第五章冷挤压加工工序的设计
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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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。
5-6-冷挤压零件变形工序设计实例解析
1、等壁厚设计原理：
第五章 冷挤压变形工序设计
求y值的图解
等壁厚设计实例
第五章 冷挤压变形工序设计
从上述分析可知，可以s1=s0(即等 壁厚)为条件来设计外壁带锥形台阶的杯形 件，以确保冷挤压过程中金属稳定流动，获得符合要求的 挤压件形状和尺寸。为了实现等壁厚，必须对内孔拐点 A与外锥形转折点B之间的距离y进行有效控制，即s1＝ s0、β=α为条件，用几何作图法求出y值，见上图。求 解方法如下：
±0.05
第五章 冷挤压变形工序设计
冷挤压工艺参数计算
1 毛坯尺寸的确定 （1）毛坯直径
采用实心圆柱毛坯，其直径为工件筒部外径，则
D=工件外径=Φ36
（2）毛坯体积 毛坯尺寸计算的原则为等体积法计算。即： 毛坯体积=工件体积 ①工件筒部体积
V1
(362
15 302
15)
4
8194.5mm2
②筒部凸缘部分体积
现采用增加一道中间半成品工序 的设计方法以防止上述弊病。 挤压这一半成品时，应使圆柱 部分体积V0(图a)等于锥形 部分体积V1，在成品挤压时， 只需将圆柱变成锥形， 其余部分基本上保持不变。
第五章 冷挤压变形工序设计
第五章 冷挤压变形工序设计
b．多向性转移
多向性体积转移是较为复杂的冷挤压 变形方法。它必须满足金属流动趋向性要求 ，保证同时达到所要求的形状和尺寸，同 时充满模腔的各个角落。
部分横截面积S 例题中引用工件的挤压力
F=p×S=300×2295.2=688560（N）
关于S的计算参见毛坯尺寸确定部分，可知
S＝2295.2
考虑一定的安全系数可选用1000kN压力。
注：表列数值适用于大量生产壁厚为0．3～0．4mm的薄壁反挤压杯形件
(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。
5-2冷挤压零件图设计
第五章 冷挤压变形工序设计
2）带有深孔的双杯形件，如图所示。 可以通过两次反向挤压或对向反挤压成形的方式 获得。活塞销也可划分为这类零件，只不过是挤 压后需冲去中间连皮。
第五章 冷挤压变形工序设计
3）带有较大法兰的轴类件，如图所示。 可以采用闭式镦挤成形的方式获得，它比切削加 工省材，且生产率也较高。
4、冷挤压件断面形状
1）应避免锥形：挤压锥形时，会产生一个 水平分力，给挤压带来困难，因此尽量将外壁设 计成直壁，易取件，模具易制造。
第五章 冷挤压变形工序设计
2）应避免阶梯形
第五章 冷挤压变形工序设计
3）避免细小深孔：深孔处金属流动 严重不均匀，单位挤压力过高，也不 经济，所以用机加工成形 较好。 如果一定要挤压成形小孔的话， 孔深直径比不能超过1.
第五章 冷挤压变形工序设计
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 挤压变形工序设计
第二节 挤压零件图设计
冷挤压零件图是根据产品零件图、冷挤压工
艺与后道机加工工艺要求而设计的。是编制冷挤
压工艺、设计冷挤压模具、检验冷挤压产品形状
第五章 冷挤压变形工序设计
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例 1 计算 毛坯尺寸
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6）截面为正方形、六边形、八边形等 正多边形薄壁件，如图所示。 采用冷挤压成形可以一次加工多件， 然后再切断成单个零件。
第五章 冷挤压变形工序设计
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！。
冷挤压的工艺过程是怎样的
冷挤压的工艺过程是怎样的
冷挤压的工艺过程包括以下几个步骤：
1. 准备阶段：检查并清理模具和工具，确保它们干净无杂质。
同时，需要检查零件图纸，了解零件的材料、尺寸、精度和表面质量等方面的要求。
2. 确定工艺参数：根据零件的要求和材料特性，确定挤压工艺参数，如挤压筒直径、挤压比、挤压温度和挤压速度等。
3. 选择坯料：根据零件的要求和挤压工艺参数，选择合适的坯料，如尺寸、质量和表面状态等。
4. 加热坯料：将选定的坯料加热至适当的温度，使其达到适合挤压的状态。
5. 挤压过程：将加热后的坯料放入挤压筒中，通过施加压力使其通过模具流出。
在此过程中，模具的形状决定了挤压出的零件的形状。
6. 冷却和润滑：在挤压过程中，需要使用冷却剂和润滑剂来降低模具和坯料的温度，提高流动性，减少摩擦和磨损。
7. 切断和矫直：在挤压过程中，通过切断机将连续的挤压杆切断成一定长度的坯料，并使用矫直机将其矫直。
8. 质量检查：对挤压出的零件进行质量检查，包括尺寸、形状、表面质量等方面的检查。
9. 清理和包装：根据需要，对合格的零件进行清理和包装，以便后续的加工和使用。
总之，冷挤压的工艺过程需要经过多道工序的配合和控制，以确保最终零件的质量和稳定性。
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
挤压第五章 冷挤压加工工序的设计
2.复合挤压流动控制问题
复合挤压件存在着各段长度的控制问题。
四、减径挤压的一次成形范围
减径挤压是一种在开式模具内变形且变形程度 较小的变态正挤压。坯料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坯料的变形抗力、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，由此来确定其主要尺寸参 数。
(二)黑色金属挤压件的尺寸精度
表5-3、表5-4上所列的为正挤压实心件和反挤压 杯形件的尺寸偏差的概略数值。这些数值将作 为在挤压零件图上未注公差的尺寸的许用偏差。
二、冷挤压件的形状精度
图5-17 反挤压杯形件的形状畸变图 a)端面坡口 b)底棱缺肉
二、冷挤压件的形状精度
图5-18 采用预成形压凹消除坡口
一、正挤压件的一次成形范围 二、反挤压件的一次成形范围 三、复合挤压件的一次成形范围 四、减径挤压的一次成形范围 五、镦挤复合工艺的一次成形范围 六、镦挤联合工艺设计 七、镦粗工艺
一、正挤压件的一次成形范围
1.坯料长径比h0/D 正挤压时，毛坯长径比过大，会加大摩擦阻力，增大挤压力。 2.正挤压实心件杆部直径d d过小，变形程度会超出许用变形程度。 3.余料厚度h1 h1值过小，单位挤压力会急剧增加，对于实心件挤压还会出现缩孔缺 陷。 4.凹模锥角α α是影响挤压件质量与单位挤压力的主要因素之一。 5.圆角半径 R一般取为3～10mm，r为0.5～1.5mm。
(1)锥形问题
图5-4 锥形件的冷挤压 a)圆筒件中间工序 b)工件
(2)阶梯形
图5-5 实心阶梯形件
(2)阶梯形
图5-6 空心阶梯形件 a)工件 b)中间工序
(3)避免细小深孔
挤压直径过小的孔或槽是很困难的，也不经济， 应尽量避免。此外，带有侧孔、沟槽及螺纹等 均不宜用冷挤压方法成形，而要用机械加工的 方法来制造。
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。
第五章冷挤压加工工序的设计
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五节 冷挤压件的加工精度
2、具有阶段的台阶轴 由于一次挤多台阶，金属流动、模具寿命、 工件顶出都会发生问题，因此，原则上应在压力机上一次挤出一 个台阶。可采用正挤压、镦挤等。 (1)应用正挤压方案时，坯料直径取零件最大台阶的直径d2，先用 正挤压挤出d3部分，再挤出台阶孔d1； (2)采用镦挤方案时，坯料直径取次台阶的直径d1，先挤出直径d3， 再将d1镦粗到d3。
第五章 冷挤压加工工序的设计
1、杯口带凸缘的杯形件 (2)当凸缘厚度小于壁厚时，可采用先反挤压兼翻边，再冷镦凸缘。 需要注意的是，翻边时锥形部分的边缘容易开裂，所以它适用于 材料塑性较好的工件；
第五章 冷挤压加工工序的设计
1、杯口带凸缘的杯形件 (3)当凸缘较厚时，首先在实心坯料上镦制出凸缘，之后反挤压成 形，挤压瞬间凸缘隆起，形成一个自然的锥形，当凸模进行模腔 后，成形的部位则作刚性平移，同时完成杯体的加工，最后将凸 缘镦压成形。
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、模具尺寸精度的影响 挤压件的尺寸偏差受模具尺寸变化的影 响最大。而影响模具尺寸变化的因素有：模具升温、模具弹性 变形、模具材料、制造精度以及磨损等。
(1)模具的温度升高 挤压件形状越复杂，变形程度和挤压力越大， 温度升高越明显，使模腔尺寸加大，挤压件尺寸波动变大。 (2)模具的弹性变形 主要取决于所承受工作压力和毛坯材料、挤 压件的变形程度和尺寸等因素。控制挤压变形程度，提高被挤 压材料的塑性，选用优质模具材料对减少模具弹性变形有益。 (3)模具的制造精度 模具的制造精度越高，挤压件的尺寸精度也 必然增高，但过高的模具精度会增加制模成本。 (4)模具的磨损 模具的磨损不可避免地影响工件尺寸精度。因此， 在设备与制造模具时，要保证模具具有最大的磨损留量。
《冷挤压技术》复习提纲(附加解答)
第一章绪论（1）挤压变形的特征：由大截面向小截面的变形（2）挤压的分类：按照坯料温度分为冷挤压、温挤压、热挤压，其定义及黑色金属、铝合金对应的温度；按照毛皮材料种类分为有色金属挤压、黑色金属挤压（3）挤压的基本方法：正挤压、反挤压、复合挤压、减径挤压，掌握其各自定义。
正挤压——正挤压时金属的流动方向与凸模的运动方向相同反挤压——反挤压时金属的流动方向与凸模的运动方向相反复合挤压——复合挤压时一部分金属的流动方向与凸模的运动方向相同, 而另一部分金属的流动方向则相反减径挤压——一种变形程度较小的变态正挤压法，毛坯断面仅作轻度缩减。
第二章挤压基本原理⑴根据正挤压实心件的网格变化情况，简述实心件正挤压金属流动的特点。
坐标网格变化特征：①横向坐标线、纵向坐标线在出口处发生了较大的弯曲，中间部分弯曲更显著②在出口拐角处有死区存在，金属除发生拉伸变形外，还有剪切变形。
金属流动的特点：①金属在进入变形区之前或离开此区以后，几乎变形，仅做刚性平移②在变形区内，金属的流动是不均匀的，中心层流动快，外层流动慢。
⑵反挤压进入稳定挤压状态时，可将坯料的变形情况分为哪几个区域，并绘图表示。
已变形区、死去、变形区、过渡区、待变形区图见课本P14⑶挤压变形区的应力状态是三向受压，应变状态是两向压缩一向伸长。
⑷三向压应力为何可以提高被挤压材料的塑性？①三向压应力状态能遏止晶间相对移动，防止晶间变形，从而提高了塑性；而拉应力会促进晶间变形，加速晶界的破坏。
②三向压应力状态有利于消除由于塑性变形所引起的各种破坏，能促使被破坏了的晶内和晶间的联系得到恢复。
③三向压应力状态能使金属内某些夹杂物的危害程度大为降低。
④三向压应力状态可以抵消或减小由于不均匀变形引起的附加拉应力，从而减轻了附加拉应力所造成的破坏作用。
⑸简要概述挤压变形程度的表示方法及其之间的关系。
断面缩减率εA=(A0-A1)/A0*100% εA正=(d02-d12)/d02*100% εA反=d12-d02*100%挤压比G=A0/A1 对数变形程度关系见课本P16⑹附加应力及残余应力概念，产生原因、危害及防止措施。
《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。
制件冷挤压工艺参数设计
制件冷挤压工艺参数设计制件冷挤压工艺参数设计引言：制件冷挤压是一种常用的金属成形工艺，它通过将金属坯料置于挤压机中，施加压力，使金属坯料流动并填充模具腔，最终得到所需形状的零件。
该工艺具有高效、节能、材料利用率高等优点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
而制件冷挤压工艺参数的设计对于产品质量和生产效率具有重要影响。
本文将介绍制件冷挤压工艺参数设计的基本原理和方法。
一、制件冷挤压工艺参数的基本原理1. 挤压力：挤压力是制件冷挤压过程中施加在金属坯料上的压力，它直接影响到金属坯料的变形和填充性能。
挤压力的大小需要根据具体的材料和形状来确定，一般应控制在适当的范围内，过大会导致金属坯料流动不畅，过小则会影响成形质量。
2. 挤压速度：挤压速度是指金属坯料在挤压机中的运动速度，它决定了金属坯料的流动性和填充性能。
挤压速度过快会导致金属坯料的塑性流动不够充分，容易产生气泡和缺陷；挤压速度过慢则会增加生产周期和能耗，降低生产效率。
3. 模具温度：模具温度是指挤压模具的工作温度，它影响到金属坯料的流动性和成形质量。
模具温度过高会使金属坯料过早软化，流动性增加，但容易产生表面气泡和裂纹；模具温度过低则会导致金属坯料的流动性不足，填充不完整，影响成形质量。
二、制件冷挤压工艺参数的设计方法1. 实验设计法：通过实验方法，对不同的工艺参数进行试验，然后根据试验结果来确定最佳的工艺参数组合。
实验设计法可以有效地降低试验成本和周期，提高试验效率。
2. 数值模拟法：利用有限元分析软件对制件冷挤压过程进行数值模拟，通过改变工艺参数的数值来观察其对成形质量的影响。
数值模拟法具有成本低、周期短、结果可靠等优点，可以提供参考的工艺参数范围。
3. 经验公式法：根据以往的制件冷挤压经验，总结出一些经验公式，通过计算来确定工艺参数。
经验公式法简单易行，适用于一些常见的制件形状和材料，但对于复杂的情况可能不够准确。
三、制件冷挤压工艺参数设计的注意事项1. 考虑材料的特性：不同的金属材料在制件冷挤压过程中的流变性能和变形行为不同，因此在选择工艺参数时要考虑材料的特性。
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。
挤压第五章 冷挤压加工工序的设计
一、正挤压件的一次成形范围
图5-9 正挤压件的典型形状 a)正挤压实心件 b)正挤压空心件
二、反挤压件的一次成形范围
1.孔的深度h 为保证反挤压凸模在挤压过程中不失稳，孔深h应受凸模长径比的限制。 2.壁厚s0 杯壁越薄，反挤压变形程度越大，所以s0受材料的许用变形程度的限制。 3.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。 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，内孔径的一次成形范围应受最小和最大许用变形程度的限制。 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(图5-10b)，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。 6.凸模锥顶角αB 采用平底凸模时，挤压力较大，一般在挤压黑色金属时，凸模锥顶 角αB取7°～27°；挤压铝、铜等有色金属时，αB取3°～25°。 7.圆角半径 反挤压外圆角半径R和内圆角半径r一般与零件的圆角半径相同。
(1)锥形问题
图5-4 锥形件的冷挤压 a)圆筒件中间工序 b)工件
(2)阶梯形
图5-5 实心阶梯形件
(2)阶梯形
图5-6 空心阶梯形件 a)工件 b)中间工序
(3)避免细小深孔
挤压直径过小的孔或槽是很困难的，也不经济， 应尽量避免。此外，带有侧孔、沟槽及螺纹等 均不宜用冷挤压方法成形，而要用机械加工的 方法来制造。
一、正挤压件的一次成形范围 二、反挤压件的一次成形范围 三、复合挤压件的一次成形范围 四、减径挤压的一次成形范围 五、镦挤复合工艺的一次成形范围 六、镦挤联合工艺设计 七、镦粗工艺
一、正挤压件的一次成形范围
1.坯料长径比h0/D 正挤压时，毛坯长径比过大，会加大摩擦阻力，增大挤压力。 2.正挤压实心件杆部直径d d过小，变形程度会超出许用变形程度。 3.余料厚度h1 h1值过小，单位挤压力会急剧增加，对于实心件挤压还会出现缩孔缺 陷。 4.凹模锥角α α是影响挤压件质量与单位挤压力的主要因素之一。 5.圆角半径 R一般取为3～10mm，r为0.5～1.5mm。
冷挤压零件变形工序设计实例
二、金属流动的趋势
在设计冷挤压工序时，必须根据最小阻力 定律，对每道工序的金属流动进行有效的 控制，迫使金属朝着应该流动的方向流动 。制止其朝着其余方向流动。
成形带凸缘件的冷挤压工艺方案 a)毛坯 b)杯形半成品 c)带凸缘的中间工序 d)冷挤压件
方案I：是利用杯形半成品，
一次成形出凸缘形状和位于其上的孔。
a．分区转移
将挤压件需要变形和不要变形的部分区分 开来，迫使毛坯某个部分只产生要求的变 形，而其余部分不应产生任何形式的变形 。
带实心锥体的阶梯轴类冷挤压件 (见右图)，如果采用实心圆柱毛坯在锥形 挤压模内一次成形，则会产生加 大变形区范围，增加摩擦面积， 使润滑条件变差等弊病。
现采用增加一道中间半成品工序 的设计方法以防止上述弊病。 挤压这一半成品时，应使圆柱 部分体积V0(图a)等于锥形 部分体积V1，在成品挤压时， 只需将圆柱变成锥形， 其余部分基本上保持不变。
挤压件高度 修边量△h
15～20 8～10
20～50 10～15
50～100 15～20
注：表列数值适用于大量生产壁厚为0．3～0．4的薄壁反挤压杯形件
毛坯的外径可根据凹模腔相应尺寸决定。为了 便于将毛坯放入凹模腔内，毛坯外径应比
凹模腔直径小0.1～0.2。空心毛坯内径应根据凸 模心棒直径而定。为了便于将凸模心棒伸入毛坯 内孔，一般应使毛坯内孔径比凸模心棒直径大 0.05～0.1。若挤压件的内孔尺寸精度要求不高 ，则该值可取0.1～0.2；若挤压件的内孔尺寸精 度要求较高，则该值只能取 0.01～0.05。毛坯 径向尺寸确定后，就可算出横断面积。于是毛坯 高度就可由体积和断面积求得。
2、变壁厚设计方法
变壁厚设计方法 a)中间半成品 b)变壁厚冷挤压件
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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冷挤压件的表面粗糙度取决于模具工作表面的粗糙度。由于 几何形状、挤压方法和模具结构不同，挤压件各部位上的表面粗 糙有所不同。一般情况下，挤压件外表面的表面较粗糙，内表面 较光滑。模具表面粗糙度应低于挤压件相应处表面粗糙度1-2级。
毛坯的材料种类不同，挤压后挤压件的表面粗糙度相差也很 大。例如，硬铝挤压后表面不及钢光洁。
第五章 冷挤压加工工序的设计
3、坯料材料的性能及制造精度的影响 坯料材料的成分、组织 和性能，以及备料时的形状偏差对挤压件尺寸精度的影响，突 出表现在对挤压力大小的影响上。这些因素促使挤压力的变化 必然要反映在模具的弹性变化的差异上，从而对挤压件尺寸产 生误差。 4、变形条件的影响 在一定条件下提高变形速度可以使摩擦因数 降低，挤压力减小；同时由于变形速度提高，产生的热来不及 散失，会使挤压件温度升高，变形抗力降低，因而模具的弹性 变形量和磨损都会减少，提高挤压件的压力精度。
另外，将坯料进行良好的表面润滑处理，可减小摩擦因数， 降低挤压力，使模具和弹性变形量和磨损量也相应减小。
第五章 冷挤压加工工序的设计
一、冷挤压件的尺寸精度 (二)黑色金属挤压件的尺寸精度 表5-3、5-4上所列的正挤压实心件和反挤压杯形件的尺寸偏差 的概略数值。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、花键轴挤压 花键轴大多数为长轴类零件，通常采取减径挤压。实现该工 艺的前提条件是挤压力不超过坯料传力段的屈服应力，否则将产 生弯曲和镦粗变形。
第五章 冷挤压加工工序的设计
3、齿轮镦锻 镦锻加工可以很好地用于圆锥齿轮、小齿轮等的冷态铸造。 带有齿轮的制品，先将棒料坯料的头部镦粗，然后在下一道工序 再进行成形镦锻，形成齿形。
第五章 冷挤压加工工序的设计
三、凸缘件 按凸缘的形状特征与所处部位不同，可以将凸缘类零件分成 五种基本类型。成形凸缘的基本方法是挤压和冷镦。凸缘以外的 部分形状采用挤压成形，大多数的凸缘形状主要采用冷镦，或者 以冷镦为主要成形方法的镦挤结合。
第五章 冷挤压加工工序的设计
1、杯口带凸缘的杯形件 (1)当凸缘比较小时，可采用在反挤压的杯形坯料上直接冷镦凸缘；
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、模具尺寸精度的影响 挤压件的尺寸偏差受模具尺寸变化的影 响最大。而影响模具尺寸变化的因素有：模具升温、模具弹性 变形、模具材料、制造精度以及磨损等。
(1)模具的温度升高 挤压件形状越复杂，变形程度和挤压力越大， 温度升高越明显，使模腔尺寸加大，挤压件尺寸波动变大。 (2)模具的弹性变形 主要取决于所承受工作压力和毛坯材料、挤 压件的变形程度和尺寸等因素。控制挤压变形程度，提高被挤 压材料的塑性，选用优质模具材料对减少模具弹性变形有益。 (3)模具的制造精度 模具的制造精度越高，挤压件的尺寸精度也 必然增高，但过高的模具精度会增加制模成本。 (4)模具的磨损 模具的磨损不可避免地影响工件尺寸精度。因此， 在设备与制造模具时，要保证模具具有最大的磨损留量。
第五章 冷挤压加工工序的设计
正挤压件的自由端凸起是形状畸变的主要形式。正挤压实心 件时，坯料被挤出模口以后，便不再继续变形，只作刚性平移， 挤压一开始就在端头形成的凸起形状，一直保持到挤压终了。当 凹模锥角越大、变形程度越大以及润滑条件较差时，自由端凸起 Δh4就越大。
第五章 冷挤压加工工序的设计
1) 预成型工序半成品的设计，应该最大限度地满足工艺和质量 要求。比如，冷挤压带有凸缘的深孔杯形件时，如果半成品是 平底的，那么在成品挤压时在孔底转角附近就会出现孔收缩缺 陷，见图5-20a。如果将半成品底部设计成阶梯形，使其小端尺 寸与成品杯体一致，则成品的形状就很理想，见图5-20b。
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、具有阶段的台阶轴 由于一次挤多台阶，金属流动、模具寿命、 工件顶出都会发生问题，因此，原则上应在压力机上一次挤出一 个台阶。可采用正挤压、镦挤等。 (1)应用正挤压方案时，坯料直径取零件最大台阶的直径d2，先用 正挤压挤出d3部分，再挤出台阶孔d1； (2)采用镦挤方案时，坯料直径取次台阶的直径d1，先挤出直径d3， 再将d1镦粗到d3。
第五章 冷挤压加工工序的设计
3、带凸缘杯形件 其成形工艺见图5-28。如果杯壁不是很薄的话，可以不采用拉深 工序，能获得长的零件是空心件正挤压的主要优点。
第五章 冷挤压加工工序的设计
4、管状空心件 (1)采用杯-杯复合挤压一次成形，然后采用机械加工方法，将中 间连皮切除。该工艺由于中间切削加工会导致产品质量问题； (2)采用实心坯料，经过反挤压后，最后将底部冲掉制成； (3)采用空心坯料进行贯穿挤压。
2) 选择预成形工序半成品形状时，要保证其在变形过程中与模 壁之间的接触面最大。例如，一般有外台阶的冷挤压件，取用 锥形过渡能改善变形条件。 3) 在确定半成品形状与尺寸时，应该考虑冷挤压件局部成形的 工艺需要及材料储备。例如，反挤底部中心圆柱高于四周的圆 柱形零件时，中心圆柱的高度h应在中间工序里先挤出来。
第五章 冷挤压加工工序的设计
二、冷挤压件的形状精度 形状精度对简化加工工艺、减少加工余量和废品等方面有重 要意义。 反挤压杯形件时，形状畸变的形式主要有孔口端面坡口(Δh1) 和底棱缺肉(Δh2)两种。孔口端面的坡口形状是在反挤压一开始就 产生的，与以后的继续挤压无关。坡口Δh1的大小与润滑条件、变 形程度和壁厚s0大小的关。先在坯料端面预成型一个凹窝Δh3，使 Δh3≥Δh1，然后对端面进行封闭挤平，可消除孔口端面坡口。
4、杯底带凸缘的杯形件 成形这类零件时，一般取介于凸缘(D)与圆柱体直径(d)间某一 尺寸为毛坯外径(d1)，首先挤压出部分内孔与外圆柱部分，然后将 残余的尾部冷镦至凸缘尺寸。
第五章 冷挤压加工工序的设计
四、齿形类零件 1、内壁带有花键或外圈带有齿形的零件宜用管状坯料正挤压 挤出端部(A)的齿形不饱满，必须切除。如果外径全部为齿形， 可以采用贯穿挤压的方法，成形后再将齿坯切成要求的厚度。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五节 冷挤压件的加工精度
冷挤压件要满足一定的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。 一、冷挤压件的尺寸精度 (一)影响尺寸精度的因素 1、设备的刚性及负荷能力的影响 设备的刚性及负荷能力对能 否获得挤压件精确的轴向尺寸有直接关系。轴向尺寸，指的是杆 形件的余料厚度、杯形件的底部厚度及复合挤压件的中间隔厚。 设备的刚性不好，挤压时模具的弹性变形量会很大，必然引 起轴向尺寸的波动。设备的吨位越大，挤压件尺寸越稳定，尺寸 偏差越小。
润滑剂的质量及其涂覆方法对挤压件表面粗糙度影响也较大。 润滑剂过厚或严重不均时，挤压件表面粗糙度值就会上升。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第六节 冷挤压工艺方案的制订
一、制订冷挤压工艺方案的技术经济指标 为确保冷挤压工艺方案在技术、经济上的合理性和可行性， 常采用下述几个指标来衡量： 1) 冷挤压件的尺寸 越大，所需设备吨位越大，困难增加。 2)冷挤压件的形状 越复杂、变形程度越大，所需冷挤压工序 数目就越多。 3)冷挤压件的精度和表面粗糙度 有一定限定，增加修整工 序可提高。 4)冷挤压件的材料 材料影响许用变形程度、冷挤压难度。 5)冷挤压件费用 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加工费等。这是一综合指标，往往 是决定工艺方案是否合理、可行的关键因素。 6)冷挤压件的批量 批量大时可以使总成本降低。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第七节 冷挤压工序设计举例
一、轴类件 1、一端具有粗大头部的实心件 若其变形程度在材料的许用变形 程度之内，可以一次挤压成形。 (1)可采用直径为d1的坯料一次正挤压成形； (2)可采用直径为d3的坯料一次冷镦成形； (3)取直径介于d1和d3之间的坯料镦挤成形。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、中间带凸缘的杯形件 该类零件可采用先反挤压制成盂形件，再正挤压出半成品杯 形件，然后冷镦凸缘。
第五章 冷挤压加工工序的设计
3、凸缘位于一端的空心件 (1)可采用管状坯料正挤压一次成形； (2)采用实心毛坯，先反挤制坯、冲底，然后正挤压空心件，再冷 镦凸缘。
第五章 冷挤压加工工序的设计
(二)各道工序间的尺寸配合 1) 径向尺寸配合关系 确定径向尺寸配合关系的原则是：使坯料 或半成品能够自由放入下一道工序的膜腔内。 如挤压件成品外径尺寸为D，半成品的相应尺寸应减小一间 隙值Z2，为D-Z2；坯料外径再减小一间隙值Z1，为D-Z2-Z1。 各道工序的变形质量不同，配合间隙取值是不一样的，其规 律是从坯料到成品间隙值逐渐减小。成品工序间隙值Z1视挤压件 的精度要求确定，通常在0.05-0.1mm。
第五章 冷挤压加工工序的设计
二、空心件 1、阶梯孔坯形件 杯形件的内孔呈阶梯形，直径相差较大时，一 般首先反挤压大孔，再反挤压小孔。 反挤压小孔时，容易产生“金属瘤”。因此阶梯孔的台阶处， 应该采用锥形过渡。
第五章 冷挤压加工工序的设计
2、深孔杯形件 (1)变形程度不超过许用变形程度时，孔深在2.5倍直径以下，可以 一次反挤压成形； (2)孔深大于2.5倍直径时，就必须分两次挤压工序成形，通常采用 反挤制坯，正挤压使外径逐渐变小，再切除挤压余料； (3)采用挤压与变薄拉深相结合的方法成形。
第五章 冷挤压加工工序的设计
二、预成型工序要点 预成型工序是指得到半成品冷挤压件的工序，它主要是进行 材料体积变形量的分配，为成品冷挤压件作形状和尺寸方面的准 备。 (一)预成形工序半成品的形状和尺寸的确定 确定预成形工序半成品和形状和尺寸，主要是要符合金属变 形的规律和冷挤压变形的具体要求。
第五章 冷挤压加工工序的设计
第五章 冷挤压加工工序的设计
2) 轴向尺寸的配合关系 成品挤压时，将金属坯料挤入凹模型腔 内，使轴向尺寸增加一高度ΔH。因此，半成品轴向尺寸H1应略大 于坯料轴向尺寸H0，略小于成品相应处轴向尺寸尺寸H2。轴向尺 寸之间的差异受具体零件的形状尺寸、变形特点、材料性能及变 形程度大小来决定。 3) 其它尺寸的配合关系 为了防止金属滞流，半成品的过渡部位 应设计成锥形。为了避免金属的堆积，半成品的圆角半径应与成 品相应处的圆角半径相协调，即R1≥R2。源自第五章 冷挤压加工工序的设计