第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2023/1/2第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2022/12/18第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1(1)模具應(yīng)有足夠的剛度和抗熱疲勞性；(2)模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；(3)凸、凹模幾何形狀應(yīng)合理，過(guò)渡處盡量用較大的光滑圓弧過(guò)渡，避免應(yīng)力集中；(4)模具易損部分更換方便，對(duì)不同的擠壓零件要有互換和通用性；(5)為提高模具工作部分強(qiáng)度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，凸模有時(shí)也采用組合凸模；(6)模具工作部分與上下模板之間要設(shè)置淬硬壓力墊板，以擴(kuò)大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，防止壓壞上下模板；(7)上下模板應(yīng)有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強(qiáng)度和剛度。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(1)模具應(yīng)有足夠的剛度和抗熱疲勞性；第六章冷擠壓模具設(shè)22、組成典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：1)工作部分：如凸模、凹模、頂出桿等；2)傳力部分：如上、下壓力墊板；3)頂出部分：如頂桿、反拉桿、頂板等；4)卸料部分：如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等；5)導(dǎo)向部分：如導(dǎo)柱，導(dǎo)套、模口、導(dǎo)筒等；6)緊固部分：如上、下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取５诹吕鋽D壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、組成典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：第六章冷擠3第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、冷擠壓模具分類(lèi)冷擠壓模具有多種結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)冷擠壓件的形狀、尺寸精度及材料來(lái)選擇合適的模具結(jié)構(gòu)形式。(一)按工藝性質(zhì)分類(lèi)正擠壓模：反擠壓模：復(fù)合擠壓模：鐓擠壓模：第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、冷擠壓模具分類(lèi)第六章冷擠壓模具41、正擠壓模圖6-1為實(shí)心件正擠壓模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、正擠壓模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具5第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖6-2為空心件正擠壓模(坯料為黑色金屬)。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖6-2為空心件正擠壓模(坯料為黑6第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓模圖6-3為一種典型的具有導(dǎo)向裝置的反擠壓模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓模第六章冷擠壓模具7第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、復(fù)合擠壓模圖6-4為活塞銷(xiāo)的復(fù)合擠壓模具圖。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、復(fù)合擠壓模第六章冷擠壓模8第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

4、鐓擠模圖6-5所示為鐓擠模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)4、鐓擠模第六章冷擠壓模具設(shè)9第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)按有無(wú)導(dǎo)向裝置分類(lèi)1、導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向冷擠壓模該類(lèi)模具如圖6-1～圖6-5所示，它是冷擠壓模具中最常見(jiàn)的一種模具結(jié)構(gòu)。(1)中小型冷擠壓模具一般采用兩導(dǎo)柱導(dǎo)套形式；(2)大型的冷擠壓模具采用四導(dǎo)柱導(dǎo)套形式；(3)精密冷擠壓模具還采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套。主要特點(diǎn)：保證上下模具有較好的對(duì)中性，冷擠壓件同心度好，但是模具制造較復(fù)雜。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)按有無(wú)導(dǎo)向裝置分類(lèi)第六章冷10第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、模口導(dǎo)向冷擠壓模該類(lèi)模具如圖6-6所示，起模口導(dǎo)向作用的導(dǎo)向套3與凸模的間隙一般在0.02mm以內(nèi)，這樣能保證擠壓件的壁厚精度。這種導(dǎo)向方法簡(jiǎn)便、實(shí)用，但這種導(dǎo)向方式一般用于擠壓較淺反擠壓件的模具。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、模口導(dǎo)向冷擠壓模第六章冷擠壓模11第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模圖6-7為摩托車(chē)主軸雙端花鍵復(fù)合擠壓模具簡(jiǎn)圖，它是一副導(dǎo)筒導(dǎo)向擠壓模。它實(shí)質(zhì)是雙向減徑擠壓，毛坯不能產(chǎn)生鐓粗，因此對(duì)變形程度、模具工作段的形狀、潤(rùn)滑條件以及毛坯材料形狀態(tài)要求都很高。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模第六章冷擠壓模12第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)13第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1—上模座；2、12—墊板；3—凸模；4—緊固套圈；5—螺母；6—預(yù)應(yīng)力組合凹模；7、14—壓板；8—頂桿；9、10—調(diào)節(jié)螺釘；11—墊座；13—推桿；15—卸料板

圖可調(diào)式反擠壓模

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1—上模座；2、12—墊板；3—凸14第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

反擠壓模圖可調(diào)式反擠壓模，凸模固定端為錐形，凸模3和緊固套圈4由螺母5鎖緊固定在上模部分。由于擠壓力通常較大，因此，在凸模固定端設(shè)置淬硬的墊板2、凹模采用三層預(yù)應(yīng)力組合形式，預(yù)應(yīng)力組合凹模的中心位置可通過(guò)若干組螺釘和9和壓板7予以調(diào)整。整個(gè)三層凹模在壓合靡平后，由壓板14將其緊壓在下模座中。頂桿8與預(yù)應(yīng)力組合凹模圈構(gòu)成了反擠壓凹模的模腔，頂桿承受整個(gè)軸向反擠壓力，其底部設(shè)置墊板12。頂桿的中心位置也可通過(guò)若干組螺釘10予以調(diào)整。擠壓后工件易滯留在凹模中，由頂桿和推桿13將零件頂推出模腔。擠壓件也可能緊箍在凸模上，則由卸料板15將其卸下。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)15第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖是用于帶凸緣鋁管正擠壓的導(dǎo)柱通用模架。不可調(diào)整式通用模架的特點(diǎn)基本上與圖12—3的反擠模相同。它通過(guò)凸模27與凹模7將墊圈樣毛坯正擠成帶凸緣的管狀零件。考慮到工件擠壓后卡在凹模內(nèi)，一副拉桿式頂件機(jī)構(gòu)，頂出器11將加工好的工件頂出。模具的導(dǎo)柱安裝在上模，導(dǎo)套則裝在下模，也可以根據(jù)需要將導(dǎo)柱導(dǎo)套反過(guò)來(lái)安放。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖是用于帶凸緣鋁管正擠壓的導(dǎo)柱通用16第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、復(fù)合擠壓模圖6-4為活塞銷(xiāo)的復(fù)合擠壓模具圖。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、復(fù)合擠壓模第六章冷擠壓模17第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第二節(jié)模具工作部分的設(shè)計(jì)冷擠壓模具工作部分是指凸模、凹模、頂桿等在擠壓時(shí)直接參與擠壓過(guò)程的一些零件。一、正擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)(一)正擠壓凸模正擠壓凸模的作用主要是傳遞壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其強(qiáng)度。在凸模與凹模之間應(yīng)具有合適的間隙，這是因?yàn)椋?)要避免在擠壓后零件上形成毛刺，這就要求較小的間隙，這一點(diǎn)在擠壓比較軟的有色金屬材料時(shí)特別重要。2)由于凸模彈性變形而產(chǎn)生的直徑增大，凸凹模之間仍要有一定的間隙。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第二節(jié)模具工作部分的設(shè)計(jì)第六章18第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1、正擠壓凸模的形式正擠壓凸模基本有五種形式，見(jiàn)圖6-8。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、正擠壓凸模的形式正擠壓凸模19圖a用于正擠壓實(shí)心件，下端面是平的，形狀比較簡(jiǎn)單，制造方便。圖b為整體式結(jié)構(gòu)，可用于擠壓軟金屬，其過(guò)渡部分應(yīng)用光滑圓弧連接，以避免應(yīng)力集中而導(dǎo)致芯棒折斷。圖c的芯棒與凸模內(nèi)孔之間為過(guò)渡配合，這種結(jié)構(gòu)可以大大降低凸模不同截面間的應(yīng)力集中，不過(guò)在擠壓中如金屬向下流動(dòng)劇烈時(shí)，摩擦力過(guò)大也可能導(dǎo)致芯棒拉斷。因此這種凸模適應(yīng)于芯棒直徑較大，或擠壓材料不太硬，或摩擦因素較小的材料擠壓。圖d的芯棒與凸模內(nèi)孔采用間隙配合，在擠壓中芯棒可以隨金屬材料同步移動(dòng)，因此改善了芯棒的受拉情況，使芯棒不易拉斷，這種凸模可用于擠壓黑色金屬。圖e為浮動(dòng)式凸模，其在芯棒上部放一彈簧，在擠壓中芯棒受拉，彈簧被壓縮，可以克服更大的拉力，能有效地防止芯棒拉斷。這種凸模可以用于材料硬度和摩擦力比較大的黑色金屬擠壓。為了防止芯棒拉斷及卸料方便，芯棒一般做出10’~30’的斜度。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a用于正擠壓實(shí)心件，下端面是平的，形狀比較簡(jiǎn)單，制造方便。20第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、正擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)凸模各部分尺寸參數(shù)見(jiàn)表6-1。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、正擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)凸模21第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)正擠壓凹模正擠壓凹模根據(jù)單位擠壓力大小可選擇整體凹模和組合凹模。1、凹模型腔尺寸的確定圖6-9為正擠壓凹模的形狀尺寸。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)正擠壓凹模第六章冷擠壓模具22(1)凹模型腔深度h3要根據(jù)毛坯長(zhǎng)度和擠壓前凸模需進(jìn)入凹模導(dǎo)向深度(一般10mm)來(lái)決定。(2)凹模的入模錐度一般采用60o~126o較合理(對(duì)于較軟的材料，也可采用180o)。(3)凹模收口部分應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膱A角半徑過(guò)渡。圓角半徑r的大小對(duì)模具使用壽命有很大影響，一般圓角半徑越大，凹模的使用壽命越長(zhǎng)。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(1)凹模型腔深度h3要根據(jù)毛坯長(zhǎng)度和擠壓前凸模需進(jìn)入凹模23第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(4)凹模型腔的工作帶長(zhǎng)度h1應(yīng)適當(dāng)選擇：純鋁h1＝1~2mm；硬鋁、純銅、黃銅h1=1~3mm；低碳鋼h1＝2~4mm。(5)在工作帶以下的孔徑D2應(yīng)使擠出的零件不再與凹模接觸，以免增加摩擦力，需擴(kuò)大為D2=D1+(0.2~0.4)mm。D1到D2也應(yīng)光滑過(guò)渡。(6)底厚h2應(yīng)以強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇，一般可取h2＝(1.1~1.2)D。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(4)凹模型腔的工作帶長(zhǎng)度h1應(yīng)24第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、凹模的結(jié)構(gòu)形式正擠壓凹模的結(jié)構(gòu)形式有六種，見(jiàn)圖6-10。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、凹模的結(jié)構(gòu)形式正擠壓凹模25第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖a的內(nèi)層凹模為整體式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造安裝方便，但在單位擠壓力較大情況下，型腔轉(zhuǎn)角處由于應(yīng)力集中較大，易產(chǎn)生橫向開(kāi)裂。圖b、圖c為縱向分割式，最內(nèi)層凹模鑲?cè)喝氚寄Ｖg采用0.02mm的過(guò)盈配合，當(dāng)凹模與外面兩層預(yù)應(yīng)力圈壓合后實(shí)際過(guò)盈將進(jìn)一步增大，因此凹模鑲?cè)Φ募饨翘幉粫?huì)崩裂，在擠壓中也不會(huì)產(chǎn)生鉆料現(xiàn)象。圖c的凹模內(nèi)孔末端10mm處加工出5o斜度，便于將凹模鑲?cè)喝氚寄?nèi)孔中。圖d是將內(nèi)層凹模做成橫向分割式，但這種形式由于內(nèi)層凹模軸向壓緊力不夠大，在單位擠壓力較大情況下被擠金屬容易鉆料。圖e、圖f是將內(nèi)層凹模和預(yù)應(yīng)力圈均做成橫向分割式，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，但由于軸向壓緊力大，可以有效地防止被擠金屬鉆料。橫向分割凹模的貼合面寬度一般為1～3mm為宜，貼合面以外應(yīng)將其中一塊加工成1o的斜角，或加工成0.2mm深的不接觸面。貼合面一定要平整，并進(jìn)行研磨拋光，這樣可以防止被擠金屬鉆料。圖e、圖f所示的橫向分割凹模還應(yīng)加壓套，在模具上把上下兩部分緊壓在一起。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a的內(nèi)層凹模為整體式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。26第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、反擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)(一)反擠壓凸模反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩部分組成，見(jiàn)圖6-11a。當(dāng)反擠壓凸模在擠壓時(shí)靠模口導(dǎo)向時(shí)，則還需增加導(dǎo)向部分，見(jiàn)圖6-1lb。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、反擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)第六27第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1、反擠壓凸模形式按反擠壓凸模成形部分的形狀不同有三種常用形式，見(jiàn)圖6-12。圖a和圖b兩種凸模使用效果較好，可降低單位擠壓力。圖c為平底凸模，用于擠壓件內(nèi)孔要求平底或單位擠壓力較低的場(chǎng)合。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、反擠壓凸模形式第六章冷擠壓模具28反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為h的圓柱形表面，稱(chēng)之為工作帶，工作帶以上的凸模直徑略小些。工作帶的作用有以下三點(diǎn)：1)減小凸模與擠壓金屬的接觸面積，可大大降低摩擦阻力;2)防止擠壓結(jié)束時(shí)擠壓件粘在凸模上;3)擠壓時(shí)，不會(huì)由于凸模工作帶以上部分的彈性變形而產(chǎn)生直徑的增大，影響擠壓件內(nèi)孔的尺寸精度。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為h的圓柱29第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)以應(yīng)用得最廣泛的帶平底錐形凸模為例，其部分尺寸參數(shù)的確定見(jiàn)表6-2。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)第六章冷30第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施反擠壓凸模的成形部分長(zhǎng)度h1應(yīng)當(dāng)越短越好，這樣可以避免凸模在擠壓時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲而失穩(wěn)。凸模的成形部分長(zhǎng)度按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，其許用范圍如下：反擠壓純鋁時(shí)：h1/d1≤7~10；反擠壓純銅時(shí)h1/d1≤5~6；反擠壓黃銅時(shí)：h1/d1≤4~5；反擠壓低碳鋼時(shí)：h1/d1≤2.5~3。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施第六章冷31第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

反擠壓塑性較好的有色金屬時(shí)，為了增加凸模縱向穩(wěn)定性，可以在凸模的工作端面上開(kāi)出工藝凹槽。工藝凹槽必須對(duì)稱(chēng)于凸模中心，使凸模在擠壓中保持與凹模有良好同心度。對(duì)于黑色金屬反擠壓凸模，由于其單位擠壓力大，端面不允許開(kāi)出工藝凹槽；否則，會(huì)在凹槽處由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生開(kāi)裂。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓塑性較好的有色32第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)反擠壓凹模1、反擠壓凸模形式圖6-16為一些常用反擠壓凹模形式。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)反擠壓凹模第六章冷擠壓模具33圖a~圖d用于有色金滿薄壁件反擠壓，擠壓后工件不會(huì)卡在凹模內(nèi)，所以不需要頂出裝置。其中圖a為整體式，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)角半徑R處容易開(kāi)裂下沉。圖b也為整體式，但凹模型腔底部有25o斜度，擠壓時(shí)有利于金屬流動(dòng)。圖c、圖d為分割式凹模，壽命比整體式凹模長(zhǎng)。圖c為縱向分割式凹模，鑲塊在裝配前與凹模為過(guò)盈配壓，壓入預(yù)應(yīng)力圈后其過(guò)盈量將更大，這樣可以避免在角部產(chǎn)生毛刺。圖d為橫向分割式凹模，為了避免擠壓時(shí)金屬材料鉆入上下模的貼合面，貼合面也要像前述正擠壓橫向式組合凹模一樣，要有特殊的要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明，就是像純鋁這樣流動(dòng)性好的金屬也不會(huì)鉆入拼縫中。圖e、圖f均帶有頂出裝置，以適用于黑色金屬或厚壁工件的反擠壓件。圖e適用于工件底部外形呈尖角的反擠壓件。圖f適用于工件底部外形呈一定圓角半徑的反擠壓件。如果工件底部要求平整，其頂桿的高度要略高出凹模型腔底平面，以抵消擠壓時(shí)頂桿長(zhǎng)度由于彈性壓縮變形而縮短。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a~圖d用于有色金滿薄壁件反擠壓，擠壓后工件不會(huì)卡在凹模內(nèi)34第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓內(nèi)層凹模尺寸確定一般內(nèi)凹模型腔尺寸參數(shù)見(jiàn)圖6-17，其尺寸計(jì)算見(jiàn)表6-3。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓內(nèi)層凹模尺寸確定一般35第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(三)反擠壓頂桿反擠壓頂桿在擠壓中直接承受較大的單位擠壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)為了使較大的單位擠壓力能和緩地傳遞給下壓力墊板，其支承部分的直徑應(yīng)適當(dāng)放大。圖6-18為常用的頂桿形式。圖a為擠壓黑色金屬冷擠壓使用的頂桿，其桿部直徑d1一般比凹模型腔直徑小0.1mm，這樣既不會(huì)產(chǎn)生很大的縱向毛刺，又能使頂部及時(shí)退回。其支承部分直徑d=(1.3~1.5)d1，過(guò)渡圓弧應(yīng)盡可能大。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(三)反擠壓頂桿第六章冷擠壓模具36圖6-18b頂桿是考慮到其因彈性變形而產(chǎn)生橫向變粗而卡死在凹模內(nèi)，頂桿與凹模頂出孔配合部分不做成直徑相同的圓柱體，頂桿僅在上部等于凹模頂出部分孔徑，d1以下做出一定的退讓量：d2=d1-(0.5~1)mm。如擠壓件下端面的平整度要求高時(shí)，可以在頂桿上端面做成圓錐面，如圖b所示，其頂部中心處高出Δ=0.05~0.1mm，這樣可以抵消單位擠壓力造成的彈性變形，以確保擠壓件得到平整的底平面。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖6-18b頂桿是考慮到其因彈性變形而產(chǎn)生橫37第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第三節(jié)預(yù)應(yīng)力組合凸模的設(shè)計(jì)在冷擠壓的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果整體式凹模在擠壓中受到的單位擠壓力較大時(shí)，往往導(dǎo)致凹模向外擴(kuò)展而產(chǎn)生切向開(kāi)裂，見(jiàn)圖6-20。為了提高冷擠壓凹模的強(qiáng)度，確保凹模在較大的單位擠壓力下有較長(zhǎng)的使用壽命，一般均采用預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)形式。所謂預(yù)應(yīng)力組合凹模，就是利用過(guò)盈配合，用一個(gè)或兩個(gè)預(yù)應(yīng)力圈將凹模緊套起來(lái)而制成的多層凹模結(jié)構(gòu)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第三節(jié)預(yù)應(yīng)力組合凸模的設(shè)計(jì)第六38第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1.整體式凹模許用應(yīng)力p≤1100MPa兩層組合凹模許用應(yīng)力1100≤p≤1400MPa三層組合凹模許用應(yīng)力1400≤p≤2500MPa第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1.整體式凹模許用應(yīng)力p≤110039根據(jù)單位擠壓力大小，冷擠壓凹模可采用三種類(lèi)型圖6-21，即：整體式凹模圖a；兩層組合凹模圖b；三層組合四模圈c。其中左半圖為壓合前，右半圖為壓合后。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)根據(jù)單位擠壓力大小，冷擠壓凹模可采用三種類(lèi)型40第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

一、整體式凹模受力分析冷擠壓時(shí)，整體式凹模內(nèi)腔受到變形金屬材料的徑向壓力，這種受力狀況近似于厚壁圓筒承受徑向內(nèi)壓的受力狀態(tài)。先分析后壁圓筒的受力情況，當(dāng)厚壁圓筒的內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、受內(nèi)壓力p1、外壓力p2、而無(wú)軸向力作用時(shí)，厚壁圓筒筒壁任意一點(diǎn)r處的應(yīng)力可由拉美(Lame)公式求得：式中，σθ是半徑為r處的切向應(yīng)力(MPa)；σr是半徑為r處的徑向應(yīng)力(MPa)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)一、整體式凹模受力分析第六章冷擠壓41整體式凹模在擠壓時(shí)，其受力情況與只受內(nèi)壓力p1作用的壁厚圓筒相同。因此，以p2=0代入式(6-1)，得到整體式凹模內(nèi)任意一點(diǎn)r處的切向應(yīng)力和徑向力的計(jì)算公式為：第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

切向應(yīng)力σθ和徑向應(yīng)力σr在整體式凹模內(nèi)的分布情況見(jiàn)圖6-22。由圖中可見(jiàn)，σθ為拉應(yīng)力，σr為壓應(yīng)力。最大切向拉應(yīng)力σθmax出現(xiàn)在r=r1的內(nèi)壁處。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)整體式凹模在擠壓時(shí)，其受力情況與只受內(nèi)壓力p42當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力σθmax超過(guò)凹模材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，就要從凹模內(nèi)壁處產(chǎn)生裂紋而造成切向開(kāi)裂。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力σθ43整體式凹模的外內(nèi)徑比一般選擇a=4~6，a大于6時(shí)浪費(fèi)模具材料，同時(shí)使得模具既笨重又不經(jīng)濟(jì)。在冷擠壓?jiǎn)挝粩D壓力較高的情況下，凹模不宜采用整體式凹模。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，采用預(yù)應(yīng)力組合凹模是行之有效的方法。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)整體式凹模的外內(nèi)徑比一般選擇a=4~6，a大44第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析這里對(duì)兩層組合凹模（即內(nèi)凹模和預(yù)應(yīng)力圈）的受力進(jìn)行分析。

(一)未擠壓時(shí)組合凹模預(yù)應(yīng)力分布1、內(nèi)凹模受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用時(shí)的應(yīng)力分布

σθ’和σr’都是壓應(yīng)力。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析σθ’和45第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、預(yù)應(yīng)力圈受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用時(shí)的應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-25。3、組合凹模組合后而未擠壓時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-26。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、預(yù)應(yīng)力圈受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用46第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)組合凹模擠壓時(shí)的應(yīng)力分布1、組合凹模作為整體凹模時(shí)的應(yīng)力分布

見(jiàn)圖6-272、組合凹模擠壓時(shí)的實(shí)際應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-28

加上預(yù)應(yīng)力圈可降低或消除內(nèi)凹模的切向拉應(yīng)力。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)組合凹模擠壓時(shí)的應(yīng)力分布第六47第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

對(duì)一定尺寸的組合凹模進(jìn)行強(qiáng)度分析可得知：三層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.8倍；兩層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點(diǎn)是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來(lái)整個(gè)凹模要用高級(jí)合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級(jí)合金工具鋼即可。3)由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，不能作為整體式凹模的材料。但當(dāng)組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點(diǎn)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)對(duì)一定尺寸的組合凹48第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

對(duì)一定尺寸的組合凹模進(jìn)行強(qiáng)度分析可得知：三層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.8倍；兩層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點(diǎn)是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來(lái)整個(gè)凹模要用高級(jí)合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級(jí)合金工具鋼即可。3)由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，不能作為整體式凹模的材料。但當(dāng)組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點(diǎn)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)對(duì)一定尺寸的組合凹49第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

已知圖算法單位擠壓力2000MPa，擠壓力72噸，計(jì)算凹模各層尺寸解：按圖總直徑比a＝4-6，根據(jù)條件采用三層組合預(yù)應(yīng)力凹模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)已知圖算法單位擠壓力2000MPa50第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第一步：求組合凹模最外層尺寸D1＝φ27.6；a41取4-6，d4＝27.6*6＝165.6結(jié)合模架尺寸圓整為d4＝φ150，a41（實(shí)際值）=150/27.6=5.54第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第一步：求組合凹模最外層尺寸第六章51第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第二步：求各層外形尺寸查圖a21＝1.52，a32＝1.74則d2＝a21*d1=1.52*20.4=d3=a32*d2=

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第二步：求各層外形尺寸第六章冷擠壓52第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第三步：求各層間軸向壓合量a41=5.54查表δ2＝0.197；δ3＝0.08則c2（軸向壓合量）；

＝δ2*d2＝0.197*42＝8.3C3（軸向壓合量）

＝δ3*d3＝0.08*73＝5.8第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第三步：求各層間軸向壓合量第六章冷53第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第四步：求各層間過(guò)盈量U2（雙向過(guò)盈量）=β2*d2=0.0105*42=0.44轉(zhuǎn)化壓合量（0.44/2）/tg1.5°＝0.22/0.026＝8.4與壓合量一致試作U3過(guò)盈量？第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第四步：求各層間過(guò)盈量第六章冷擠壓54第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

多層凹模組合，越向外層，應(yīng)力圈越厚，越向外層應(yīng)力圈材料越軟，硬度越低第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)多層凹模組合，越向外層，應(yīng)力圈越厚55第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第四節(jié)卸件和頂出裝置的設(shè)計(jì)擠壓結(jié)束后，擠壓件由于彈性變形的恢復(fù)，有可能緊包在凸模上，也有可能卡在凹模型腔內(nèi)，這就需要將擠壓件卸下或頂出。將擠壓件從凸模上卸下的裝置稱(chēng)為卸件裝置；將擠壓件從凹模內(nèi)頂出的裝置稱(chēng)為頂出裝置。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第四節(jié)卸件和頂出裝置的設(shè)計(jì)第六56第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

一、卸件裝置當(dāng)凸模向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行擠壓時(shí)，卸料板下面的彈簧被壓縮。當(dāng)擠壓結(jié)束后凸模向上運(yùn)動(dòng)彈簧恢復(fù)，使卸料板與固定螺栓的螺母端面相靠緊。凸模繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，擠壓件碰到卸料板被卡下。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)一、卸件裝置第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)57第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

裝在卸料板內(nèi)的卸件環(huán)經(jīng)熱處理淬火，提高其耐磨性，可延長(zhǎng)卸料板的使用壽命，同時(shí)使卸料板具有通用性，通過(guò)更換卸件環(huán)來(lái)滿足不同尺寸擠壓件的需要。黑色金屬反擠壓件的壁部較厚，一般選用整體式卸件環(huán)。當(dāng)壁厚小于0.5mm時(shí)，應(yīng)選用圖6-35所示的組合式卸件環(huán)。這種卸件環(huán)周邊凹槽處圈有彈簧，以確保卸件環(huán)始終緊貼在凸模上。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)裝在卸料板內(nèi)的卸件環(huán)經(jīng)熱處理淬58第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、頂出裝置如果擠壓件卡在凹模內(nèi)，就需要專(zhuān)用的頂出裝置將之頂出。頂出裝置一般裝在下模部分。常見(jiàn)的頂出裝置主要有三種基本類(lèi)型：①墊塊頂料；②頂桿頂料；③套筒頂料。1、墊塊硬料見(jiàn)圖6-37，其利用裝在凹模1型腔中的扁形墊塊2和頂桿4將擠壓件凹模內(nèi)頂出。這種頂出形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，節(jié)省材料，但頂出擠壓件時(shí)有可能將墊塊一起頂出凹模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、頂出裝置第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)59第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、頂桿頂料見(jiàn)圖6-38。圖a將頂料桿安置在下凸模中，這種形式用于大型正擠壓的空心或筒形件。圖b用于桿徑較小的長(zhǎng)桿形件的正擠壓，為了便于加工和更換方便，將頂料桿2做成圓柱形，鑲在頂桿5的凹窩內(nèi)。圖c通過(guò)頂桿帶動(dòng)頂料桿頂出工件，使用廣泛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不僅用于正擠壓和反擠壓，也可用于復(fù)合擠壓模具。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、頂桿頂料見(jiàn)圖6-38。第六章冷60第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、套筒頂料方式見(jiàn)圖6-39，套在下凹模3上的粗大端部的筒狀形頂出器2兼有從下凹模3上卸料和與凹模1中頂出的雙重功能，主要用于下部帶孔零件的卸料和頂出。該裝置借助下部三個(gè)均勻的圓柱銷(xiāo)4帶動(dòng)環(huán)形頂出器，將擠壓件從凹模中頂出。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、套筒頂料方式見(jiàn)圖6-39，套61第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第五節(jié)導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)為了保證冷擠壓時(shí)凸、凹模的同軸度要求，減少因偏心負(fù)荷所產(chǎn)生的彎曲力矩而損壞凸模，并提高擠壓件的精度，一般在冷擠壓模具上都沒(méi)有必要的導(dǎo)向裝置。常用冷擠模的導(dǎo)向方法主要有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向、模口導(dǎo)向和導(dǎo)筒導(dǎo)向。由于導(dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向精度高，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)，所以應(yīng)用得比較廣泛。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第五節(jié)導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)第六章冷擠62第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

一、導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式冷擠壓模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套布置方式如圖6-40所示。1、雙導(dǎo)柱中間布置。2、雙導(dǎo)柱對(duì)角布置。3、四導(dǎo)柱封閉布置。其中四導(dǎo)柱封閉布置適用于模版面積較大、受力不均勻有偏心載荷的場(chǎng)合。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)一、導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式第六章冷擠壓模63第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板的緊固方法主要有三種：1、基孔制過(guò)度配合該方法采用壓板螺釘將導(dǎo)柱、導(dǎo)套緊固在上、下模板上，見(jiàn)圖6-41。2、基孔制過(guò)盈配合將導(dǎo)柱、導(dǎo)套直接壓入上、下模板。3、采用低熔點(diǎn)合金環(huán)氧樹(shù)脂或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑將導(dǎo)柱導(dǎo)套直接緊固在上、下模板上。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法第六章冷擠壓模64第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

三、導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸導(dǎo)柱直徑d一般取φ40～60mm。導(dǎo)柱壓入模板長(zhǎng)度l不得小于1.5d，總長(zhǎng)度L一般按模具的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)確定，但必須保證凸模進(jìn)入凹模之前導(dǎo)柱伸入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)套內(nèi)孔徑d0與導(dǎo)柱直徑d的配合為基孔制間隙配合。如采用導(dǎo)套壓入上模板，導(dǎo)套直徑d1應(yīng)比導(dǎo)柱d大0.5mm以上。導(dǎo)套壓入段的長(zhǎng)度l不得小于1.5d；導(dǎo)向段長(zhǎng)度(L-l)=(2~3)d0。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)三、導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸第六章冷擠壓模具65第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六節(jié)壓力墊板的設(shè)計(jì)一、壓力墊板的作用冷擠壓時(shí)，模具型腔中的單位擠壓力很高，如凸模或凹模所傳遞的軸向壓力直接作用在上下模板上，有可能要造成模板的壓塌。因此必須在模板與凸、凹模之間設(shè)置淬硬的壓力墊板，起到減緩軸向壓力的作用。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六節(jié)壓力墊板的設(shè)計(jì)第六章冷擠66第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

設(shè)墊板在直徑為d0的范圍內(nèi)作用著均勻的單位壓力p0，壓力在板內(nèi)傳播呈扇形向外擴(kuò)大，傳到墊板與模板接觸面上時(shí)，壓力的分布以加壓中心為最大，周邊為最小。當(dāng)t/d0增加時(shí)，則d/d0增加，即壓力的作用范圍擴(kuò)大，而傳遞壓力比pmax/p0、pmin/p0急劇下降，也即單位壓力得到較大的緩和。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)設(shè)墊板在直徑為d0的范圍內(nèi)作用67第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、壓力墊板的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）確定壓力墊板尺寸已知從凸模或凹模傳遞來(lái)的壓力p0、作用范圍直徑d0及模板的材料種類(lèi)，要確定壓力墊板的最小厚度tmin及最小直徑dmin。由模板的材料種類(lèi)查得其抗壓強(qiáng)度σbc，可直接將σbc作為pmax，或者考慮一個(gè)安全系數(shù)后得到許用抗壓強(qiáng)度[σbc]作為pmax；然后，由pmax/p0。值查圖6-44得到比值t/d0及d/d0，進(jìn)而算得tmin及dmin實(shí)際取用時(shí)，只要選定的壓力墊板厚度t及直經(jīng)d大于算得的tmin即可。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、壓力墊板的設(shè)計(jì)計(jì)算第六章冷擠壓68第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

（二）校核模板的強(qiáng)度已知均布?jí)毫0、作用范圍直徑d0，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)尺寸選定的壓力墊板厚度t、直徑d以及模板材料的許用抗壓強(qiáng)度[σbc]，應(yīng)校核模板強(qiáng)度及壓力墊板尺寸是否合適。由算得的t/d0查圖6-44可得pmax/p0及d/d0；然后由已知的p0及d0算得pmax及dmin。如果pmax/0.25πd02≤[σbc]，則說(shuō)明模板強(qiáng)度足夠，否則就要要增加墊板厚度或采用多層壓力墊板；如果選定的d≥dmin，則說(shuō)明按模具結(jié)構(gòu)選定的壓力墊板直徑d是合適的，否則就要增大墊板直徑d，以保證d≥dmin。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)（二）校核模板的強(qiáng)度第六章冷擠壓模69第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第七節(jié)凸模和凹模的緊固方法一、凸模的緊固方法常用的凸模緊固方法見(jiàn)圖6-45。圖a是利用螺栓將凸模4和墊塊2直接緊固在上模板1上。圖b和圖c是利用圓形外螺母6和內(nèi)螺母7，通過(guò)壓套3將凸模固定在凸模座5上。圖d是利用壓板8，通過(guò)壓套3用螺釘緊固到凸模座5上。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第七節(jié)凸模和凹模的緊固方法常用70第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、組合凹模的緊固方法常用的組合凹模緊固方法見(jiàn)圖6-47。圖a是用螺釘直接將外預(yù)應(yīng)力圈3固定在凹模座5上。圖b采用壓板6通過(guò)螺釘緊固在凹模座5上，凹模的對(duì)中可以用四個(gè)調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)整。圖c是采用大螺母7將外預(yù)應(yīng)力圈3直接與凹模座5固定。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、組合凹模的緊固方法第六章冷擠壓71第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第八節(jié)冷擠壓模具材料及選用方法一、對(duì)冷擠壓工作零件材料的要求1）必須具有高強(qiáng)度、硬度和耐磨損性能。2）應(yīng)具有相當(dāng)高的韌性，可以避免由于沖擊、偏心載荷，疲勞應(yīng)力集中而引起的折斷和開(kāi)裂破壞。3）具有足夠的耐熱性能。4）材料必須有良好的加工性能，如機(jī)加工時(shí)要容易進(jìn)行切削；熱處理時(shí)，變形和熱裂傾向小。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第八節(jié)冷擠壓模具材料及選用方法72第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、冷擠壓工作零件常用材料1、碳素工具鋼碳素工具鋼是冷擠壓模具鋼中價(jià)格最低廉的鋼種。T10A是常用的碳素工具鋼牌號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是加工及熱處理方便，具有良好的切削和耐磨性能；但缺點(diǎn)是淬透性、強(qiáng)韌性及耐熱性能差、熱處理變形大、使用壽命低。因此，該材料只能用于尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)載不大的模具零件。2、高合金工具鋼含鉻量為l2％的高合金工具鋼，是冷擠壓模具材料中普遍采用的高碳高鉻鋼種。Cr12、Crl2Mo和Crl2MoV是經(jīng)常使用的牌號(hào)。該類(lèi)鋼熱處理變形小。淬透性好，耐磨性較高，韌性優(yōu)良，適宜制作冷擠壓凸模和凹模。3、高速工具鋼常用的牌號(hào)有Wl8Cr4V和W6Mo5Cr4v2等。該類(lèi)鋼種具有很高的強(qiáng)度、良好的耐磨性和韌性，尤其是高溫硬度高、熱硬性極好，抗軟化變形能力強(qiáng)，是制造凸模的優(yōu)良材料。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、冷擠壓工作零件常用材料第六章冷73第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

4、硬質(zhì)合金一般用于冷擠壓模具工作零件的硬質(zhì)合金為鎢鈷系硬質(zhì)合金，常有牌號(hào)有YGl5、YG20、YG25，其中數(shù)字表示含鈷量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如YGl5表示含鈷量為15%，其余為鈦化鎢。硬質(zhì)合金具有極高的硬度、良好的紅硬性、較小的膨脹系數(shù)、足夠的強(qiáng)度，并且耐磨、耐高溫，是優(yōu)良的模具材料。但是硬質(zhì)合金抗彎、抗拉強(qiáng)度低，所以常用作凹模或凹模鑲塊材料。5、鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加少量的合金元索(如鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢等)粉末作粘結(jié)劑。以碳化鈦為硬質(zhì)相，用一般粉末冶金方法燒結(jié)而成。由于其基本體為鋼，因此可以切削加工、焊接、熱處理，甚至還可以進(jìn)行一定程度的塑性變形，并具有硬質(zhì)合金所沒(méi)有的較好的抗彎強(qiáng)度和韌性，是一種新型的冷擠壓模具材料。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)4、硬質(zhì)合金一般用于冷擠壓74演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew2023/1/2第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew75第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2023/1/2第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2022/12/18第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)76(1)模具應(yīng)有足夠的剛度和抗熱疲勞性；(2)模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；(3)凸、凹模幾何形狀應(yīng)合理，過(guò)渡處盡量用較大的光滑圓弧過(guò)渡，避免應(yīng)力集中；(4)模具易損部分更換方便，對(duì)不同的擠壓零件要有互換和通用性；(5)為提高模具工作部分強(qiáng)度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，凸模有時(shí)也采用組合凸模；(6)模具工作部分與上下模板之間要設(shè)置淬硬壓力墊板，以擴(kuò)大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，防止壓壞上下模板；(7)上下模板應(yīng)有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強(qiáng)度和剛度。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(1)模具應(yīng)有足夠的剛度和抗熱疲勞性；第六章冷擠壓模具設(shè)772、組成典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：1)工作部分：如凸模、凹模、頂出桿等；2)傳力部分：如上、下壓力墊板；3)頂出部分：如頂桿、反拉桿、頂板等；4)卸料部分：如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等；5)導(dǎo)向部分：如導(dǎo)柱，導(dǎo)套、模口、導(dǎo)筒等；6)緊固部分：如上、下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取５诹吕鋽D壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、組成典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：第六章冷擠78第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、冷擠壓模具分類(lèi)冷擠壓模具有多種結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)冷擠壓件的形狀、尺寸精度及材料來(lái)選擇合適的模具結(jié)構(gòu)形式。(一)按工藝性質(zhì)分類(lèi)正擠壓模：反擠壓模：復(fù)合擠壓模：鐓擠壓模：第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、冷擠壓模具分類(lèi)第六章冷擠壓模具791、正擠壓模圖6-1為實(shí)心件正擠壓模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、正擠壓模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具80第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖6-2為空心件正擠壓模(坯料為黑色金屬)。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖6-2為空心件正擠壓模(坯料為黑81第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓模圖6-3為一種典型的具有導(dǎo)向裝置的反擠壓模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓模第六章冷擠壓模具82第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、復(fù)合擠壓模圖6-4為活塞銷(xiāo)的復(fù)合擠壓模具圖。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、復(fù)合擠壓模第六章冷擠壓模83第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

4、鐓擠模圖6-5所示為鐓擠模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)4、鐓擠模第六章冷擠壓模具設(shè)84第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)按有無(wú)導(dǎo)向裝置分類(lèi)1、導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向冷擠壓模該類(lèi)模具如圖6-1～圖6-5所示，它是冷擠壓模具中最常見(jiàn)的一種模具結(jié)構(gòu)。(1)中小型冷擠壓模具一般采用兩導(dǎo)柱導(dǎo)套形式；(2)大型的冷擠壓模具采用四導(dǎo)柱導(dǎo)套形式；(3)精密冷擠壓模具還采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套。主要特點(diǎn)：保證上下模具有較好的對(duì)中性，冷擠壓件同心度好，但是模具制造較復(fù)雜。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)按有無(wú)導(dǎo)向裝置分類(lèi)第六章冷85第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、模口導(dǎo)向冷擠壓模該類(lèi)模具如圖6-6所示，起模口導(dǎo)向作用的導(dǎo)向套3與凸模的間隙一般在0.02mm以內(nèi)，這樣能保證擠壓件的壁厚精度。這種導(dǎo)向方法簡(jiǎn)便、實(shí)用，但這種導(dǎo)向方式一般用于擠壓較淺反擠壓件的模具。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、模口導(dǎo)向冷擠壓模第六章冷擠壓模86第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模圖6-7為摩托車(chē)主軸雙端花鍵復(fù)合擠壓模具簡(jiǎn)圖，它是一副導(dǎo)筒導(dǎo)向擠壓模。它實(shí)質(zhì)是雙向減徑擠壓，毛坯不能產(chǎn)生鐓粗，因此對(duì)變形程度、模具工作段的形狀、潤(rùn)滑條件以及毛坯材料形狀態(tài)要求都很高。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模第六章冷擠壓模87第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)88第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1—上模座；2、12—墊板；3—凸模；4—緊固套圈；5—螺母；6—預(yù)應(yīng)力組合凹模；7、14—壓板；8—頂桿；9、10—調(diào)節(jié)螺釘；11—墊座；13—推桿；15—卸料板

圖可調(diào)式反擠壓模

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1—上模座；2、12—墊板；3—凸89第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

反擠壓模圖可調(diào)式反擠壓模，凸模固定端為錐形，凸模3和緊固套圈4由螺母5鎖緊固定在上模部分。由于擠壓力通常較大，因此，在凸模固定端設(shè)置淬硬的墊板2、凹模采用三層預(yù)應(yīng)力組合形式，預(yù)應(yīng)力組合凹模的中心位置可通過(guò)若干組螺釘和9和壓板7予以調(diào)整。整個(gè)三層凹模在壓合靡平后，由壓板14將其緊壓在下模座中。頂桿8與預(yù)應(yīng)力組合凹模圈構(gòu)成了反擠壓凹模的模腔，頂桿承受整個(gè)軸向反擠壓力，其底部設(shè)置墊板12。頂桿的中心位置也可通過(guò)若干組螺釘10予以調(diào)整。擠壓后工件易滯留在凹模中，由頂桿和推桿13將零件頂推出模腔。擠壓件也可能緊箍在凸模上，則由卸料板15將其卸下。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)90第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖是用于帶凸緣鋁管正擠壓的導(dǎo)柱通用模架。不可調(diào)整式通用模架的特點(diǎn)基本上與圖12—3的反擠模相同。它通過(guò)凸模27與凹模7將墊圈樣毛坯正擠成帶凸緣的管狀零件。考慮到工件擠壓后卡在凹模內(nèi)，一副拉桿式頂件機(jī)構(gòu)，頂出器11將加工好的工件頂出。模具的導(dǎo)柱安裝在上模，導(dǎo)套則裝在下模，也可以根據(jù)需要將導(dǎo)柱導(dǎo)套反過(guò)來(lái)安放。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖是用于帶凸緣鋁管正擠壓的導(dǎo)柱通用91第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、復(fù)合擠壓模圖6-4為活塞銷(xiāo)的復(fù)合擠壓模具圖。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、復(fù)合擠壓模第六章冷擠壓模92第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第二節(jié)模具工作部分的設(shè)計(jì)冷擠壓模具工作部分是指凸模、凹模、頂桿等在擠壓時(shí)直接參與擠壓過(guò)程的一些零件。一、正擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)(一)正擠壓凸模正擠壓凸模的作用主要是傳遞壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其強(qiáng)度。在凸模與凹模之間應(yīng)具有合適的間隙，這是因?yàn)椋?)要避免在擠壓后零件上形成毛刺，這就要求較小的間隙，這一點(diǎn)在擠壓比較軟的有色金屬材料時(shí)特別重要。2)由于凸模彈性變形而產(chǎn)生的直徑增大，凸凹模之間仍要有一定的間隙。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第二節(jié)模具工作部分的設(shè)計(jì)第六章93第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1、正擠壓凸模的形式正擠壓凸模基本有五種形式，見(jiàn)圖6-8。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、正擠壓凸模的形式正擠壓凸模94圖a用于正擠壓實(shí)心件，下端面是平的，形狀比較簡(jiǎn)單，制造方便。圖b為整體式結(jié)構(gòu)，可用于擠壓軟金屬，其過(guò)渡部分應(yīng)用光滑圓弧連接，以避免應(yīng)力集中而導(dǎo)致芯棒折斷。圖c的芯棒與凸模內(nèi)孔之間為過(guò)渡配合，這種結(jié)構(gòu)可以大大降低凸模不同截面間的應(yīng)力集中，不過(guò)在擠壓中如金屬向下流動(dòng)劇烈時(shí)，摩擦力過(guò)大也可能導(dǎo)致芯棒拉斷。因此這種凸模適應(yīng)于芯棒直徑較大，或擠壓材料不太硬，或摩擦因素較小的材料擠壓。圖d的芯棒與凸模內(nèi)孔采用間隙配合，在擠壓中芯棒可以隨金屬材料同步移動(dòng)，因此改善了芯棒的受拉情況，使芯棒不易拉斷，這種凸模可用于擠壓黑色金屬。圖e為浮動(dòng)式凸模，其在芯棒上部放一彈簧，在擠壓中芯棒受拉，彈簧被壓縮，可以克服更大的拉力，能有效地防止芯棒拉斷。這種凸模可以用于材料硬度和摩擦力比較大的黑色金屬擠壓。為了防止芯棒拉斷及卸料方便，芯棒一般做出10’~30’的斜度。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a用于正擠壓實(shí)心件，下端面是平的，形狀比較簡(jiǎn)單，制造方便。95第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、正擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)凸模各部分尺寸參數(shù)見(jiàn)表6-1。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、正擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)凸模96第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)正擠壓凹模正擠壓凹模根據(jù)單位擠壓力大小可選擇整體凹模和組合凹模。1、凹模型腔尺寸的確定圖6-9為正擠壓凹模的形狀尺寸。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)正擠壓凹模第六章冷擠壓模具97(1)凹模型腔深度h3要根據(jù)毛坯長(zhǎng)度和擠壓前凸模需進(jìn)入凹模導(dǎo)向深度(一般10mm)來(lái)決定。(2)凹模的入模錐度一般采用60o~126o較合理(對(duì)于較軟的材料，也可采用180o)。(3)凹模收口部分應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膱A角半徑過(guò)渡。圓角半徑r的大小對(duì)模具使用壽命有很大影響，一般圓角半徑越大，凹模的使用壽命越長(zhǎng)。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(1)凹模型腔深度h3要根據(jù)毛坯長(zhǎng)度和擠壓前凸模需進(jìn)入凹模98第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(4)凹模型腔的工作帶長(zhǎng)度h1應(yīng)適當(dāng)選擇：純鋁h1＝1~2mm；硬鋁、純銅、黃銅h1=1~3mm；低碳鋼h1＝2~4mm。(5)在工作帶以下的孔徑D2應(yīng)使擠出的零件不再與凹模接觸，以免增加摩擦力，需擴(kuò)大為D2=D1+(0.2~0.4)mm。D1到D2也應(yīng)光滑過(guò)渡。(6)底厚h2應(yīng)以強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇，一般可取h2＝(1.1~1.2)D。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(4)凹模型腔的工作帶長(zhǎng)度h1應(yīng)99第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、凹模的結(jié)構(gòu)形式正擠壓凹模的結(jié)構(gòu)形式有六種，見(jiàn)圖6-10。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、凹模的結(jié)構(gòu)形式正擠壓凹模100第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

圖a的內(nèi)層凹模為整體式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造安裝方便，但在單位擠壓力較大情況下，型腔轉(zhuǎn)角處由于應(yīng)力集中較大，易產(chǎn)生橫向開(kāi)裂。圖b、圖c為縱向分割式，最內(nèi)層凹模鑲?cè)喝氚寄Ｖg采用0.02mm的過(guò)盈配合，當(dāng)凹模與外面兩層預(yù)應(yīng)力圈壓合后實(shí)際過(guò)盈將進(jìn)一步增大，因此凹模鑲?cè)Φ募饨翘幉粫?huì)崩裂，在擠壓中也不會(huì)產(chǎn)生鉆料現(xiàn)象。圖c的凹模內(nèi)孔末端10mm處加工出5o斜度，便于將凹模鑲?cè)喝氚寄?nèi)孔中。圖d是將內(nèi)層凹模做成橫向分割式，但這種形式由于內(nèi)層凹模軸向壓緊力不夠大，在單位擠壓力較大情況下被擠金屬容易鉆料。圖e、圖f是將內(nèi)層凹模和預(yù)應(yīng)力圈均做成橫向分割式，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，但由于軸向壓緊力大，可以有效地防止被擠金屬鉆料。橫向分割凹模的貼合面寬度一般為1～3mm為宜，貼合面以外應(yīng)將其中一塊加工成1o的斜角，或加工成0.2mm深的不接觸面。貼合面一定要平整，并進(jìn)行研磨拋光，這樣可以防止被擠金屬鉆料。圖e、圖f所示的橫向分割凹模還應(yīng)加壓套，在模具上把上下兩部分緊壓在一起。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a的內(nèi)層凹模為整體式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。101第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、反擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)(一)反擠壓凸模反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩部分組成，見(jiàn)圖6-11a。當(dāng)反擠壓凸模在擠壓時(shí)靠模口導(dǎo)向時(shí)，則還需增加導(dǎo)向部分，見(jiàn)圖6-1lb。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、反擠壓模具工作部分零件設(shè)計(jì)第六102第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1、反擠壓凸模形式按反擠壓凸模成形部分的形狀不同有三種常用形式，見(jiàn)圖6-12。圖a和圖b兩種凸模使用效果較好，可降低單位擠壓力。圖c為平底凸模，用于擠壓件內(nèi)孔要求平底或單位擠壓力較低的場(chǎng)合。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1、反擠壓凸模形式第六章冷擠壓模具103反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為h的圓柱形表面，稱(chēng)之為工作帶，工作帶以上的凸模直徑略小些。工作帶的作用有以下三點(diǎn)：1)減小凸模與擠壓金屬的接觸面積，可大大降低摩擦阻力;2)防止擠壓結(jié)束時(shí)擠壓件粘在凸模上;3)擠壓時(shí)，不會(huì)由于凸模工作帶以上部分的彈性變形而產(chǎn)生直徑的增大，影響擠壓件內(nèi)孔的尺寸精度。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為h的圓柱104第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)以應(yīng)用得最廣泛的帶平底錐形凸模為例，其部分尺寸參數(shù)的確定見(jiàn)表6-2。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)第六章冷105第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

3、反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施反擠壓凸模的成形部分長(zhǎng)度h1應(yīng)當(dāng)越短越好，這樣可以避免凸模在擠壓時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲而失穩(wěn)。凸模的成形部分長(zhǎng)度按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，其許用范圍如下：反擠壓純鋁時(shí)：h1/d1≤7~10；反擠壓純銅時(shí)h1/d1≤5~6；反擠壓黃銅時(shí)：h1/d1≤4~5；反擠壓低碳鋼時(shí)：h1/d1≤2.5~3。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)3、反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施第六章冷106第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

反擠壓塑性較好的有色金屬時(shí)，為了增加凸模縱向穩(wěn)定性，可以在凸模的工作端面上開(kāi)出工藝凹槽。工藝凹槽必須對(duì)稱(chēng)于凸模中心，使凸模在擠壓中保持與凹模有良好同心度。對(duì)于黑色金屬反擠壓凸模，由于其單位擠壓力大，端面不允許開(kāi)出工藝凹槽；否則，會(huì)在凹槽處由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生開(kāi)裂。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)反擠壓塑性較好的有色107第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)反擠壓凹模1、反擠壓凸模形式圖6-16為一些常用反擠壓凹模形式。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)反擠壓凹模第六章冷擠壓模具108圖a~圖d用于有色金滿薄壁件反擠壓，擠壓后工件不會(huì)卡在凹模內(nèi)，所以不需要頂出裝置。其中圖a為整體式，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)角半徑R處容易開(kāi)裂下沉。圖b也為整體式，但凹模型腔底部有25o斜度，擠壓時(shí)有利于金屬流動(dòng)。圖c、圖d為分割式凹模，壽命比整體式凹模長(zhǎng)。圖c為縱向分割式凹模，鑲塊在裝配前與凹模為過(guò)盈配壓，壓入預(yù)應(yīng)力圈后其過(guò)盈量將更大，這樣可以避免在角部產(chǎn)生毛刺。圖d為橫向分割式凹模，為了避免擠壓時(shí)金屬材料鉆入上下模的貼合面，貼合面也要像前述正擠壓橫向式組合凹模一樣，要有特殊的要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明，就是像純鋁這樣流動(dòng)性好的金屬也不會(huì)鉆入拼縫中。圖e、圖f均帶有頂出裝置，以適用于黑色金屬或厚壁工件的反擠壓件。圖e適用于工件底部外形呈尖角的反擠壓件。圖f適用于工件底部外形呈一定圓角半徑的反擠壓件。如果工件底部要求平整，其頂桿的高度要略高出凹模型腔底平面，以抵消擠壓時(shí)頂桿長(zhǎng)度由于彈性壓縮變形而縮短。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖a~圖d用于有色金滿薄壁件反擠壓，擠壓后工件不會(huì)卡在凹模內(nèi)109第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、反擠壓內(nèi)層凹模尺寸確定一般內(nèi)凹模型腔尺寸參數(shù)見(jiàn)圖6-17，其尺寸計(jì)算見(jiàn)表6-3。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、反擠壓內(nèi)層凹模尺寸確定一般110第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(三)反擠壓頂桿反擠壓頂桿在擠壓中直接承受較大的單位擠壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)為了使較大的單位擠壓力能和緩地傳遞給下壓力墊板，其支承部分的直徑應(yīng)適當(dāng)放大。圖6-18為常用的頂桿形式。圖a為擠壓黑色金屬冷擠壓使用的頂桿，其桿部直徑d1一般比凹模型腔直徑小0.1mm，這樣既不會(huì)產(chǎn)生很大的縱向毛刺，又能使頂部及時(shí)退回。其支承部分直徑d=(1.3~1.5)d1，過(guò)渡圓弧應(yīng)盡可能大。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(三)反擠壓頂桿第六章冷擠壓模具111圖6-18b頂桿是考慮到其因彈性變形而產(chǎn)生橫向變粗而卡死在凹模內(nèi)，頂桿與凹模頂出孔配合部分不做成直徑相同的圓柱體，頂桿僅在上部等于凹模頂出部分孔徑，d1以下做出一定的退讓量：d2=d1-(0.5~1)mm。如擠壓件下端面的平整度要求高時(shí)，可以在頂桿上端面做成圓錐面，如圖b所示，其頂部中心處高出Δ=0.05~0.1mm，這樣可以抵消單位擠壓力造成的彈性變形，以確保擠壓件得到平整的底平面。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)圖6-18b頂桿是考慮到其因彈性變形而產(chǎn)生橫112第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第三節(jié)預(yù)應(yīng)力組合凸模的設(shè)計(jì)在冷擠壓的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果整體式凹模在擠壓中受到的單位擠壓力較大時(shí)，往往導(dǎo)致凹模向外擴(kuò)展而產(chǎn)生切向開(kāi)裂，見(jiàn)圖6-20。為了提高冷擠壓凹模的強(qiáng)度，確保凹模在較大的單位擠壓力下有較長(zhǎng)的使用壽命，一般均采用預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)形式。所謂預(yù)應(yīng)力組合凹模，就是利用過(guò)盈配合，用一個(gè)或兩個(gè)預(yù)應(yīng)力圈將凹模緊套起來(lái)而制成的多層凹模結(jié)構(gòu)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第三節(jié)預(yù)應(yīng)力組合凸模的設(shè)計(jì)第六113第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1.整體式凹模許用應(yīng)力p≤1100MPa兩層組合凹模許用應(yīng)力1100≤p≤1400MPa三層組合凹模許用應(yīng)力1400≤p≤2500MPa第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)1.整體式凹模許用應(yīng)力p≤1100114根據(jù)單位擠壓力大小，冷擠壓凹模可采用三種類(lèi)型圖6-21，即：整體式凹模圖a；兩層組合凹模圖b；三層組合四模圈c。其中左半圖為壓合前，右半圖為壓合后。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)根據(jù)單位擠壓力大小，冷擠壓凹模可采用三種類(lèi)型115第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

一、整體式凹模受力分析冷擠壓時(shí)，整體式凹模內(nèi)腔受到變形金屬材料的徑向壓力，這種受力狀況近似于厚壁圓筒承受徑向內(nèi)壓的受力狀態(tài)。先分析后壁圓筒的受力情況，當(dāng)厚壁圓筒的內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、受內(nèi)壓力p1、外壓力p2、而無(wú)軸向力作用時(shí)，厚壁圓筒筒壁任意一點(diǎn)r處的應(yīng)力可由拉美(Lame)公式求得：式中，σθ是半徑為r處的切向應(yīng)力(MPa)；σr是半徑為r處的徑向應(yīng)力(MPa)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)一、整體式凹模受力分析第六章冷擠壓116整體式凹模在擠壓時(shí)，其受力情況與只受內(nèi)壓力p1作用的壁厚圓筒相同。因此，以p2=0代入式(6-1)，得到整體式凹模內(nèi)任意一點(diǎn)r處的切向應(yīng)力和徑向力的計(jì)算公式為：第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

切向應(yīng)力σθ和徑向應(yīng)力σr在整體式凹模內(nèi)的分布情況見(jiàn)圖6-22。由圖中可見(jiàn)，σθ為拉應(yīng)力，σr為壓應(yīng)力。最大切向拉應(yīng)力σθmax出現(xiàn)在r=r1的內(nèi)壁處。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)整體式凹模在擠壓時(shí)，其受力情況與只受內(nèi)壓力p117當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力σθmax超過(guò)凹模材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，就要從凹模內(nèi)壁處產(chǎn)生裂紋而造成切向開(kāi)裂。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力σθ118整體式凹模的外內(nèi)徑比一般選擇a=4~6，a大于6時(shí)浪費(fèi)模具材料，同時(shí)使得模具既笨重又不經(jīng)濟(jì)。在冷擠壓?jiǎn)挝粩D壓力較高的情況下，凹模不宜采用整體式凹模。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，采用預(yù)應(yīng)力組合凹模是行之有效的方法。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)整體式凹模的外內(nèi)徑比一般選擇a=4~6，a大119第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析這里對(duì)兩層組合凹模（即內(nèi)凹模和預(yù)應(yīng)力圈）的受力進(jìn)行分析。

(一)未擠壓時(shí)組合凹模預(yù)應(yīng)力分布1、內(nèi)凹模受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用時(shí)的應(yīng)力分布

σθ’和σr’都是壓應(yīng)力。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析σθ’和120第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、預(yù)應(yīng)力圈受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用時(shí)的應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-25。3、組合凹模組合后而未擠壓時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-26。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)2、預(yù)應(yīng)力圈受接觸預(yù)應(yīng)力p2k作用121第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

(二)組合凹模擠壓時(shí)的應(yīng)力分布1、組合凹模作為整體凹模時(shí)的應(yīng)力分布

見(jiàn)圖6-272、組合凹模擠壓時(shí)的實(shí)際應(yīng)力分布見(jiàn)圖6-28

加上預(yù)應(yīng)力圈可降低或消除內(nèi)凹模的切向拉應(yīng)力。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)(二)組合凹模擠壓時(shí)的應(yīng)力分布第六122第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

對(duì)一定尺寸的組合凹模進(jìn)行強(qiáng)度分析可得知：三層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.8倍；兩層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點(diǎn)是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來(lái)整個(gè)凹模要用高級(jí)合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級(jí)合金工具鋼即可。3)由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，不能作為整體式凹模的材料。但當(dāng)組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點(diǎn)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)對(duì)一定尺寸的組合凹123第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

對(duì)一定尺寸的組合凹模進(jìn)行強(qiáng)度分析可得知：三層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.8倍；兩層組合凹模的強(qiáng)度是整體式凹模強(qiáng)度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點(diǎn)是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時(shí)的承載能力，提高內(nèi)凹模的強(qiáng)度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來(lái)整個(gè)凹模要用高級(jí)合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級(jí)合金工具鋼即可。3)由于內(nèi)凹模尺寸小，熱處理容易，提高了模具鋼熱處理的質(zhì)量。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，不能作為整體式凹模的材料。但當(dāng)組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點(diǎn)。

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)對(duì)一定尺寸的組合凹124第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

已知圖算法單位擠壓力2000MPa，擠壓力72噸，計(jì)算凹模各層尺寸解：按圖總直徑比a＝4-6，根據(jù)條件采用三層組合預(yù)應(yīng)力凹模第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)已知圖算法單位擠壓力2000MPa125第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第一步：求組合凹模最外層尺寸D1＝φ27.6；a41取4-6，d4＝27.6*6＝165.6結(jié)合模架尺寸圓整為d4＝φ150，a41（實(shí)際值）=150/27.6=5.54第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第一步：求組合凹模最外層尺寸第六章126第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第二步：求各層外形尺寸查圖a21＝1.52，a32＝1.74則d2＝a21*d1=1.52*20.4=d3=a32*d2=

第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第二步：求各層外形尺寸第六章冷擠壓127第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第三步：求各層間軸向壓合量a41=5.54查表δ2＝0.197；δ3＝0.08則c2（軸向壓合量）；

＝δ2*d2＝0.197*42＝8.3C3（軸向壓合量）

＝δ3*d3＝0.08*73＝5.8第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第三步：求各層間軸向壓合量第六章冷128第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第四步：求各層間過(guò)盈量U2（雙向過(guò)盈量）=β2*d2=0.0105*42=0.44轉(zhuǎn)化壓合量（0.44/2）/tg1.5°＝0.22/0.026＝8.4與壓合量一致試作U3過(guò)盈量？第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第四步：求各層間過(guò)盈量第六章冷擠壓129第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

多層凹模組合，越向外層，應(yīng)力圈越厚，越向外層應(yīng)力圈材料越軟，硬度越低第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)多層凹模組合，越向外層，應(yīng)力圈越厚130第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

第四節(jié)卸件和頂出裝置的設(shè)計(jì)擠壓結(jié)束后，擠壓件由于彈性變形的恢復(fù)，有可能緊包在凸模上，也有可能卡在凹模型腔內(nèi)，這就需要將擠壓件卸下或頂出。將擠壓件從凸模上卸下的裝置稱(chēng)為卸件裝置；將擠壓件從凹模內(nèi)頂出的裝置稱(chēng)為頂出裝置。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第四節(jié)卸件和頂出裝置的設(shè)計(jì)第六131第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

一、卸件裝置當(dāng)凸模向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行擠壓時(shí)，卸料板下面的彈簧被壓縮。當(dāng)擠壓結(jié)束后凸模向上運(yùn)動(dòng)彈簧恢復(fù)，使卸料板與固定螺栓的螺母端面相靠緊。凸模繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，擠壓件碰到卸料板被卡下。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)一、卸件裝置第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)132第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

裝在卸料板內(nèi)的卸件環(huán)經(jīng)熱處理淬火，提高其耐磨性，可延長(zhǎng)卸料板的使用壽命，同時(shí)使卸料板具有通用性，通過(guò)更換卸件環(huán)來(lái)滿足不同尺寸擠壓件的需要。黑色金屬反擠壓件的壁部較厚，一般選用整體式卸件環(huán)。當(dāng)壁厚小于0.5mm時(shí)，應(yīng)選用圖6-35所示的組合式卸件環(huán)。這種卸件環(huán)周邊凹槽處圈有彈簧，以確保卸件環(huán)始終緊貼在凸模上。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)裝在卸料板內(nèi)的卸件環(huán)經(jīng)熱處理淬133第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

二、頂出裝置如果擠壓件卡在凹模內(nèi)，就需要專(zhuān)用的頂出裝置將之頂出。頂出裝置一般裝在下模部分。常見(jiàn)的頂出裝置主要有三種基本類(lèi)型：①墊塊頂料；②頂桿頂料；③套筒頂料。1、墊塊硬料見(jiàn)圖6-37，其利用裝在凹模1型腔中的扁形墊塊2和頂桿4將擠壓件凹模內(nèi)頂出。這種頂出形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，節(jié)省材料，但頂出擠壓件時(shí)有可能將墊塊一起頂出凹模。第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)二、頂出裝置第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)134第六章冷擠壓模具設(shè)計(jì)

2、頂桿頂料