第六章冷挤压模具设计
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6章 冷挤压
1、可以通过设计和制造耐压强度高的模具结构及正确选用模具工作部 分材料与热处理方法，以提高模具本身的承载能力。
2、还可以通过正确设计挤压工艺，以减少所需的单位挤压力，使之在 相同的模具承载能力下，提高挤压变形程度。
四川信息职业技术学院机电工程系 16
6.2.3 冷挤压的变形程度
冷挤压有如下优点：
1、节约原材料 冷挤压是一种塑性加工工艺。它在不破坏金属的前提下使金属体积作 出塑性转移，达到少切屑无切屑而使金属成形。这样就避免了在切削加 工时形成的大量金属废屑，从而大大节约了钢材和各种金属原材料。 2、生产率高 冷挤压一般在冷挤压机上进行，也可在普通压力机上进行。操作方便， 容易掌握，生产率高。 3、可加工形状复杂的零件 冷挤压可以加工形状复杂的零件， 4、冷挤压件的强度大，刚性高而重量轻 由于冷挤压时利用了金属材料冷变形的冷作硬化特性，挤压件强度大为 提高，可用低强度钢材代替高强度钢材。 5、冷挤压件的质量高 目前冷挤压件尺寸精度可达IT7级，个别尺寸公差可控制在0.015以内。 表面粗糙度Ra可达1.6—0.2μm。 6、冷挤压件成本低 冷挤压件由于节约原材料、生产率高、零件质量高，所以成本低。
14
6.2.3 冷挤压的变形程度
2、极限变形程度
冷挤压时，一次挤压加工可能达到的最大变形程度称为极限变形程度。 但变形程度很大时，单位挤压力很大，会显著降低模具的使用寿命，如 果单位挤压力超过模具强度所许可的范围，则会造成模具的早期损坏。 所以冷挤压极限变形程度实际上是受模具强度和模具寿命的影响。也就 是说，冷挤压的极限变形程度实际上是指在模具强度允许条件下，保持 模具有一定寿命的一次挤压变形程度。极限变形程度大，工序数目少， 生产率高。
第六章 挤压模具
• 3）专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压 生产的发展方向和趋势。 • 4) 挤压专机将成为一种发展趋势。随着中 小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤 压工艺的推广应用，多工位冷挤压压力机、 精压机及针对某种锻件而设计制造的专机 会得到大力发展。
5.挤压技术的应用
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。
• 出料及淬火：从挤压机出口处挤出的型材在出 料淬火台上进行快速强制冷却。
• 风冷 • 水雾冷却 • 水槽冷却
铝合金型材挤出后的加工与处理
• • • • • 牵引机或牵引台将型材引出 达到所需长度由热切锯切断（一般20~30M） 由移动冷床将型材移至校直机进行校直 校直后的型材用定尺锯切割成所需长度 将定尺型材装入转运架内转入时效工序
铝的主要特性
• 可成形性:这是铝及许多铝合金较重要的特性之 一。特定的拉伸強度、屈服強度、可延展性和 相应的加工硬化率，决定了铝的可成型性。 • 可回收性：铝具有极高的可回收性，再生铝的 特性与原生铝几乎没有分别，而且回收费用低 廉。这在讲求环保的今天显得尤为重要。 • 其它特性：无毒、不燃烧…
铝的应用
铝合金型材的人工时效
• 人工时效：人工时效能够显著提高铝合金型材 的机械性能，特别是硬度。铝合金型材通常在 时效炉内加热到特定温度，保温4~8小时，使合 金元素稳定后，出炉自然冷却。
铝型材断面问题
挤压模具常识
模 具 的 组 成
正模 模垫 模套
2.挤压特点
挤压，特别是冷挤压，材料利用率高， 材料的组织和机械性能得到改善，操作简 单，生产率高，可制作长杆、深孔、薄壁、 异型断面零件，是重要的少无切削加工工 艺。挤压主要用于金属的成形，也可用于 塑料、橡胶、石墨和粘土坯料等非金属的 成形。
《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
6.2 冷挤压工艺的分类
图6-1 正挤压
6.2 冷挤压工艺的分类
图6-2 反挤压
6.2 冷挤压工艺的分类
(a) 图6-3 复合挤压与径向挤压
(b)
6.2 冷挤压工艺的分类
图6-4 减径挤压
6.3 冷挤压的变形分析
6.3.1
冷挤压的应力与应变状态 6.3.2 冷挤压的变形程度
6.3 冷挤压的变形分析
6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
1. 正挤压 正挤压时坯料大致分为4个区：待变形区1、变形区2、死区 3、已变形区4。因为变形区始终处于凹模孔口附近，只要 压余的厚度不小于变形区的高度，变形区的大小、位置都不 变，所以正挤压变形属于稳定变形。挤压时变形区的应力状 态是三向受压，其应变状态是两向收缩、一向伸长，如图65所示。正挤压又分为实心件正挤压和空心件正挤压两种。 正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件，如螺钉、芯 轴、管子和弹壳等。
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
（时间：2次课，4 学时）
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第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
教学目标： 冷挤压是压力加工的范畴，其加工毛坯与冲裁、弯曲、拉深 及各种成形工艺的板料毛坯有很大区别，其加工工艺及模具 设计可以作为冲压加工的一个独立分支，但其加工过程、工 艺、模具、加工设备、应力应变状态等与常规冲压加工有很 多相似之处。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
冷挤压汽车零件
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
冷挤压花键
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
冷挤压高强度螺母
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
冷挤压高强度螺栓
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
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。
套筒扳手冷挤压工艺及模具设计范文精简版
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引言1. 冷挤压的基本原理冷挤压是一种将金属材料压制成所需形状的加工方法，其基本原理是通过施加高压力将金属材料挤压进模具中，使其形成所需的形状。
与传统的热挤压相比，冷挤压具有以下优点：- 保持金属材料的力学性能；- 无需进行后续热处理；- 提高材料利用率；- 减少生产成本。
2. 套筒扳手的冷挤压工艺套筒扳手的冷挤压工艺通常包括以下几个步骤：2.1 材料准备选择适合冷挤压的金属材料，通常使用高强度的合金钢作为原料。
根据套筒扳手的规格和要求，将金属材料切割成一定长度的柱状坯料。
2.2 加热处理将切割好的坯料加热至适当的温度，通常选择较高的温度以提高材料的延展性和可塑性。
加热温度的选择需根据具体的材料和工艺要求进行调整。
2.3 挤压成形将加热后的坯料放入冷挤压机的模具中，施加高压力使得坯料被挤压形成套筒扳手的初始形状。
冷挤压机通常采用液压系统来提供高压力，并通过控制活塞的运动来控制挤压过程。
2.4 冷却和回火在挤压成形后，将套筒扳手暴露在空气中进行冷却，以使其固化。
然后，对套筒扳手进行回火处理，以消除挤压过程中可能产生的应力，并提高其硬度和韧性。
2.5 表面处理，对套筒扳手进行表面处理，通常采用镀铬、喷涂等方式，以提高其表面的硬度、耐腐蚀性和美观度。
3. 套筒扳手的模具设计套筒扳手的模具设计在冷挤压工艺中起着关键作用。
以下是一些模具设计的考虑因素：3.1 模具材料模具材料需要具备足够的强度和硬度，以承受高压力和磨损。
常用的模具材料包括合金工具钢、硬质合金等。
根据具体要求，可以采用不同的模具材料。
3.2 模具结构模具结构直接影响到套筒扳手的形状和尺寸。
模具结构应考虑到挤压过程中套筒扳手内部的空间和外部轮廓的形成，以及模具的易于拆卸和维修。
3.3 模具冷却由于冷挤压工艺可能产生较大的摩擦热，模具冷却是必要的。
合理的模具冷却设计可以提高生产效率和模具的使用寿命。
毕业设计(论文)-冷挤压模具设计说明书
毕业设计（论文）-冷挤压模具设计说明书摘要阶梯形零件是多种复杂形状的组合，其成形工艺较难，在工艺设计和变形方案的制定上，有其独自的特点。
这类零件一般可采用板料多道拉深来成形。
但是对于本设计中的阶梯方铝罩零件来说，其内外都呈现阶梯状且形状不一致辞，并且由于中间过渡部分形状不规则，因此不可能用板材成形工艺成形，而只能采用挤压等其他方法成形。
对于复杂的阶梯形零件,一次挤压不容易达到预期成形效果。
因此，一般采用有预成形的多道次挤压工艺。
其中的关键是如何合理分配材料变形程度，控制材料流动，减少过度变形，从而得到合格的零件。
本文探讨了阶梯方铝罩挤压的可行性，通过对产品零件图的分析，制定了几种工艺方案并进行分析比较，在选择最优方案的同时也制定了工艺流程。
在此基础上详细地介绍了阶梯方铝罩挤压模具的设计过程。
采用冷挤压工艺加工后，提高了零件的精度和表面质量，改善了强度和韧性，减少了切削加工量，节约了原材料，提高了生产效率，也改善了零件的组织性能。
关键词:阶梯方铝罩，成形工艺，冷挤压，模具设计IABSTRACTMulti-step part is a combination, which is composed with various complicated shapes. Its forming craft is more difficult. So it has its own characteristic in the technological design and the distortion plan formulation. Generally, this kind of components can be formed with the technology of multi-drawing the sheet. However, the product in this paper is not so regular. Its shape has steps both in exterior andinterior and the shape is irregular. At the same time, the middle transition part is so complex that it is impossible to adopt the drawing technology to form. Therefore, we need to consider the cold extrusionand other way to get the shape. It is no easy to achieve the anticipated formed effect with only one extrusion, because the step-shape is so complex. It should use multi-extrusion craft with pre-form forging. So the key is how to distribute rationally the distortion degree, control material flow, reduce the excessive deformation and obtain the qualified components. The feasibility of extrusion forming of multi-step part was discussed in this article. With the analysis of several technological programs, the optimal plan was made and selected, the technological process was determined. Based on the pre-discussion, the extrusion die was design and the design process is presented detailedly. By using the cold extrusion craft process, the precision and the surface quality of the product is improved, the intensity and toughness is got better, the cutting process is reduced, the raw material is saved. Not only does it enhanced the production efficiency, but also improve the organization of component.Keywords: multi-step part，forming technique，cold extrusion，die designII目录第1章冷挤压技术的介绍 .............................................11.1冷挤压工艺的实质 .................................................11.2冷挤压工艺的优点 .................................................11.3冷挤压工艺的缺点 .................................................21.4冷挤压工艺的应用范围 .............................................31.5冷挤压工艺的的发展方向 ...........................................3 第2章工艺分析及制定 ...............................................42.1产品零件的分析 ...................................................42.2工艺方案的分析 ...................................................5 第3章毛坯制备及处理 ..............................................113.1冷挤压件毛坯的制备 ..............................................113.2冷挤压件材料的软化热处理 ........................................133.3冷挤压件的表面处理与润滑 ........................................14 第4章冷挤压力 .....................................................164.1影响冷挤压压力的主要因素 ........................................164.2变形程度 ........................................................164.3冷挤压力的计算 ..................................................17 第5章冷挤压设备的选择 ............................................185.1冷挤压设备的基本要求 ............................................185.2冷挤压设备的选择 ................................................18 第6章冷挤压模具设计 ..............................................206.1冷挤压模具特点 ..................................................206.2冷挤压模架设计 ..................................................206.3凸、凹模设计 ....................................................216.3.1反挤压凸模的设计 (21)6.3.2反挤压凹模的设计 (23)6.3.3反挤压凸、凹模制造公差 (25)第7章模具结构部件设计 (26)7.1上模具部分结构设计 ..............................................267.2卸件装置设计 ....................................................27III7.3下模具部分结构设计 ..............................................297.4模具结构和工作原理 ..............................................307.5成形模具三维图 ................................ 错误～未定义书签。
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
挤压第六章 冷挤压模具设计
第三节 预应力组合凹模的设计
图6-21 冷挤压凹模的三种结构形式 a)整体式凹模 b)两层组合凹模 c)三层组合凹模
一、整体式凹模受力分析
1)当作用在整体式及凹模内壁的最大切向拉应力σθmax超过凹模材料抗拉强度时，就 要从凹模内壁处产生裂纹而造成切向开裂。 2)当作用在整体式凹模内壁的最大等效应力max超过凹模材料许用应力时，就要从凹 模内璧处开始产生破坏。
1.反挤压凹模形式
图6-14 反挤压凹模典型结构
1.反挤压凹模形式
图6-15 盛料腔模具结构
1.反挤压凹模形式
图6-16 常用反挤压凹模形式
2.反挤压内层凹模尺寸确定
图6-17 反挤压内层凹模型腔尺寸
(三)反挤压顶杆
图6-18 常用顶杆形式
三、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差
1.要求保证挤压件外径尺寸时(图6-19a)
8—模柄 9、19—压力垫板 10—压环 11—大螺母 12—卸件环 13—卸料板 14—凹
模 15—加强圈 16—紧固圈 17—顶出杆 18—垫块 20—顶板 21—拉簧 22—活动板 23—
顶杆 24—斜块
３.复合挤压模
图6-4 活塞销复合挤压模 1—顶杆 2—顶件套 3—下凸模 4—凹模 5—上凸模 6—限流套
图6-37 垫块顶料的结构形式 1—凹模 2—垫块 3—垫板 4—顶杆
二、顶出装置
图6-38 顶杆顶料的结构形式
二、顶出装置
图6-39 套筒顶料的结构形式
第五节 导向装置的设计
一、导柱导套布置形式 二、导柱导套紧固方法 三、导柱导套尺寸
一、导柱导套布置形式
1)双导柱中间布置。 2)双导柱对角布置。 3)四导柱封闭布置。
(一)按工艺性质分类 (二)按有无导向装置分类
冲压工艺与模具设计第 6章 冷挤压工艺与模具 设计
A0 挤压变形前毛坯的横断 面积（ mm 2 ) A1 挤压变形后毛坯的横断 面积（ mm 2 )
2）挤压比：
A0 G A1 A0 0 Ln A1
3）对数变形程度：
２.冷挤压许用变形程度 挤压的许用变形程度:模具强度允许的条件下一次挤 压的变形程度. 影响因素： 挤压材料的力学性能、模具强度、挤压变形方式、毛 坯表面处理、润滑等。 挤压（如图6.1.10） 、反挤压（如图6.1.11）分别表 达了毛坯材料硬度与许用变形程度的关系。曲线由实验测 得，其试验条件是： 毛坯的相对高度 h0 / d0 1 毛坯经退火软化、表面 磷皂化处理 .
第 6 章 冷挤压工艺与模具 设计
6.1
冷挤压工艺的分类及挤压金属的变形特点
6.2
冷挤压原材料与毛坯的制备 冷挤压力的确定 冷挤压的工艺设计
6.3
6.4
6.5
冷挤压模具设计
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）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
6.1.2
冷挤压金属的变形分析
1. 正挤压变形分析 正挤压实心件的金属流动网格图（如图6.1.5) 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。（如图6.1.6a） 变形区的应力应变关系（如图6.1.6b）单元体所示。 挤压时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.
特殊要求: 1）要求设备吨位较大 冷挤压的变形抗力大，单位挤 压力可能高达 2）对模具要求高 冷挤压力时常接近甚至超过现有模 具材料的抗压强度，所以对模具材料要求很高.
冷挤压模具课程设计
冷挤压模具课程设计学院：专业：年级: 指导老师：学生姓名：日期：目录1、冷挤压的定义及特点 (3)1.1.冷挤压的定义 (3)1.2.冷挤压的优点及技术难点 (3)2．材料分析 (5)2．1材料化学成分及机械性能 (5)2.2材料的力学性能分析 (6)2．3毛坯尺寸的确定 (6)2．4坯料制备方法 (6)2.5坯料的软化处理、表面处理及润滑 (6)2．5．1 坯料的软化处理 (6)2．5. 2 坯料的表面处理 (7)2.5. 3 坯料的润滑处理 (8)3 成形工序挤压力的计算 (9)3．1变形程度的计算 (9)3．2图算法冷挤压力的计算 (10)3．3总挤压力 (10)3.4挤压力经验公式的校正 (10)3.5压力机的选择（挤压设备的选择） (10)4．模具设计 (11)4.1挤压模具设计的基本要求 (12)4. 1. 1 模具设计时需考虑的安全措施 (12)4. 1. 2 挤压模具的整体设计 (12)5 . 2 凸、凹模的设计 (12)4. 2. 2 凹模的设计和尺寸 (13)4.3凸、凹模固定圈的设计 (16)4.3.1凸模固定板 (16)4．3．2 凹模固定板 (16)4.4压力垫板的设计 (17)4．5．顶出装置的设计 (17)4.6卸料板的设置 (18)4.7导向装置的设计（导柱导套的设计） (19)4．8模架的设计 (20)5.模具材料的选择 (20)1、冷挤压的定义及特点1.1.冷挤压的定义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。
1.2 . 冷挤压的优点及技术难点目前，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。
《冷冲压工艺与模具设计》第6章冷挤压工艺与模具设计
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《冷冲压工艺与模具设计》第6章冷 挤压工艺与模具设计
第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
n 教学重点和难点： n 本章主要学习冷挤压加工的工艺特点、冷挤压的方
式、冷挤压模具的设计要求和冷挤压模具的基本结 构；了解冷挤压时的金属流动特点和冷挤压毛坯的 预处理方法；了解冷挤压的基本工艺计算方法。
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《冷冲压工艺与模具设计》第6章冷 挤压工艺与模具设计
6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
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《冷冲压工艺与模具设计》第6章冷 挤压工艺与模具设计
6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
n 2. 反挤压 n 如图6-7(a)所示为高度大于直径的毛坯反挤压。在稳定变
形中，Ⅰ区为不参与变形的粘滞区(死区)，Ⅱ区为强烈变形 区，Ⅲ区为已变形区，该区材料不再继续变形，仅以刚性平 移的形式向上移动，如图6-7(b)所示。当底部厚度减小到 一定值时，底部的全部材料都向外侧流动，产生如图6-7(c) 所示的非稳定变形状态。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。
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6.1 冷挤压的主要特点
n 冷挤压是指坯料在冷态(变形温度低于再结晶温度，通常是指常温)下，通过强大的压力使放入模具型腔 内的金属毛坯发生塑性变形，充满型腔或从模具型腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及一定力学性 能的制品的塑性成形方法。冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分，是一种高精度、高 效率、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。
冷挤压工艺及模具设计课件
•冷挤压工艺及模具设计
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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
吉林大学冷挤压资料
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。
1反拉杆2弹簧垫片3调节螺母4拉杆5顶杆6凸模7活动护套
2)反挤压模 该模具带有导柱导套 的导向装置，调换凸 模2、内层凹模18后， 可作正挤压或复合挤 压用。当挤压件紧套 在凸模2上时，可由 装在卸件板11上的卸 件环10从凸模上卸下， 而当挤压件卡在凹模 内时，则 可由反拉杆23通过顶 板22、顶杆20及顶出 杆21将挤压件顶出。
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。
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。
第六章-挤压模具
铝的主要特性
• 可成形性:这是铝及许多铝合金较重要的特性之 一。特定的拉伸強度、屈服強度、可延展性和 相应的加工硬化率，决定了铝的可成型性。
• 可回收性：铝具有极高的可回收性，再生铝的 特性与原生铝几乎没有分别，而且回收费用低 廉。这在讲求环保的今天显得尤为重要。
• 其它特性：无毒、不燃烧…
铝的应用
• 1886年英国开始加工软金属，后又对锌、 铝、铜等硬金属进行冷加工。
• 1903年美国利用冷挤压制成薄壁黄铜管， • 1906年美国为了制造黄铜的西服纽扣，已
经取得了正挤压空心杯形坯料的专利权 。 • 第一次世界大战 （1914年8月～1918年11月 ）
美国用冷挤压法生产大量 黄铜弹壳。
• 1921年德国制造出冷挤压管的专用 压力机， 在1931年成功挤出钢管但没有投入生产。
• 3）专业化、规模ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的组织生产仍是冷挤压 生产的发展方向和趋势。
• 4) 挤压专机将成为一种发展趋势。随着中 小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤 压工艺的推广应用，多工位冷挤压压力机、 精压机及针对某种锻件而设计制造的专机 会得到大力发展。
5.挤压技术的应用
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
铝的主要特性
• 导电：铝由于它的优良导电率而常被选用。在重量 相等的基础上，铝的导电率近于铜的兩倍。
• 导热：铝合金的导热率大约是铜的50-60%，這对 制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以 及汽車的缸盖与散热器皆有利。
• 无磁：這对电气工业和电子工业而言是一重要特 性。
• 可加工性 ：铝的可加工性是优良的。在各种变形 铝合金和铸造铝合金中，以及在这些合金产出后具 有的各种状态中，加工特性的变化相当大。
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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。
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。
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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)。
(1)中小型冷挤压模具一般采用两导柱导套形式； (2)大型的冷挤压模具采用四导柱导套形式； (3)精密冷挤压模具还采用滚珠式导柱导套。
主要特点：保证上下模具有较好的对中性，冷挤压件同心度好， 但是模具制造较复杂。
第六章 冷挤压模具设计
2、模口导向冷挤压模
该类模具如图6-6所示，起 模口导向作用的导向套3与凸 模的间隙一般在0.02mm以内， 这样能保证挤压件的壁厚精度。
第六章 冷挤压模具设计
(1)模具应有足够的刚度和抗热疲劳性；
(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 冷挤压模具设计
2、反挤压模
图6-3为一种 典型的具有 导向装置的 反挤压模。
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
4、镦挤模
图6-5所示 为镦挤模。
第六章 冷挤压模具设计
(二) 按有无导向装置分类 1、导柱导套导向冷挤压模
该类模具如图6-1～图6-5所示，它是冷挤压模具中最常见的一 种模具结构。
这种导向方法简便、实用， 但这种导向方式一般用于挤压 较浅反挤压件的模具。
第六章 冷挤压模具设计
3、导筒导向冷挤压模
图6-7为摩托车主轴双端花 键复合挤压模具简图，它是一 副导筒导向挤压模。
它实质是双向减径挤压， 毛坯不能产生镦粗，因此对变 形程度、模具工作段的形状、 润滑条件以及毛坯材料形状态 要求都很高。
第六章 冷挤压模具设计
第六章 冷挤压模具设计
1—上模座；2、12—垫板；3—凸模；4—紧固套圈；5—螺母；6—预应力组合凹 7、14—压板；8—顶杆；9、10—调节螺钉；11—垫座；13—推杆；15—卸料板 图 可调式反挤压模
第六章 冷挤压模具设计
反挤压模
图可调式反挤压模，凸模固定端为锥形，凸模3和紧固 套圈4由螺母5锁紧固定在上模部分。由于挤压力通常较大， 因此，在凸模固定端设置淬硬的垫板2、凹模采用三层预应 力组合形式，预应力组合凹模的中心位置可通过若干组螺钉 和9和压板7予以调整。整个三层凹模在压合靡平后，由压板 14将其紧压在下模座中。顶杆8与预应力组合凹模圈构成了 反挤压凹模的模腔，顶杆承受整个轴向反挤压力，其底部设 置垫板12。顶杆的中心位置也可通过若干组螺钉10予以调整。 挤压后工件易滞留在凹模中，由顶杆和推杆13将零件顶推出 模腔。挤压件也可能紧箍在凸模上，则由卸料板15将其卸下。
反过来安放。
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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：
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
(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。