模具第五章成形模

1、第五章 成形模 n第一節(jié) 脹形 n第二節(jié) 翻邊 n第三節(jié) 縮口 n第四節(jié) 冷擠壓 n在沖壓生產(chǎn)中，除沖裁、彎曲、拉深等工序外，還有 一些工序包括：脹形、翻邊、縮口、校形等，把這類 工序統(tǒng)稱為成形工序。成型工序即：用各種局部變形 的方式來改變工件或毛坯形狀的各種加工方法。 n從變形的特點來看，這類工序有相同之處，也有不同。 如脹形和翻邊等主要是受拉力產(chǎn)生伸長變形，易被拉 裂而破壞；縮口和外緣翻凸邊，則主要受壓應(yīng)力產(chǎn)生 壓縮變形，易起皺而破壞。針對不同的工序，分析其 不同的受力與變形，設(shè)計出合理的成形工藝和模具。 n在生產(chǎn)中，成形工序往往和其他沖壓工序組合在一起， 加工某些復(fù)雜形狀的工件。在沖壓過

2、程中，整個工件 的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)是很復(fù)雜的，應(yīng)根據(jù)實際情況認(rèn)真 分析和解決。下面分各種工序介紹其變形特點、工藝 計算、模具結(jié)構(gòu)等。 第一節(jié)第一節(jié) 脹形脹形 n如圖所示，當(dāng)用球形凸模脹形平板毛 坯時，毛坯被帶有拉深肋的壓邊圈壓 死，變形區(qū)限制在凹模口以內(nèi)。在凸 模的作用下，變形區(qū)大部分材料受雙 向拉應(yīng)力作用（忽略板厚方向的應(yīng) 力），沿切向和徑向產(chǎn)生伸長變形， 使材料厚度變薄、表面積增大，形成 一個凸起，這種成形稱為脹形。 n脹形工藝與前面的拉深工藝不同，毛 坯的塑性變形區(qū)局限于變形區(qū)范圍內(nèi)， 材料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移，也不從外部 進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)，是靠毛坯的局部變薄 來實現(xiàn)的。 n從工件的形狀來分，脹形

3、分 為平板毛坯的局部脹形 （起 伏）和空心毛坯的脹形。 n從脹形模具來分，有剛模脹 形和借助液體、氣體和橡膠 成形壓力的軟膜脹形。 一、脹形的變形特點及成形極限一、脹形的變形特點及成形極限 n對圖5-1所示的脹形工件分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從毛坯的變形區(qū)內(nèi)取出一小塊單元體時 （見上圖），該單元體為雙向拉應(yīng)力狀態(tài)，在一般情況下變形區(qū)內(nèi)金屬不會產(chǎn) 生失穩(wěn)起皺，表面光滑，質(zhì)量好。由于毛坯的厚度相對于毛坯的外形尺寸極小， 脹形時雙向拉應(yīng)力在變形區(qū)板厚方向上的變化很小，從毛坯的內(nèi)表面到外表面 分布較均勻，因此當(dāng)脹形力卸除后，零件內(nèi)、外回彈方向一致，彈復(fù)較小，工 件形狀容易凍結(jié)，尺寸精度容易保證。對于某些曲率半徑較大

4、的曲面工件，如 汽車的覆蓋件、車門、車頂?shù)龋诔尚螘r，通常采用加大其脹形成分的方法 （增大壓邊力或加拉深肋）來減少回彈，使工件表面平滑，保證工件質(zhì)量。 脹形的應(yīng)變狀態(tài)可以用網(wǎng)目法表示，脹形前先將毛坯變形區(qū)畫出許多 圓圈，脹形后毛坯變形區(qū)變薄，表面積增大，圓圈形狀發(fā)生變化，如圖5- 3所示。當(dāng)觀察變形區(qū)的底部、側(cè)面和邊緣的圓圈時，發(fā)現(xiàn)其部位不同， 圓圈的變化不同，即應(yīng)變力不同。圖5-4a所示為底部產(chǎn)生雙向相等拉應(yīng)變 x、y，圓圈直徑變大；圖5- 4b為側(cè)面單向拉應(yīng)變x ，圓圈變成長圓形； 圖5-4c為變形區(qū)邊緣拉應(yīng)變x加大，并在y方向有一 比較小的壓應(yīng)變y，圓圈變成細(xì)長圓形。 由此可以看出，變形

5、區(qū)在由此可以看出，變形區(qū)在x 方向，方向， x從邊緣到從邊緣到 底部均大于底部均大于0；在；在y方向，方向，y從底部從底部y = x 0變化變化 到邊緣到邊緣y 0，這是因為邊緣上，這是因為邊緣上y方向方向y =0的結(jié)果。的結(jié)果。 在厚度方向（在厚度方向（t方向），整個變形區(qū)的金屬厚度都會方向），整個變形區(qū)的金屬厚度都會 變薄，即變薄，即t 0，這樣最容易產(chǎn)生拉裂的部位是沿，這樣最容易產(chǎn)生拉裂的部位是沿x 方向開裂。方向開裂。 n成形方式、工藝條件和材料性能的改變，都會引起變形區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變發(fā)生變 化，分析應(yīng)變區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變分布與變化情況，可以尋求改善板料塑性變形的 措施，以提高零件的表面質(zhì)量

6、與尺寸精度。 n脹形的成形極限是衡量零件在脹形時不產(chǎn)生破裂所能達(dá)到的最大變形。由于脹 形方法不同，變形在毛坯變形區(qū)內(nèi)的分布也不同，模具結(jié)構(gòu)、工件形狀、潤滑 條件及材料性能均影響金屬的變形，故各種脹形的成形極限表示方法也不同， 即：純脹形時常用脹形深度表示成形極限；管形毛坯脹形時常用脹形因數(shù)表示 成形極限。雖然，脹形成形極限表示方法不同，但由于脹形區(qū)變形性質(zhì)相同， 且破裂只與變形應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)，所以影響因數(shù)類似。 n影響脹形成形極限的因數(shù)主要是材料的伸長率和材料的硬化指數(shù)。一般認(rèn)為： 材料的伸長率大，即塑性大，破裂前允許的變形程度大，其成形極限大，對脹 形有利。材料的硬化指數(shù)大，變形后材料硬化能力

7、強(qiáng)，擴(kuò)展變形區(qū)，使應(yīng)變分 布趨于均勻，提高材料的局部應(yīng)變能力，故成形極限大，對脹形有利。 n一般來講，脹形破裂總是發(fā)生在材料厚度變薄最大的部位。變形區(qū)的應(yīng)變分布 對脹形破裂有很大影響，工件的形狀和尺寸不同，脹形時應(yīng)變分布也不同。當(dāng) 用球頭凸模或平底凸模脹形時，前者的應(yīng)變分布比較均勻，各點應(yīng)變量較大， 能獲得較大的脹形高度，其成形極限較大。 n潤滑條件和材料厚度對脹形極限也有影響，一般認(rèn)為，良好的潤滑使凸模與毛 坯間摩擦力減小，變形不過分集中，應(yīng)變分布均勻，使脹形高度增加；材料厚 度增大，脹形成形極限有所增加，但料厚與工件尺寸比值較小時，影響不太顯 著。 x 方向 二、平板毛坯的局部脹形（起伏）

8、二、平板毛坯的局部脹形（起伏） n平板毛坯在模具作用 下，產(chǎn)生局部凸起的 沖壓方法稱為起伏成 形，如圖所示。起伏 成形主要用于增加工 件的剛度和強(qiáng)度，如 壓加強(qiáng)肋、壓凸包、 壓字、壓花紋等，起 伏成形常采用金屬沖 模。 1、壓加強(qiáng)肋、壓加強(qiáng)肋 常見的加強(qiáng)肋形式和尺寸見表5-1。 n起伏成形的極限變形程度，主要受材料的塑性、沖頭的幾何形狀和潤滑等 因數(shù)影響。在計算起伏極限變形程度時，可以概略地按單向拉伸變形處理， 即： 極=（l1-l0/l0）(0.70.75) 單 （其中因數(shù)0.70.75視脹形時斷面 形狀而定，球形肋取大值，梯形肋取小值）。 極極起伏成形的極限變形起伏成形的極限變形 程度；程

9、度； 單單 材料單向拉深時的伸長率；材料單向拉深時的伸長率； l l0 0、l l1 1變形前后長度。變形前后長度。 n如果計算結(jié)果符合上述條件，則可一次成形。否則應(yīng)先壓制成半球形過渡 形狀，然后再壓出工件所需形狀，如圖所示。 表5-1列出了加強(qiáng)肋的形狀、 尺寸等可供參考。當(dāng)加強(qiáng)肋與邊框距離小于（33.5）t時，應(yīng)留切邊余料。 n沖壓加強(qiáng)肋的變形力: F=KLtb 。 F F變形力；變形力；K K因數(shù)，因數(shù)，K=0.7 K=0.7 1 1（加強(qiáng)肋形狀窄加強(qiáng)肋形狀窄 而深時取大值，寬而淺時取小值）；而深時取大值，寬而淺時取小值）；L L加強(qiáng)肋的加強(qiáng)肋的 周長；周長；t t料厚；料厚； b b材料

10、的抗拉強(qiáng)度。材料的抗拉強(qiáng)度。 n若在曲柄壓力機(jī)上用薄料（t1.5mm)對于 小件（面積 180時，直邊部分的影響已不明顯。 這時，非圓孔翻邊的極限翻邊因數(shù)同圓孔翻邊的 極限翻邊因數(shù)。 2、內(nèi)孔翻邊的工藝計算及翻邊力計算、內(nèi)孔翻邊的工藝計算及翻邊力計算 n如上圖所示，進(jìn)行翻邊的工藝計算時，需 根據(jù)工件的尺寸D，計算出預(yù)沖孔直徑d0， 并核算其翻邊高度H。當(dāng)采用平板毛坯不 能直接翻邊出所要求的高度時，則預(yù)先拉 深，然后在拉深件底部沖孔，再進(jìn)行翻遍， 如圖5-19所示。 n由于翻邊時材料主要是切向拉伸，厚度變 薄，而徑向變形不大，因此在工藝計算時 可根據(jù)彎曲工件中性層長度不變的原則近 似計算預(yù)沖孔直

11、徑。 n實驗證明，這種計算方法誤 差不大。 分別討論平板毛坯翻邊和拉深后翻邊分別討論平板毛坯翻邊和拉深后翻邊 兩種情況兩種情況 n當(dāng)在平板毛坯上翻邊時，其預(yù)沖孔直 徑d0=D1-r+(t/2)+2h, 因為 D1=D+2r+t ； h=H-r-t，代入上式， 化簡后可得翻邊高度的表達(dá)式為： H=(Dd0)/2+0.43r+0.72t ； 或H=(D/2)(1m)+0.43r+0.72t。 n根據(jù)上式可知，極限翻邊因數(shù)為mmin 時的許用最大翻邊高度Hmax應(yīng)為： Hmax =(D/2)(1mmin)+0.43r+0.72t。 n當(dāng)工件的高度HHmax時，就難于一 次翻邊成形。這時，應(yīng)先進(jìn)行拉深

12、， 在拉深件的底部預(yù)沖孔，在進(jìn)行翻遍， 如圖5-19所示。這時，應(yīng)先決定翻邊 所能達(dá)到的最大高度，然后根據(jù)翻邊 高度來決定拉深高度。由圖5-19可知， 翻邊高度h的計算應(yīng)為： nh(D/2)1(d0/D)+0.57r n將極限翻邊因數(shù)mmin代如后可得： hmax=(D/2)(1mmin)+0.57r，此時， 預(yù)沖孔直徑d0 = mmin D 。 n故d0 = D-1.14r-2h； n拉深高度h1=H-hmax+r+t。 n翻邊力一般不大，翻邊力可按下式計 算：F=1.1(Dd0)ts 。 3、翻邊模設(shè)計、翻邊模設(shè)計 n翻邊模的結(jié)構(gòu)與一般拉深模相似，如圖5-20， 所不同的是翻邊凸模圓角半徑

13、一般較大，甚 至做成球形或拋物面形，以利于變形。圖5- 21是幾種常見圓孔翻邊模的凸模形狀和尺寸。 對于平底凸模一般取r凸4t，翻邊模采用壓 邊圈時，凸模臺階可以不用。 翻邊模設(shè)計（續(xù)）翻邊模設(shè)計（續(xù)） n 由于翻邊后材料變薄情況比較嚴(yán)重，變薄后豎邊緣厚度的近 似計算，t=tm 考慮到變薄情況，凸、凹模間隙可小于材 料厚度，一般單邊間隙Z的計算公式為：Z=0.85t n 翻邊凸、凹模間隙也可按表5-6所列數(shù)據(jù)選用。 4、變薄翻邊、變薄翻邊 前面講的材料豎邊變薄，是由拉應(yīng)力作用前面講的材料豎邊變薄，是由拉應(yīng)力作用 材料的自然變薄，是翻邊的自然情況。材料的自然變薄，是翻邊的自然情況。 n當(dāng)工件很高

14、時，也可采用減小凸、凹模間隙，強(qiáng)迫材料變薄的方法，以便提高生產(chǎn)率和節(jié)省 材料，這種方法稱為變薄翻邊。 n變薄翻邊屬于體積成形。變薄時凸、凹模下方材料的變形與圓孔翻邊相似，但它們成豎邊后， 將會在凸模與凹模作用下產(chǎn)生擠壓變形，使材料厚度顯著減薄，從而提高翻邊高度。變薄翻 邊的變形程度用變薄因數(shù)K表示，其值的計算：K=t1/t0。一次變薄翻邊的變薄因數(shù)可取 0.40.5，甚至更小。變薄后豎邊高度按體積不變原則計算。變薄翻邊力比普通翻邊力大得多， 力的大小與變形量成正比。 n變薄翻邊通常用在平板毛坯或半成品的制件上沖制小螺 孔（多為M5以下），為保證使用強(qiáng)度，對于低碳鋼或黃 銅零件的螺孔深度不小與直

15、徑的1/2，而鋁件的螺孔深度 不小于直徑的2/3。為了保證螺孔深度，又不增加工件厚 度，生產(chǎn)中常采作變薄翻邊工藝加工小螺孔，如右圖所 示。 n變薄翻邊后的孔徑為d2?？妆诤穸萾1=(d2-d1)/2=0.65t0 n毛坯預(yù)沖孔直徑d的計算公式：d0=0.5d1。 n翻邊內(nèi)徑d1由螺紋內(nèi)徑d2決定，d2(d1+d3)/2。 變薄翻邊（續(xù)一）變薄翻邊（續(xù)一） n翻邊外徑的計算d3= d1+1.3t； 翻邊高度h按體積不變原則計算，h=(22.5)t0。 變薄翻邊（續(xù)二）變薄翻邊（續(xù)二） 二、外緣翻邊二、外緣翻邊 n左圖a所示為外凸的外緣翻邊，其變形 情況類似于淺拉深，變形區(qū)主要為切向 壓應(yīng)力，變形

16、過程中，材料易起皺。左 圖b為內(nèi)凹的外緣翻邊，其變形特點近 似于內(nèi)孔翻邊，變形區(qū)主要是切向伸長 變形，易于邊緣開裂。外緣翻邊的變形 程度用下式表示。 n外凸的外緣翻邊的變形程度E凸的計算公 式為：E凸=b/(R+b)。 n內(nèi)凹的外緣翻邊的變形程度E凹的計算公 式為：E凹=b/(R-b)。 n式中符號如左圖所示。 n外緣翻邊的極限變形程度可參考表5-10。 三、固定套翻邊模設(shè)計示例三、固定套翻邊模設(shè)計示例 n工件名稱：固定套 n生產(chǎn)批量：中批量 n材料：08鋼，料厚1mm n工件簡圖：圖5-24所示 n1、工件工藝性分析、工件工藝性分析 對固定套翻邊件 進(jìn)行工藝分析可知，40mm處由內(nèi)孔翻 邊成

17、形，翻邊前應(yīng)預(yù)沖孔，80mm是圓 筒形拉深件，可一次拉得成形。工序安 排為落料、拉深、預(yù)沖孔、翻邊等。翻 邊前80mm、高15mm的無法蘭圓筒形 工件，如圖5-25所示。 二、固定套翻邊件二、固定套翻邊件 工藝計算工藝計算 n1、計算預(yù)沖孔、計算預(yù)沖孔 nD=39； H=4.5mm； D1=D+2r+t=(39+21+1)mm=42mm； h=Hrt=(4.511)mm=2.5mm。 n計算翻邊前預(yù)沖孔直徑d0： nd0=D1r+(t/2)+2h=32.3(mm) n2、計算翻邊因數(shù)：計算翻邊因數(shù)：m=d0/D=0.828 由d0/t=32.3查表5-4得知低碳鋼極限 翻邊因數(shù)為0.65，小于

18、m，所以該零件能 一次翻邊成形，預(yù)沖孔直徑d0=32.3mm 翻邊前毛坯如圖5-25所示。 n3、計算翻邊力：、計算翻邊力：p=1.1(Dd)ts 查書末附錄A1得s=200mpa 故P=4628N n三、翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計三、翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計 n翻邊模采用倒裝結(jié)構(gòu)，使用大圓角圓 柱形翻邊凸模，工件預(yù)沖孔套在導(dǎo)正 銷上定位，壓邊靠壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)彈頂器 壓邊，工件若留在上模由頂出器打下， 選用后側(cè)滑動導(dǎo)向模架。 根據(jù)固定板尺寸和閉合高度選用250kN 雙柱可傾式壓力機(jī)。（如下圖） 第三節(jié)第三節(jié) 縮口縮口 n 縮口是將預(yù)先拉深好的圓筒或管件坯料，通過縮口模具將其口部縮小的 一種成形工序。如下圖所示工件，圖a

19、是采用拉深工序，需五道工序才能成 形；圖b用管料縮口工序，只要三道工序即可完成。 一、縮口變形特點及縮口因數(shù)一、縮口變形特點及縮口因數(shù) n縮口工序的變形如左圖，變形區(qū) 的金屬受切向壓應(yīng)力1和軸向壓 應(yīng)力3的作用，在軸向3和厚度 方向2產(chǎn)生伸長變形，切向1產(chǎn) 生壓縮變形。在縮口變形過程中， 材料主要受切向壓應(yīng)力作用，使 直徑減小，壁厚和高度增加。由 于切向壓應(yīng)力的作用，在縮口時 坯料易于失穩(wěn)起皺，同時非變形 區(qū)的筒壁，由于承受全部縮口壓 力，也易失穩(wěn)產(chǎn)生變形，所以防 止失穩(wěn)是縮口工藝的主要問題。 縮口的極限變形程度主要受失穩(wěn) 條件的限制。 縮口因數(shù)縮口因數(shù)表示縮口變形程度表示縮口變形程度 m=d

20、/D n極限縮口因數(shù)的大小主要與材料性質(zhì)、料厚、模具形式和坯料表面質(zhì)量有關(guān)。表5- 11是不同材料、不同厚度的平均縮口因數(shù)。表5-12是不同材料、不同支承方式的允 許縮口因數(shù)。 二、縮口工藝計算二、縮口工藝計算 n縮口后，工件高度有變化，縮口毛坯高度 H按下圖所示及公式計算。 n圖5-29a形式： n圖5-29b形式： n圖5-29c形式： n縮口凹模的半錐角對縮口成形 中有重要作用，一般使45， 最好使在30以內(nèi)。當(dāng)模具有 合理的半錐角時，允許的極限 縮口因數(shù)m可以比平均縮口因數(shù) m均小10%15%。 d D D dD hH1 sin8 05. 1 22 1 d D D dD D d hhH

21、1 sin8 05. 1 22 1 22 1 1 4 1 dD d D hH 圖5-29a所示的錐形縮口件，若在無內(nèi)支承模具 進(jìn)行縮口時，縮口力的計算如下式： nF縮口力（N）；t0縮口前料厚（mm）； nD縮口前直徑（mm）； nd工件縮口部分直徑（mm）； n工件與凹模摩檫因數(shù)； nb材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）； n凹模圓錐半角； nk速度因數(shù)，用沖床時，k=1.15 cos 1 111 . 1 0 ctg D d DtkF b 三、氣瓶縮口模設(shè)計示例三、氣瓶縮口模設(shè)計示例 n工件名稱：氣瓶 n生產(chǎn)批量：中批量 n材料：08鋼，料厚1mm n工件簡圖：如右圖所示 n1、工件工藝分析工件工藝分析

22、 氣瓶為帶底 的筒形縮口工件，可采用拉深工藝 制成圓筒形件，再進(jìn)行縮口成形。 縮口時下部不變，僅計算縮口工序。 二、工藝計算 n1、計算縮口因數(shù)計算縮口因數(shù) nm=d/D=35mm/49mm=0.71 n因為該工件是有底的縮口件，所以只 能采用外支承方式的縮口模具，查表5- 12得許用縮口因數(shù)為0.6，則該工件可 一次縮口成形。 n2、計算縮口前毛坯高度、計算縮口前毛坯高度H n取H=99.5mm，縮口前毛坯如右圖所 示。 mm d D D dD hH 2 .99 35 49 1 25sin498 3549 7905. 1 1 sin8 05. 1 22 22 1 3、計算縮口力、計算縮口力

23、已知凹模與工件的摩檫因 數(shù)=0.1，b=430MPa。 n縮口力： n三、縮口模結(jié)構(gòu)設(shè)計三、縮口模結(jié)構(gòu)設(shè)計 n縮口模采用外支承式一次成形，縮口凹 模工作面要求表面粗糙度為Ra0.4m， 使用標(biāo)準(zhǔn)下彈頂器，采用后測導(dǎo)柱模架， 導(dǎo)柱、導(dǎo)套加長為210mm。考慮到模具 閉合高度為275mm，則選用400kN開式 可傾壓力機(jī)。 n縮口模結(jié)構(gòu)如右圖所示。 kNNctg D d DtkF b 3232057 cos 1 111 . 1 0 表51 返回 表52 返回 表56 返回 表510 返回 表512 返回 表54 表55 返回 第四節(jié)第四節(jié) 冷擠壓冷擠壓 n一、冷擠壓的概念一、冷擠壓的概念 n 冷擠

24、壓是常溫下，在壓力機(jī)的強(qiáng)大壓力和一定的 速度下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，并從凹?？谆蛲?、 凹模的縫隙中擠出，從而獲得預(yù)定形狀和尺寸工件的 加工方法。 1、冷擠壓的分類：、冷擠壓的分類：(一一) 正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓等正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓等 n1）正擠壓：擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向相同（見圖5 33）。適用于實心件、管件的擠壓。 n2）反擠壓：擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向相反（見圖5 34）。適用于各種斷面形狀的杯形件。 1、冷擠壓的分類：、冷擠壓的分類：(二二) n3）復(fù)合擠壓：擠壓時金屬流動方 向相對于凸模運動方向，一部分相同， 另一部分相反（見圖535

25、）。可以 制造各類復(fù)雜形狀的擠壓件。 n4）徑向擠壓：擠壓時金屬流動方 向與凸模的運動方向相垂直（見圖 536）。適用于具有法蘭凸臺的軸 對稱的擠壓。 2、冷擠壓的優(yōu)點、冷擠壓的優(yōu)點 n1 1）節(jié)約原材料）節(jié)約原材料 冷擠壓是一種工件成形后，少或無切削的工藝。 與切削工藝相比，不但節(jié)省材料，且生產(chǎn)率高，從而降低成本。 n2 2）可以提高制件性能）可以提高制件性能 在冷擠過程中，金屬材料處于三向應(yīng) 力狀態(tài)，材料組織致密，具有連續(xù)分布的金屬流線，加上強(qiáng)烈的 冷作硬化，使工件的強(qiáng)度、剛度、硬度都有一定的提高。 n3 3）可加工形狀復(fù)雜的制件）可加工形狀復(fù)雜的制件 n4 4）工件精度及表面質(zhì)量高，）工

26、件精度及表面質(zhì)量高，尺寸精度可達(dá)IT8級，表面粗糙 度Ra3.20.4m。 3、冷擠壓的主要技術(shù)問題、冷擠壓的主要技術(shù)問題 n 冷擠壓時擠壓力很大，為順利實現(xiàn)冷擠工藝，就必須處 理好材料變形力和模具承載能力之間的矛盾。為此必須做到 以下幾點： n1）選用合適的擠壓材料及工藝設(shè)計性良好的擠壓工件結(jié)構(gòu)。 n2）制定合理的冷擠壓工藝方案，包括選用合適的毛坯軟化 熱處理規(guī)范，采用理想的表面處理及優(yōu)良的潤滑劑等。 n3）設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)。 n4）選擇合理的模具材料，采用正確的加工方法和熱處理方 法。 n5）選用合適的冷擠壓機(jī)。 二、冷擠壓的變形程度二、冷擠壓的變形程度 n1、冷擠壓變形程度的表示方法：

27、 變形程度是表示冷擠壓 時金屬塑性變形量大小的指標(biāo)。 n1）斷面收縮率 n2）擠壓比 n3）對數(shù)擠壓比 n 式中：A毛坯橫斷面積； A1制件的橫斷面積。正擠為小端橫斷面積；反擠為空心制件壁 部橫斷面積。 n表5-13列出了典型擠壓工件的斷面收縮率。 %100 1 A AA A 1 A A 1 A A In 表5-13 2、許用變形程度、許用變形程度 許用變形程度是指冷擠壓時，在模許用變形程度是指冷擠壓時，在模 具強(qiáng)度允許的條件下一次擠壓變形程度。決定許用變形程度的因素具強(qiáng)度允許的條件下一次擠壓變形程度。決定許用變形程度的因素 有材料的力學(xué)性能、模具強(qiáng)度、冷擠變形形式、毛坯表面處理、潤有材料的力

28、學(xué)性能、模具強(qiáng)度、冷擠變形形式、毛坯表面處理、潤 滑等因素?；纫蛩?。 n圖5-37圖5-39所示分別表達(dá)了不同 c和不同擠壓方法的碳鋼許用變形強(qiáng) 度。圖中斜線以下是一次擠壓許用區(qū) 域，上、下斜線之間的陰影部分是過 渡區(qū)域。各種常見金屬材料能一次擠 壓的許用變形程度見表5-14。 三、冷擠壓力計算三、冷擠壓力計算 n 冷擠壓力是校核模具強(qiáng)度和選用設(shè)備的依 據(jù)。它受擠壓金屬的性能、變形程度、毛坯相 對高度、模具幾何形狀、潤滑條件等因素的影 響。計算擠壓力常用的方法有圖算法和經(jīng)驗公 式法兩種。 1、圖算法、圖算法 圖算法是由實驗結(jié)果建立起的圖表來確定擠壓力，在圖算法是由實驗結(jié)果建立起的圖表來確定擠

29、壓力，在 實際生產(chǎn)中使用方便，因此被廣泛使用。圖算法計算冷擠壓力的誤實際生產(chǎn)中使用方便，因此被廣泛使用。圖算法計算冷擠壓力的誤 差約差約 。 圖圖5-40圖圖5-42所示為常見黑色金屬正擠、反擠的單位擠壓力所示為常見黑色金屬正擠、反擠的單位擠壓力 計算圖。計算圖。 n例 已知毛坯的直徑d0=70mm，毛坯的高度h0=140mm，擠壓后的直徑d1=45mm，凹 模錐部角度=90，求單位擠壓力p和總擠壓力F。 n解：由圖5-40先從中指到相應(yīng)的d0和d1值，向上投影得斷面收縮率 ；再按 向上投影到中與材料曲線相交，再向左作水平線就可在縱坐標(biāo)上查得未 經(jīng)校正的擠壓力p=740MPa，再投影至K中h0

30、 / d0 =140mm/70mm=2.0的線上，再順 斜線而下與=90的斜線相交，再投影到橫坐標(biāo)上，即可得到單位擠壓力P=1030MPa， 然后由毛坯直徑d0與單位擠壓力p，從圖中查得總擠壓力F=3900KN。 n計算圖中只列出部分金屬材料，當(dāng)遇到用其他金屬材料時，則可在表中找出與其含碳 量相接近的金屬擠壓力，再根據(jù)這兩種金屬退火后的極限強(qiáng)度比來求得被擠壓材料的 擠壓力。 n圖5-43圖5-45是常見有色金屬冷擠壓的單位擠壓力計算圖，使用時要首先求出擠壓 件的斷面收縮率A，然后參照圖中箭頭方向所示的求解步驟，求得單位擠壓力p，再按 F=Ap求得冷擠壓力FA為凸模橫斷面的面積。 n另外，在使用

31、圖5-45時，還需根據(jù)毛坯高度h0 、制件厚度 t 求出h0 /t得值。 %10 %59 A %59 A 圖5-40 圖5-41 圖5-42 圖5-43 圖5-44 圖5-45 圖5-46 2、經(jīng)驗公式法、經(jīng)驗公式法 n冷擠壓的擠壓力計算方法很多，現(xiàn)只介紹廣 為采用的經(jīng)驗公式法，他方便切相當(dāng)準(zhǔn)確。 nF=Ap=Aznb(kN) n式中： F總擠壓力； p單位擠壓力； Z 模具形狀因數(shù)，如圖5-46所示； n擠壓方式及變形 程度修正因數(shù)，見表5-15； b擠壓前材料抗拉強(qiáng) 度； A凸模工作部分橫斷面積。 四、冷擠壓毛坯的制備及處理四、冷擠壓毛坯的制備及處理 n 冷擠壓毛坯一般是用棒料或板料制取。

32、其截面輪廓形狀 盡量與擠壓工作輪廓形狀相同。制取毛坯的加工方法有沖裁、 剪切、拉深、鋸削和車削等。制得的毛坯表面應(yīng)保持光滑， 不能有裂紋、折疊等缺陷。毛坯的幾何形狀應(yīng)保持對稱、規(guī) 則，另外要求毛坯材料具有均勻的力學(xué)性能，經(jīng)軟化處理后 能降低單位擠壓力。 n1、毛坯尺寸的計算、毛坯尺寸的計算 n1）毛坯的體積 毛坯體積是根據(jù)制件體積與毛坯體積相等的原則計 算的。 n V=V+V” n式中 V毛坯體積； V擠壓工件的體積； V”切邊余量的 體積。一般取擠壓工件體積的3%5%，也可按零件高度選取修邊余量 h計算，見表5-16和表5-17。 表5-16 表5-17 2）毛坯的直徑）毛坯的直徑 n毛坯的

33、外徑應(yīng)比凹模的尺寸（擠壓件外徑）小0.10.2mm，以便 于毛坯放入凹模。凡擠薄壁有色金屬時，毛坯外徑比凹模尺寸 （擠壓件外徑）小0.010.05mm。 n冷擠空心件，對于一般精度要求工件，毛坯內(nèi)孔應(yīng)大于凸模尺寸 （擠壓件孔徑）0.10.3mm。精度要求高時，毛坯內(nèi)孔應(yīng)比凸模 尺寸（擠壓件孔徑）大0.010.05mm。 n3）毛坯的高度）毛坯的高度 n毛坯高度可按體積不變原理計算。典型工件的毛坯高度計算公式 見表5-13。 2、毛坯的軟化處理、毛坯的軟化處理 n 毛坯在擠壓前必須進(jìn)行軟化處理，其目的為降低材料硬度， 提高塑性，消除內(nèi)應(yīng)力，獲得良好的金相組織，從而降低擠 壓力，提高模具壽命。毛坯

34、的軟化處理通常有：擠壓前的 軟化處理。表1-7為冷擠壓常用材料的毛坯軟化處理規(guī)范； 工序間的軟化處理。根據(jù)冷作硬化和下道工序變形程度的大 小而定；擠壓后的軟化處理。擠壓后殘余應(yīng)力較大，工件 尺寸易發(fā)生變化，甚至引起破裂，必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退 火。 3、毛坯的表面處理與潤滑、毛坯的表面處理與潤滑 n 為了降低冷擠壓時的單位擠壓力，提高工件的表面質(zhì)量，延長模具 使用壽命，對冷擠壓坯料還需進(jìn)行表面處理與潤滑，以減小模具與金屬 間的摩擦力。 n 目前常用的毛坯表面處理方法有鈍化處理、氧化處理、磷酸鹽處理、 草酸鹽處理等。經(jīng)過處理的毛坯表面，形成一層多孔結(jié)晶薄膜，能吸附 一定量的潤滑劑，而且該薄膜有良

35、好的塑性，能隨金屬一起變形。潤滑 處理則是在經(jīng)過處理的毛坯表面涂上豬油、羊毛脂、豆油、菜油、礦物 油、硬脂酸鋅擠皂化液等潤滑劑，使其在毛坯表面形成牢固的潤滑膜。 例如，碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼通常采用：磷酸鹽處理（也稱磷化處理）+ 皂化潤滑處理；不銹鋼采用：草酸鹽處理+85%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的氯化石 蠟和15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的二硫化鋁作潤滑劑的潤滑處理；硬鋁常采用： 氧化、磷化處理+工業(yè)菜油進(jìn)行潤滑處理。 n 對于一些單位擠壓力不高，變形程度不大的冷擠壓工件，可對毛坯 表面只進(jìn)行磷化處理而不涂潤滑劑，或是在表面清理之后直接進(jìn)行潤滑 處理即可。如鋁和銅的擠壓，一般使用動、植物油及硬脂酸等潤滑，即 可順利擠壓

36、成形。 五、冷擠壓模具與主要零件設(shè)計五、冷擠壓模具與主要零件設(shè)計 n1、冷擠壓模具的設(shè)計要求、冷擠壓模具的設(shè)計要求 n冷擠壓時，毛坯與模具摩擦很劇烈，對模具要求就較高： n1）模具的工作部分要具有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐磨性。 n2）為了防止應(yīng)力集中而損壞模具，模具工作部分要采用光滑的圓角過渡。 n3）凸、凹模與上、下模座之間應(yīng)當(dāng)有足夠大的支承面和一定厚度的淬硬 墊板。 n4）模具在壓力機(jī)上安裝要緊固，工作部分拆卸方便。易損件要有互換性， 便于安裝固定。 n5）毛坯要容易放入模腔，大批量生產(chǎn)時易實現(xiàn)半自動和自動送料。另外 擠壓后還須有靈活的卸料裝置。 n冷擠壓模具與其他模具相比，其結(jié)構(gòu)的不同主要在

37、模座形式、凸、凹模的 緊固方式、卸料裝置、頂件裝置和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)上，而工作部分（凸、 凹模）的結(jié)構(gòu)則相似。 n圖5-47圖5-49為幾種典型的冷擠壓模具結(jié)構(gòu)圖。 圖5-47 圖5-48 2、冷擠壓凸、凹模的設(shè)計、冷擠壓凸、凹模的設(shè)計 n1）正擠壓凸模）正擠壓凸模 正擠壓 實心工件凸模如圖5-50a所示， 其結(jié)構(gòu)簡單。正擠壓空心工件 的凸模如圖b、c、d所示。其 中圖b為整體式凸模，用于有 色金屬冷擠壓；圖c、d為組合 式凸模。圖c凸?？着c芯軸之 間采用H7/k6的過渡配合，適 用于芯軸徑較大或擠壓力不太 大的擠壓工作。圖d凸?？着c 芯軸采用H7/h7間隙配合，芯 軸可隨變形金屬同時向下滑動，

38、 可避免冷擠過程中芯軸被拉斷。 2）反擠壓凸模（一）反擠壓凸模（一） n 反擠壓凸模的基本形式 如圖5-51所示。反擠壓凸模 的最大有效工作長度與工作 直徑有一定的比例，其經(jīng)驗 數(shù)值如下： n反擠壓純鋁時：l/d10 n反擠壓純銅時：l/d6 n反擠壓黃銅示：l/d5 n反擠壓低碳鋼是：l/d3 2）反擠壓凸模（二）反擠壓凸模（二） n 反擠壓純鋁、純銅等有色金屬工件用的凸模較細(xì) 長時，為了增加其縱向穩(wěn)定性，凸模的斷面加工出如 圖5-52的工藝凹槽，以提高凸模的穩(wěn)定性，工藝凹槽 必須對稱、同軸。其寬度一般取0.30.8mm，深度取 0.30.6mm。對于黑色金屬反擠壓深孔工件，可在凸 模工作部

39、分以上的直徑加粗，并且銑出三條凹槽，如 圖5-53所示。卸料板通過三條凹槽把套在凸模上的制 件卸下。 圖5-52 圖5-53 3）正擠壓凹模）正擠壓凹模 n 正擠壓凹模的幾種常見結(jié)構(gòu)形式如圖5-54 a為整體式凹 模，應(yīng)用較為廣泛，但在擠壓力較大時往往因應(yīng)力集中而開 裂；圖5-54b、c為縱向分割式凹模；圖-54d和e是橫向分割形 凹模。其中拼合面不宜過寬，一般為13mm，可以防止金屬 流入接縫。在拼合面外上部或下部的一塊凹模上加工2或 1的錐角，可以更有效的防止金屬流入接縫。 圖5-54 4）反擠壓凹模）反擠壓凹模 n 圖5-55所示是反擠壓凹模的幾種形式。為了抵消在冷擠壓過程中的外 脹現(xiàn)象

40、，往往將凹模制成1030的帶錐度的形狀。圖5-55a為整體式凹 模，常因其底部圓角處下沉或開裂而使模具壽命縮短，故只適用于小批量 或擠壓力較小的擠壓工件；圖5-55b也是整體是凹模，由于底部有25斜 角，有利于金屬流動，可擠壓壁厚為0.07mm以上的薄壁鋁質(zhì)圓筒件；圖 5-55c為穿通式組合凹模；圖5-55d為上、下組合式凹模，為了避免金屬被 擠入拼合夾縫，拼合面的寬度應(yīng)小于3mm，其余部分留出0.2mm空隙； 圖5-55e、f設(shè)有頂出裝置，適用于有色金屬厚壁擠壓件的反擠壓。其中圖 5-55e適用于底部外形呈直角的反擠，圖5-55f用于底部外形呈圓角的反擠 壓。 n正反擠壓凸、凹模的設(shè)計計算可

41、參照表5-18表5-21。 圖5-55 表5-18 表5-19 表5-20 表5-21 5）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（一）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（一） n在冷擠壓過程中，當(dāng)單位擠壓力較大，用整體凹模的強(qiáng)度不夠時，凹模會 發(fā)生切向開裂。這時須采用如圖5-56b、c所示的預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)，通 過外圈對內(nèi)圈施加預(yù)應(yīng)力，來抵消在冷擠壓進(jìn)程中引起的切向應(yīng)力，從而 提高模具強(qiáng)度，則可避免切向開裂。據(jù)分析，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)度是整體式凹模的1.3倍。除了提 高凹模強(qiáng)度，預(yù)應(yīng)力組合凹模還有以下優(yōu)點：當(dāng)凹模損壞后，只需調(diào)換 內(nèi)圈，不須報廢整個凹模；由于內(nèi)圈尺寸較小，熱處

42、理容易，提高了模 具熱處理質(zhì)量；預(yù)應(yīng)力組合凹模僅內(nèi)圈采用合金工具鋼，中、外圈可采 用一般材料，從而可節(jié)省材料。但預(yù)應(yīng)力組合凹模存在加工面多，壓合工 藝要求較高等缺點。 n組合凹模的預(yù)應(yīng)力圈應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與韌性，其常用材料見表5-22。當(dāng) 反復(fù)使用預(yù)應(yīng)力圈時，還需進(jìn)行200c的低溫回火，以消除其內(nèi)應(yīng)力。 圖5-56 表5-22 5）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（二）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（二） n凹模的層數(shù)是按單位擠壓力p確定。p1100MPa時，采用整體凹模； 1100MPaP 1400MPa時，采用兩層組合凹模；1400MPa P 2500MPa 時，采用三層組合凹模。 n對于整體凹模，其外徑應(yīng)為內(nèi)

43、徑的46倍，即d2=(46)d1（見圖5-56a）。 n對于兩層組合凹模各圈尺寸如圖5-56b所示，其中d3=(46)d1，根據(jù)d3與 d1關(guān)系可在表5-23中查得d2與d1的關(guān)系，計算出d2的值。其壓合量可由表 5-23查得因數(shù)2。然后計算d2處的徑向過盈量U2=2d2，再計算d2處的軸向 壓合量c2=U2/(2tg)。一般取=130，所以c2=19.23U2。 5）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（三）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（三） n 三層組合凹模各圈尺寸見圖5-56c，其中d4=(46)d1，根據(jù)d4與d1關(guān)系 從表5-24中查得d2、 d3和d1的關(guān)系，從而計算出d2和d3的數(shù)值。其壓合量可 由表5

44、-24中查得因數(shù)2和3，然后計算出d2和d3處的徑向過盈量U2=2d2、 U3=3d3。取=130，計算出軸向壓合量c2=19.23U2， c3=19.23U3。 5）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（四）預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計（四） n組合凹模的壓合方法有兩種：一種是 加熱壓合（熱裝發(fā)），即將外圈加熱 到適當(dāng)溫度，套裝到內(nèi)圈上，利用熱 脹冷縮的原理使外圈在冷卻后將內(nèi)圈 壓緊；另一種是室溫壓合（強(qiáng)力壓 合），是將各圈配合面做成一定錐度， 在室溫下用液壓機(jī)進(jìn)行壓合。熱裝法 各圈結(jié)合面可不必加工出斜度，適用 于過盈量較小的情況。強(qiáng)力壓合法的 各圈結(jié)合面須加工出=130的錐 度。 n各圈壓合的順序有兩種，如圖5-

45、57 所示。其中熱壓合法采用圖5-57a 所示的由內(nèi)到外壓合；強(qiáng)力壓合可 采用圖5-57a和圖5-57b兩種方法壓 和，當(dāng)中圈的硬度較高時，為防碎 裂則采用圖5-57b的壓合方法。 n拆卸時次序為先壓出凹模，再壓出 外圈。 3、冷擠壓凸、冷擠壓凸 凹模的制造尺凹模的制造尺 寸寸 冷擠壓凸、凹冷擠壓凸、凹 模工作部分的尺寸模工作部分的尺寸 及公差見表及公差見表 5-25。 表5-26 冷擠壓件有較高的壁厚精度要求時： n還應(yīng)考慮冷擠后壁厚的收縮量，其數(shù)值根據(jù)經(jīng) 驗所得。 n鋁件：當(dāng)d10mm時，為0.030.04mm； d1060mm時，為0.050.06mm。 n鋼件：當(dāng)d10mm時，為0.0

46、30.04mm； d1060mm時，為0.050.06mm。 4、頂出和卸件裝置的設(shè)計 n1）頂出裝置）頂出裝置 頂桿是常用的將工件從凹 模中頂出的裝置，其常用形狀 如圖5-58所示。頂桿的工作部 分帶有5 錐度，可延長使用壽 命。頂桿端面直徑d1=d0/1.5； 下端采用錐形結(jié)構(gòu)以增大支承 面積，取d2=(24)d0。頂桿的 長度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定，應(yīng)盡 量短。裝配后頂桿的工作端比 凹模底面高出0.1mm左右。 圖5-59所示為常采用的三種頂出裝置 2）卸料裝置）卸料裝置 n卸料裝置是將工件從凸模卸下的裝置。卸料板的孔形應(yīng)與擠壓工件外形 相適應(yīng)。對于黑色金屬反擠壓，使用整體式卸料板。對于壁厚小

47、于 0.5mm的薄壁有色金屬反擠件，可采用如圖5-60所示的組合式卸料板。 卸料板分為幾塊，周圍有凹槽，用彈簧使之緊貼反擠壓凸模。 n冷擠壓過程中凸、凹模的受力很大，因此凸、凹模材料必須有很高的強(qiáng) 度和硬度，具有一定的韌性和足夠的熱疲勞強(qiáng)度，同時也要易于鍛造和 切削加工。常用冷擠壓模具材料見表5-27。 表5-27 表5-27續(xù) 六、冷擠壓設(shè)備的選擇六、冷擠壓設(shè)備的選擇 冷擠壓對壓力機(jī)的要求：冷擠壓對壓力機(jī)的要求： n1、壓力機(jī)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。 n2、導(dǎo)向精確，滑塊行程調(diào)節(jié)精度范圍小于0.05mm。 n3、具有較大的行程和足夠的能量。 n4、具有可靠的自動下頂料裝置。 n5、具有適合的

48、擠壓速度，使坯料取得大的熱效應(yīng)，從而提高塑性，減少變 形抗力，提高模具壽命。 n6、冷擠壓模具的外形都較大，壓力機(jī)必須有足夠的閉合高度。 n7、由于冷擠壓模具破裂的危險性較大，必須裝有防護(hù)板。為避免由于坯料 磷化層脫落或材料成分不均勻等一些未能預(yù)料的原因，必須有過載保護(hù)裝 置。 冷擠壓可在機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)以及鐓鍛機(jī)等冷擠壓機(jī)上進(jìn)行。壓力機(jī) 的選擇主要根據(jù)壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線，來校核該行程位置所需的冷擠壓力。 壓力機(jī)的選擇還決定于擠壓制件的形狀、尺寸、材料、變形程度及生產(chǎn)率 等。對于設(shè)備的選擇，機(jī)械壓力機(jī)主要適用于擠壓力和行程都較小的制件， 液壓機(jī)適用于擠壓行程較大的制件。 表表5-28為我過冷

49、擠壓壓力機(jī)的主要參數(shù)為我過冷擠壓壓力機(jī)的主要參數(shù) 七、冷擠壓工件的工藝性和冷擠工序制訂七、冷擠壓工件的工藝性和冷擠工序制訂 1、適于采用冷擠壓工藝工件的條件、適于采用冷擠壓工藝工件的條件 1）冷擠壓工件的形狀）冷擠壓工件的形狀 n冷擠壓工件的形狀是決定冷擠好壞的主要因素。冷擠壓工件的形狀應(yīng)盡量有利于金屬變形均勻， 在擠出方向上流速一致。所以冷擠壓工件的形狀最好是軸對稱旋轉(zhuǎn)體，其次是對稱的非旋轉(zhuǎn)體， 如方形、矩形、正多邊形、齒形等。冷擠壓工件為非對稱工件時，由于擠壓力不等，易造成模具 破裂。 n冷擠壓工件應(yīng)避免擠壓小的深孔。如碳鋼件直徑d1.5d），或擠壓前 截面A與擠壓后的環(huán)形截面積A1之比小

50、于1.5時，不宜用冷擠壓加工，可在冷擠壓后鉆出。 n冷擠壓工件的壁厚必須逐步變化，過渡部分用圓弧連接，應(yīng)避免劇烈的斷面變化。冷擠壓鋼工件 合理圓角半徑見表5-29。 冷擠壓工件的壁厚愈薄，冷擠愈困難。冷擠壓鋼件冷擠壓工件的壁厚愈薄，冷擠愈困難。冷擠壓鋼件 的最小壁厚見表的最小壁厚見表5-30 冷擠壓工件的合理尺寸可參見表5-31表5-33 表5-32 表5-33 2）冷擠壓的材料）冷擠壓的材料 n冷擠壓材料屈服點、變形抗力、冷作硬化敏感性應(yīng)盡可能的 低，并有較高的塑性。目前可做冷擠壓的金屬主要有碳素鋼、 低合金鋼、不銹鋼，以及鉛、鋁、銅等有色金屬及其合金。 冷擠壓鋼料中碳、錳、硅的含碳量應(yīng)較低

51、，硫、磷的質(zhì)量分 數(shù)應(yīng)小于0.06%，氮、氧含量也應(yīng)盡量降低。現(xiàn)在冷擠壓工 藝中還廣泛采用硼處理。鋼中硼的加入，可改善鋼的可硬性， 這樣可以冷擠壓含硼的低碳鋼來代替含碳量高的鋼，降低擠 壓力，提高了模具壽命。 n3）生產(chǎn)批量）生產(chǎn)批量 由于冷擠壓毛坯準(zhǔn)備要經(jīng)許多工序，擠壓 設(shè)備和模具上要花費較多資金，所以冷擠壓的生產(chǎn)批量不能 太低。 2、冷擠壓工序的制訂、冷擠壓工序的制訂 n制定冷擠壓工序應(yīng)結(jié)合冷擠壓工件的形狀而定。杯形 類冷擠壓工件，一般采用正擠壓或反擠壓制坯后，再 以反擠壓成形；管類、軸類擠壓工件一般采用正擠壓； 杯桿類、雙杯類冷擠壓工件一般采用復(fù)合擠壓成形。 n確定冷擠壓工序數(shù)目及順序，

52、還應(yīng)考慮冷擠壓件的總 變形程度。當(dāng)冷擠壓總變形程度超過許用變形程度時， 就必須分兩次或多次擠壓成行。在大批量生產(chǎn)中，為 延長模具壽命，可適當(dāng)增加擠壓工序數(shù)目。 1）冷擠壓工序制訂示范）冷擠壓工序制訂示范1 n工件名稱：縫紉機(jī)梭芯 n材料：15鋼 n冷擠壓工序： n制備毛坯：如圖5-61a 所示。 n滾光。 n預(yù)成形，如圖5-61b所 示。 n軟化處理。 n酸洗、磷化處理、皂化 潤滑。 n反擠壓成形，如圖5- 61c所示。 2）冷擠壓工序制訂示范）冷擠壓工序制訂示范2 n工件名稱：深孔氣缸 材料：10鋼 n冷擠壓工序：毛坯制備，如圖5-62a所示。軟化處理。酸洗、磷化處 理、皂化潤滑。 第一次復(fù)

53、合擠壓，如圖5-62b所示。 軟化處理。酸 洗、磷化處理、皂化潤滑。 第二次正擠壓，如圖5-62c所示。 切割頭 部，如圖5-62d所示。軟化處理。酸洗、磷化處理、皂化潤滑。 第三 次正擠壓成形，如圖5-62e所示。 去應(yīng)力退火。 八、冷擠壓模具設(shè)計示例八、冷擠壓模具設(shè)計示例 1、復(fù)合模具設(shè)計示例 工件名稱：轉(zhuǎn)子 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：20鋼 工件簡圖：圖5-63 1）工藝計算部分 n轉(zhuǎn)子毛坯的體積轉(zhuǎn)子毛坯的體積V n根據(jù)表5-16選取修邊余量為3mm，并 參考表5-29和5-33繪制出擠壓工件圖 （5-64）。 體積： n毛坯的直徑 取其為轉(zhuǎn)子的外徑尺寸，d0=48.8mm。 n毛坯的高

54、度 根據(jù)體積不變原則，毛坯高度h0 為： n相對變形程度A的計算： n冷擠壓工件的相對變形程度可以近似按照反擠筒形工件計算（見表5-13中序 號3）。 n查圖5-39可知，20鋼的一次反擠壓允許最大相對變形程度為67%，故轉(zhuǎn)子可 以一次擠成形。 n冷擠力的計算 按圖算法計算。 n已知：毛坯直徑d0=48.8mm，凸模直徑d1=36.5mm，毛坯高度h0=14mm，根據(jù)圖 5-42查得冷擠件的單位擠壓力p=1900MPa和總計壓力F=1800kN。 323232 ) 55 . 6 4 ()235 4 ()2549 4 (mmmmmmV 3323232 25613)28 .29 4 ()9 .215 .36 4 ()295 . 5 4 (mmmmmmmm mmmmh14 49 4 25613 2 0 %5.55%100 49 5.36 %100 22 22 2 2 1 mm mm D d A 2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（一） n模具結(jié)構(gòu)選用圖5-47所示的黑色金 屬冷擠壓通用模。模具工作部分見 圖5-65。凸?？刹捎脠D5-51所式結(jié) 構(gòu)；凹模采用穿通式組合凹模，如 圖5-55c所示。因單位擠壓力 p1400MPa，故采用三層組合凹 模來增加凹模的強(qiáng)