第七章 預應力組合凹模設計

1、冷擠壓模的典型結構冷擠壓模的典型結構 1 1 正擠壓模正擠壓模 這是一副微型電機轉子正擠壓模。凹模采用鑲拼結構， 并采用一層預應力套，為了保證工件4mm部分在擠出過程 中不致彎曲，凹模下部裝有導向套8。頂件采用橡皮頂件裝 置，擠壓時由壓桿10通過推桿31將橡皮壓縮使頂桿4不影響 金屬流動。上模裝有行程限止塊9，以控制模具閉合高度， 保證95mm的工件尺寸。 圖 正擠壓模 1下模座；2、15、16、19螺釘；3墊板；4頂板； 5導柱；6導套；7上模座；8導向套；9行程限制 塊；10壓桿；11凸模；12墊板；13模柄；14、17、 20、26銷釘；18凸模固定板；21導套；22導柱； 23預應力套

2、；24凹模；25凹模鑲塊；27彈頂板； 28橡皮；29螺母；30雙頭螺桿；31推桿；32下墊 板 2 2 反擠壓模反擠壓模 圖可調式反擠壓模，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，在凸模固定端設置淬硬的墊板2、凹模采用三層預應 力組合形式，預應力組合凹模的中心位置可通過若干組螺釘 和9和壓板7予以調整。整個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與預應力組合凹模圈構成了 反擠壓凹模的模腔，頂桿承受整個軸向反擠壓力，其底部設 置墊板12。頂桿的中心位置也可通過若干組螺釘10予以調整。 擠壓后工件易滯留在凹模中，由頂桿和推

3、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。 1上模座；2、12墊板；3凸模；4緊固套圈；5螺母；6預應力組合凹模； 7、14壓板；8頂桿；9、10調節(jié)螺釘；11墊座；13推桿；15卸料板 圖 可調式反擠壓模 5.3.3 復合擠壓模復合擠壓模 這是一套加工鋁質材料的復合擠壓模。 模具工作過程為：將毛坯放在凹模9模腔內，上模下行， 凸模36開始工作，擠壓金屬使之向上、下兩個方向流動，當 下方金屬接觸到頂桿8時已充滿凹模9，金屬只能向上流動而 使工件成形。上模上行，上模的拉桿15通過軸銷13拉動桿套 5、托板3將頂桿4、8提起，從而將工件頂出凹模。如若工件 套在凸模

4、上，當凸摸上行時，卸件塊19便將工件卸下。 圖 復合擠壓模（一） 圖 復合擠壓模（二） 1、16、29、31螺釘；2、13、28銷釘；3托板； 4頂板；5拉桿套；6下模座；7彈簧；8頂桿；9 凹模；10定位套； 11左導柱；12螺母；14圓螺母； 15拉桿； 17壓板；18鋼絲圈；19卸料塊；20左 導柱；21螺紋套； 22固定板；23上模座；24墊板； 25緊套； 26墊塊；27模柄；30卸料架；32彈簧； 33右導套；34右導柱 35螺紋環(huán) 36凸模 37墊塊 38螺母 目的：提高冷擠壓凹模的強度， 提高模具壽命 組合凹模設計 為了解決凹模 的橫向裂紋，生產中采用橫向 或縱向剖分的凹模結構

5、，為了 提高凹模強度，防止縱向裂紋 產生，生產中普遍使用預應力 組合凹模。 組合凹模：組合凹模：利用過盈配合，用 一個或兩個預應力圈將凹模緊 套起來而制成的多層凹模結構 形式。 接觸壓力產生部位：兩個預應 力圈之間；預應力圈與凹模之 間 組合凹模型式的確定 根據凹模內壁、側向壓力的數值確 定組合凹模型式，包括整體式凹模、兩層組合凹模和三層組 合凹模。 p凹 特點 優(yōu)點：相同凹模外形尺寸和相同的行腔尺 寸的條件下，強度大； 缺點：加工表面增多，壓合面加工工藝要 求較高 整體式凹模受力分析 厚壁圓筒承受徑向內壓 厚壁圓筒受力 r處位移ur 整體式凹模受力分析 令P2=0， t拉應力； r壓應力，最

6、大切向拉應力 在r=r1處 分析結果 a=4整體式凹模外內徑比46 二、預應力組合凹模受力分析 1、未擠壓時預應力分布 1）內凹模受接觸壓應力p2k作用時 過盈配合，強力壓合或紅套 位移分布 二、預應力組合凹模受力分析 1、未擠壓時預應力分布 2）內應力圈受接觸壓應力p2k作用時 最大切向拉應力及徑向壓應力在預應力圈 內部 二、預應力組合凹模受力分析 1、未擠壓時位移分布 2）內應力圈受接觸壓應力p2k作用時 二、預應力組合凹模受力分析 1、未擠壓時預應力分布 3）組合凹模組合后而未擠壓預應力分布 二、預應力組合凹模受力分析 1、未擠壓時應力 4）接觸壓應力p2k計算：過盈量大小 r2出過盈量

7、 2、組合凹模擠壓時應力分布 1）組合凹模作為整體凹模時應力計算 將r2換為r3，忽略接觸壓應力 r1=r=r3,切向應力為拉應力，徑向應力為 壓應力 2、組合凹模擠壓時應力分布 2）組合凹模擠壓時實際應力分布 三層強度1.8倍，兩層強度1.3倍 組合凹模優(yōu)點 設計變量 目標函數 一、兩層組合凹模 （一）、凹模內壁不允許 出現拉應力 （1）優(yōu)選直徑d2和d3 求解過程 2、接觸壓應力P2k計算 3、過盈量d2計算 鋼制組合凹模： 4、組合凹模內壁強度驗算 （二）、凹模內壁允許出現拉應力 1、優(yōu)選直徑d2和d3 Q1最優(yōu)值： 選擇凹模和預應力圈材料的必要條件 2、接觸壓應力p2k計算： 3、過盈

8、量d2計算 4、組合凹模內壁強度驗算 凹模內徑（按擠壓件最大外徑），mm； ，mm； =130（錐度可以向上，亦可以向下）； d2處軸向壓合量，mm； d2處徑向過盈量，mm。 式中 、 、 。 1 d 31 46dd（ ） 222 cd 222 ud 2 d 2 2 二層組合凹模設計參數 1各圈直徑優(yōu)化設計 2、任意兩層壓配合處接觸壓應力計算 徑向力和切向力 3、任意兩全配合直徑處過盈量計算 三、三層組合凹模優(yōu)化設計 一、兩層組合凹模 1、允許內凹模內壁出現拉應力的圖算法 目標函數 材料為鋼制材料 圖的應用 一、兩層組合凹模 2、不允許內凹模內壁出現拉應力的圖算法 目標函數：當作用在凹模內壁達到最大內壓力時，產生在內壁的切向拉 二、三層組合凹模 1、三層組合凹模優(yōu)化設計圖算法 用途 二、三層組合凹模 2、內凹模為硬質合金優(yōu)化設計圖算法 過程：1、確定凹模形式（整體、兩層、三 層） 2、組合凹模內凹模和各層預應力圈的 直徑； 3、決定內凹模和個層預應力圈的景象過 盈量和軸向壓合量。 一、凹模形式 1、一般工具鋼制成的內凹模： P=1100Mpa，整體 1100MpaP=1600Mpa，兩層 2、硬質合金： 1100Mpa,兩層； 1100MpaP=1900Mpa，三層