冷挤压工艺 正挤压模具设计
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。
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第六章冷挤压模具设计
2) 由于凸模弹性变形而产生的直径增大，凸凹模之间仍要有一定 的间隙。
第六章 冷挤压模具设计
1、正挤压凸模的形式 正挤压凸模基本有五种形式，见图6-8。
第六章 冷挤压模具设计
图a用于正挤压实心件，下端面是平的，形状比较简单，制造方便。
图d的芯棒与凸模内孔采用间隙配合，在挤压中芯棒可以随金属材料同步移动， 因此改善了芯棒的受拉情况，使芯棒不易拉断，这种凸模可用于挤压黑色金属。
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。
图b为整体式结构，可用于挤压软金属，其过渡部分应用光滑圆弧连接，以避免 应力集中而导致芯棒折断。
图c的芯棒与凸模内孔之间为过渡配合，这种结构可以大大降低凸模不同截面间 的应力集中，不过在挤压中如金属向下流动剧烈时，摩擦力过大也可能导致芯棒 拉断。因此这种凸模适应于芯棒直径较大，或挤压材料不太硬，或摩擦因素较小 的材料挤压。
第六章 冷挤压模具设计
图是用于带凸缘铝管正挤压 的导柱通用模架。不可调整 式通用模架的特点基本上与 图12—3的反挤模相同。它 通过凸模27与凹模7将垫圈 样毛坯正挤成带凸缘的管状 零件。考虑到工件挤压后卡 在凹模内，一副拉杆式顶件 机构，顶出器11将加工好的 工件顶出。模具的导柱安装 在上模，导套则装在下模， 也可以根据需要将导柱导套
(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。
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
套筒扳手冷挤压工艺及模具设计
工艺概述
套筒扳手冷挤压工艺是一种常用的金属加工方法，适用于扳手套筒的生产。
该工艺通过在金属坯料上施加高压力，使其在冷态下通过模具形成所需形状。
相比传统的热挤压工艺，冷挤压工艺具有成本低、成型精度高等优势。
工艺步骤
1. 准备金属坯料：选用适合的金属材料，根据套筒的需求进行切割或切锭得到金属坯料。
2. 设计模具：根据套筒的形状和尺寸要求，设计合适的冷挤压模具。
3. 加热坯料：将金属坯料加热至适当温度，通常为高于金属的再结晶温度。
4. 冷挤压：将加热后的金属坯料置于模具中，施加高压力，使其逐渐形成模具所需形状。
5. 完成工艺：冷挤压后的套筒进行冷却处理，去除模具并进行修整、清洁等工序。
6. 检验和质量控制：对冷挤压后的套筒进行检验，确保其尺寸、形状和表面质量符合设计要求。
模具设计要点
1. 模具材料选择：模具需要具备高强度、高硬度和耐磨性，常
用的材料有合金工具钢、硬质合金等。
2. 模具结构设计：根据套筒的形状和尺寸要求，设计适当的模
具结构，包括模具的上、下模和挤出口等。
3. 模具冷却设计：使用冷却系统对模具进行冷却，以提高生产
效率和控制工艺温度。
4. 模具表面处理：采用表面处理技术，如镀硬铬、表面喷涂等，提高模具的耐磨性和表面质量。
以上是关于套筒扳手冷挤压工艺及模具设计的简要介绍，冷挤
压工艺能够有效地提高扳手套筒的生产效率和质量。
不同形状和尺
寸的套筒可能需要针对性的工艺和模具设计，需要根据具体情况进
行调整和优化。
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
第七章冷挤压工艺与模具设计
7.5 冷挤压模具结构设计
7.5.1 冷挤压必须解决的主要问题 对冷挤压模具结构的要求 1）模具要有足够的强度和刚度，垫板有足够的厚度和硬 度，上、下模座都由碳钢制作； 2）模具工作部分的形状和尺寸合理，有利于金属的塑性 变形，从而降低挤压力； 3）模具的材料选择、加工方案和热处理规范的确定都应 合理； 4）模具的安装牢固可靠，易损件的更换、拆卸、安装方 便； 5）模具导向良好，以保证制件的公差和模具寿命； 6）模具容易制造，成本低； 7）放、取制件方便，操作简单、安全。
+0.03 0 +0.025 0
1.5°
0.5°
0.16
36
0.16
123.2 0 260
+0.04
R1 R .5 1
0.16
1.5°
0.32
2.5
32 +0.025 0
0.32
4× 18
15°
4×
124.2
0 -0.04
0 2× 1
1.6
内圈（凹模）工作图
材料：40Cr 热处理：45~47HRC 外圈工作图
7.2.3 采用冷挤压必须解决的主要问题
1)冷挤压加工的材料
2)冷挤压工艺方案 3)毛坯软化热处理方案
4)毛坯表面处理方法及润滑剂
5) 模具结构，模具工作寿命、生产率和安全 6) 冷挤压模具材料及热处理方法 7) 机器与设备
7.3 冷挤压工艺性分析
7.3.1 冷挤压变形特征 （1）正挤压时的金属流动
3.5 3.0 2.5 2.0
21max
a21max
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
第五章冷挤压工艺及模具设计课件教学提纲
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 程度。
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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
属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.6～0.4μm。有的冷挤
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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
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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。
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套筒扳手冷挤压工艺及模具设计1. 引言2. 冷挤压工艺冷挤压工艺是通过在室温下将金属材料进行加工，使其发生塑性流动并得到所需形状的方法。
与热挤压相比，冷挤压工艺不需要加热设备和冷却时间，节省了能源和时间成本。
套筒扳手的冷挤压工艺主要包括以下几个步骤：2.1 材料准备选择适宜的金属材料，并按照规定要求进行表面处理，以保证材料的质量和可加工性。
2.2 模具设计根据套筒扳手的设计要求，设计合适的冷挤压模具。
模具的设计应考虑到扳手的形状、尺寸、力学性能等因素，以确保挤压过程中的形状精度和机械性能。
2.3 挤压加工将准备好的材料放入冷挤压机的模具中，施加适当的压力，使材料发生塑性变形，从而得到套筒扳手的形状。
2.4 修整对挤压得到的套筒进行修整，去除多余的材料，并进行表面处理，以提高套筒的精度和美观度。
2.5 检验对挤压得到的套筒进行质量检验，包括尺寸、形状、力学性能等方面的检测。
2.6 后续工艺对挤压得到的套筒进行后续工艺，如热处理、表面涂层等，以增加套筒的使用寿命和功能性。
3. 模具设计套筒扳手的冷挤压模具设计是整个工艺中的关键步骤。
模具的设计应满足以下要求：3.1 适应性模具应适应不同规格和型号的套筒扳手的生产需求，具有一定的通用性。
3.2 精度和稳定性模具应具有足够的精度和稳定性，以保证挤压过程中的形状精度和尺寸精度。
3.3 寿命和可维修性模具应具有较长的使用寿命，并具备方便维修和更换模具零件的能力，以降低维护成本。
3.4 易操作性模具应易于操作和调整，以提高生产效率。
，套筒扳手的冷挤压工艺和模具设计在生产中具有重要意义。
通过合理的挤压工艺和优秀的模具设计，可以提高套筒扳手的生产效率和质量，降低成本，满足市场需求。
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 正挤压模具设计
目录第一章冷挤压工艺的特点及模具分类 (2)一、冷挤压工艺 (2)二、冷挤压模具特点 (2)三、典型的冷挤压模具组成 (2)四、冷挤压模具分类 (3)五、冷挤压的特点 (3)第二章模具工作部分设计 (5)一、冷挤压模设计要求 (5)二、正挤压凸模 (5)三、正挤压凹模 (6)第三章模具组成及工作过程原理 (8)一、自行车前钢碗正挤压模具装配图 (8)二、工作过程 (9)第四章听课感受及意见与建议 (10)一、感受 (10)二、意见和建议 (10)参考文献 (10)第一章冷挤压工艺的特点及模具分类一、冷挤压工艺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。
二、冷挤压模具特点1、模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；2、模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；3、凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；4、模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；5、为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；6、模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，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、上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。
三、典型的冷挤压模具组成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、导板、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。
在第二章内容中将主要介绍模具的工作部分的设计。
《冷冲压工艺与模具设计》第6章：冷挤压工艺与模具设计简介
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6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
图6-5 正挤压变形的分区及变形区应力与应变状态图
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6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
正挤压实心件的金属流动网格图如图6-6所示。在理想状态下，挤出的 材料的变形情况如图6-6(b)所示，属于均匀无剪切的理想变形。但在实 际上由于受工件形状、外部摩擦、变形程度等因素的影响，坯料的边缘 接近凹模孔口时才发生变形，如图6-6(c)所示。变形主要集中在模具孔 口附近，处于凹模下底面转角处的小部分金属很难变形或停留不动，被 称之为死区。死区的大小与摩擦、凹模锥角、变形程度有关。在实际生 产中，润滑条件达不到理想的情况，因而，毛坯与金属表面之间的摩擦 会使变形不均匀的程度加剧，如图6-6(d)所示。其表现是网格歪扭得更 严重，死区也相应比较大。
wwwwenyuancomcnwebnew66下列各图所示零件的工作负荷很大要求有极高的强度和韧性用切削工艺加工会将材料中的纤维组织切断对材料的强度和韧性有一定的影响而且材料利用率较低改用冷冲压工艺加工可以直接制造出高精度的零件或切削量很小的零件毛坯在材料的内部还能形成更高强度的纤维组织大大提高材料的综合性能而且能够最大限度地节约原材料和能源
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6.3.2 冷挤压的变形程度
3. 影响冷挤压极限变形程度的因素 影响冷挤压极限变形程度的因素首先是模具的强度和使用寿命。冷挤压时坯料 在三向压应力状态下产生塑性变形，这种状态下的金属塑性极好，如果不是受 模具强度的限制，塑性变形可以达到很大的变形程度。如挤压低强度的有色金 属，其变形程度可以高达99%。但坯料的变形程度很大时，所需的挤压力也很 大，模具也要承受强大的挤压力。如果模具所受的挤压力超过其许可范围，则 模具也会过早磨损甚至破坏。所以，冷挤压的极限变形程度实际上受到模具的 强度和使用寿命的限制。可以说，冷挤压的极限变形程度实际上是指在模具强 度允许和保持模具有一定使用寿命的条件下坯料一次挤压所能达到的最大变形 程度。其次是挤压金属材料的性质。被挤压金属的强度、硬度越大，单位挤压 力越大，极限变形程度就越小；被挤压金属的硬化指数越大，极限变形程度也 越小。第三是挤压方式。正挤压的单位挤压力小于反挤压，因此正挤压的极限 变形程度大于反挤压。第四是模具的几何形状。合理的模具几何形状(如正挤压 时合理的凹模中心角、反挤压时合理的凸模端部锥角等)，可以降低单位挤压力， 从而提高极限变形程度。除此之外，坯料的表面处理与润滑状态等对极限变形 程度有影响，良好的表面特性与润滑条件也能提高极限变形程度。
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
第六章 冷挤压模具设计
第六章 冷挤压模具设计
3、复合挤压模
图6-4为活塞销 的复合挤压模 具图。
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 正挤压凸模的作用主要是传递压力，设计时应考虑其强度。 在凸模与凹模之间应具有合适的间隙，这是因为： 1) 要避免在挤压后零件上形成毛刺，这就要求较小的间隙，这一 点在挤压比较软的有色金属材料时特别重要。 2) 由于凸模弹性变形而产生的直径增大，凸凹模之间仍要有一定 的间隙。
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)。
第六章 冷挤压模具设计
(二) 正挤压凹模 正挤压凹模根据单位挤压力大小可选择整体凹模和组合凹模。 1、凹模型腔尺寸的确定 图6-9为正挤压凹模的形状尺寸。
第六章 冷挤压模具设计
(1) 凹模型腔深度h3要根据毛坯长度 和挤压前凸模需进入凹模导向深度 (一般10mm)来决定。 (2) 凹模的入模锥度一般采用 60o~126o较合理(对于较软的材料， 也可采用180o)。 (3) 凹模收口部分应采用适当的圆 角半径过渡。圆角半径r的大小对模 具使用寿命有很大影响，一般圆角 半径越大，凹模的使用寿命越长。
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。
冷挤压工艺与模具设计
6. 坯料的表面处理
不同材料需用不同的处理方法： (1)碳钢和低合金钢用磷化处理 ； (2)奥氏体不锈钢的表面处理与润滑：
7、 冷挤压件质量分析
1.零件断面形状与尺寸 2.挤压件表面质量 3.挤压件组织与性能
冷挤压模具实例
正挤压模具
1-凸模固定圈;2-凹模;3-上模板;4、12、14-螺钉;5-凹模固定板;6-导套; 7-导柱;8-垫块;9、13-垫板;10-顶出杆;11-下模板;15-凸模芯轴;16-凸模
反挤压模具
1- 下 模 座 ;2- 下 模 座 ;3拉 杆 ;4- 导 套 ;5- 上 模 座 ;6 、 29- 螺 母 ;8- 压 柱;9-定位圈;10、11-螺 钉 ;12- 模 柄 ;13- 凸 模 ;15- 加 强 圈 ;16- 紧 固 圈 ;17- 卸 料 圈 ;18- 卸 料 板 ;19- 压 力 垫 块 ;20- 凹 模 ;21- 预 应 力 圈 ;22- 弹 簧 ;23- 压 板 ;24- 螺 钉;25-顶出杆;26、27、 14-垫块;28-顶板;30-拉 簧 ;31- 活 动 板 ;32- 顶 杆;33-斜块
2．反挤压 1坯料;2-挤压件;3-顶杆;4-凹模;5-凸模
3．复合挤压 1坯料;2-挤压件;3-凹模;4-凸模
4．径向挤压 1-坯料;2-上模;3-凸模;4-挤压件;5-下模;6—顶冷挤压特点及应用
冷挤压特点： (1)坯料变形区塑性好，变形抗力大； (2)冷挤压零件质量高，其尺寸公差一般可以达到IT7
3、 冷挤压材料
1.冷挤压材料要求。 2.冷挤压常用材料：常用的冷挤压材料见专业书籍。
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目录
第一章冷挤压工艺的特点及模具分类 (2)
一、冷挤压工艺 (2)
二、冷挤压模具特点 (2)
三、典型的冷挤压模具组成 (2)
四、冷挤压模具分类 (3)
五、冷挤压的特点 (3)
第二章模具工作部分设计 (5)
一、冷挤压模设计要求 (5)
二、正挤压凸模 (5)
三、正挤压凹模 (6)
第三章模具组成及工作过程原理 (8)
一、自行车前钢碗正挤压模具装配图 (8)
二、工作过程 (9)
第四章听课感受及意见与建议 (10)
一、感受 (10)
二、意见和建议 (10)
参考文献 (10)
第一章冷挤压工艺的特点及模具分类
一、冷挤压工艺
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。
二、冷挤压模具特点
1、模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；
2、模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；
3、凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；
4、模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；
5、为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；
6、模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，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、上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。
三、典型的冷挤压模具组成
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、导板、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。
在第二章内容中将主要介绍模具的工作部分的设计。
四、冷挤压模具分类
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1-1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1-2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；
3、复合挤如图1-3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。
五、冷挤压的特点
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。
图1-1 正挤压图 1-2 反挤压图 1-3 复合挤
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。
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，有色金属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.6～0.4μm。
有的冷挤压件无需切削加工。
第二章模具工作部分设计
一、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。
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。
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。
二、正挤压凸模
1、如图2-1是正挤压凸模的各种型式。
图2-1
实心件正挤压凸模比较简单，可按图2-1(a)、(b)的型式设计。
(b)型端部的锥度有防止凸模纵向开裂的作用。
对正挤压空心件的凸模设计要特别注意。
纯铝空心件正挤压，可使用图(c)的整体式凸模。
对于挤压较硬的金属材料，特别是黑色金属的挤压，应采用图 (d)、(e)的组合式凸模。
(e)型组合式凸模与芯轴之间采用IT7级H7/k6过渡配合，芯轴与凸模本体之间没有相对滑动，在挤压过程中，芯轴受摩擦而产生很大的拉应力，因而仅适用于芯轴直径较大、或挤压材料不太硬、或摩擦系数较小的条件。
(d)型组合凸模、凸模孔与芯轴之间用IT7级间隙配合H7/h6。
挤压过程中由于摩擦力的作用，芯轴可随变形金属同时向下滑动，从而大大减弱了芯轴的受拉情况，避免芯轴拉断。
2、自行车前钢碗正挤压凸模尺寸设计
三、正挤压凹模
1、正挤压凹模有图2-3所示的几种结构型式。
图2-2
图2-3
凹模一般采用预应力的结构。
图2-3(a)是整体式凹模，这种凹模在使用中，直筒部分与锥角相交处产生应力集中容易开裂，所以常采用图2-3中的(b)、(c)及(d)等剖分式结构。
2、自行车前钢碗正挤压凹模尺寸设计
图2-4
第三章模具组成及工作过程原理
一、自行车前钢碗正挤压模具装配图
本模具为空心件正挤压模，凸模由凸模芯、凸模套组成。
上顶料杆中部开有气孔。
下顶料杆靠托板托住，改变下顶料杆的长度可适用于顶出不同长度的工件。
图3-1
零件明细表
二、工作过程
本模具通过凸模与凹模将毛坯正挤成管状零件。
考虑到工件挤压后卡在凹模内，一副顶出装置，即由顶料杆和顶出板等将加工好的工件顶出。
第四章听课感受及意见与建议
一、感受
二、意见和建议
参考文献
[1] 贾俐俐主编. 挤压工艺及模具[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[2] 杨长顺. 冷积压模具设计[M]. 北京：国防工业出版社，1994.
[3] 翟德梅编. 挤压工艺及模具[M]. 化学工业出版社，2004.
[4] 吴诗编著. 温挤技术[M]. 北京：国防工业出版社，1979.
[5] 洪深泽. 挤压工艺及模具设计[M]. 北京：机械工业出版社，1996.。