可选用矩形毛坯。此外还应考 虑采用何种挤压方法，如图5-1所示，采用正挤压法时，用 实心毛坯能挤出实心件，用空心坯料能挤出空心件。反挤压 时，毛坯的形状采用实心和空心均可。
冷挤压工艺及模具设计
5.1.3.2 冷挤压力的计算
P KqF 10000
(5-1)
式中
P ——挤压应力，kN； K ——安全系数，取1.2；
2 F ——型腔在挤压方向上的投影面积，mm ；
q ——单位挤压力,。见表5-3。
冷挤压工艺及模具设计
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 250～300 300～500 500～700 2500～3000 700～800 3000～3500 800～900 3500～4000
冷挤压工艺及模具设计
冷挤压毛坯尺寸是根据制件挤压前后体积相等的原则进 行计算的。如果挤压后还要进行切削加工，则毛坯的体积V 坯还应按制件实际体积V件再加上切削消耗量， 即
V坯=V件+V修。
（5-1）
其中V修为修边余量或切削加工量（mm3），一般取挤压 件体积的3～5%。
求得的毛坯体积与毛坯横截面积后之比即为毛坯的高 度h0， 即
5.1.2 冷挤压的特点 5.1.2.1 冷挤压的特点主要包括以下三个方面： (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。
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。
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
F0 F1 F 100% F0
（5-3）
F ——冷挤压的截面收缩率，见表5-1、表5-2；
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。
冷挤压工艺及模具设计
对于有些材料，为了确保冷挤压过程中的润滑层不被过 大的单位接触压力所破坏，毛坯要经过表面化学处理。例如 碳钢的磷酸盐处理（磷化）、奥氏体不锈钢的草酸盐处理、 铝合金的氧化、磷化或氟硅化处理、黄铜的钝化处理等。经 化学处理后的毛坯表面，覆盖一层很薄的多孔状结晶膜，它 能随毛坯一起变形而不剥离脱落，经润滑处理后在孔内吸附 的润滑剂可以保持挤压过程中润滑的连续性和有效的润滑效 果。
冷挤压工艺及模具设计
第五章
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
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。 冷挤压过程的关键问题是想法降低材料的变形抗力，提 高模具的承载能力。
金属材料 铝 防锈铝 紫铜、黄铜、硬铝 镁 截面收缩率ε F（%） 正挤压 反挤压 正挤压 反挤压 95～99 90～99 90～95 75～90 备注 强度低的材料取下 限；强度高的取上 限。
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
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
5.1.4 冷挤压变形程度 在冷挤压过程中，变形程度是决定使用设备压力大小及 影响模具寿命的主要因素之一，若要提高生产率，就必须增
大每次挤压的变形程度，以减少挤压次数。但变形程度越大，
其变形抗力也越大，就会降低模具的寿命，甚至引起凸模折 断或凹模开裂。因此对各种挤压材料，都应选择合适的变形
(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。
冷挤压工艺及模具设计
(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
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。 (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。
冷挤压工艺及模具设计
2．模具的工作部分都采用光滑的圆角过渡，以预防由 于应力集中而导致其本身的损坏。 3．冷挤压模的上、下模板，应有足够的厚度及刚性。
一般采用45钢或铸钢。
4．模具工作部分材料及热处理要求，应比一般普通冲 模要求高。
冷挤压工艺及模具设计
5.2.2 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。
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。 在一般生产条件下，模具强度、润滑条件及模具的几何 形状都是尽量做到最理想的状态，因此许用变形程度主要取 决于被挤压材料和变形方式两个因素。
冷挤压工艺及模具设计
黄铜常用加热到250～300。C，保温两小别缓慢冷却至 室温的退火方法消除内应力；不锈钢1Crl8Ni9Ti的消除内应 力退火温度为750℃，对于硬铝挤压件，常用加热到110℃， 保温6小时缓冷至室温的去应力退火处理，以便消除冷挤压 所产生的残余应力。