冷擠壓模結構設計

1、冷擠壓模結構設計上下模板是冷擠壓壓力的主要支承部分，由于冷擠壓的單位壓力較高，上下模板不能采用鑄鐵材料。上下模板加導柱、導套就組成有導向的冷擠壓模架，無導柱、導套者則為無導向模架圖1為在導柱、導套導向通用反擠壓模具。卸年亦有導向，其導向的基準仍為模架的導柱。反擠壓時擠壓件的端面往往是不平的，缺件時使凸模受力不均勻，可能造成凸模偏移而折斷。缺件有強有力的導向時，提高了凸模的穩(wěn)定性，這是因為卸件板與凸劃亦有導向的緣故。反擠壓適用模架兼作為下擠壓及復合擠壓使用。圖2為有導柱導套導向正擠壓通用模具。圖3為鐓擠復合模具。通用反擠、正擠和鐓擠復合模架中的組合凹模在相同噸位的壓力機上都設計成可以互換的，提高

2、了模具的使用范圍。模架精度可分為三級，其技術指標見表1，用于不同擠壓件選用，常用的為級。卸件板與頂件桿：擠壓有時粘在凸模上，有時粘在凹模中，有此部件，能將打主擠壓件取出。卸件板與頂件桿都是用于制件脫模的零件。凸模與凹模墊板：通用冷擠壓模具中，采用了多層墊板。為了防止高的擠壓單位壓力直接傳遞給模板而造成局部凹陷或變形，必須在凹模底端加上墊板，以便把加工壓力均勻分散傳遞，起到緩沖作用。凸模固定器及定位環(huán)：凸模固定器是將凸模安裝在上模上，而定位環(huán)則可考慮擠壓件的不同直徑快速交換，提高了模具的通用性能。凸模與凹模：冷擠壓模具的工作部件，在設計時必須認真對待。應選用具一定韌性的高強度鋼材制造。凸模與凹模

3、承受了最大的冷擠壓單位壓力。為了加強凹模的強度，通常采用預應力組合凹模，可以用二層或三層組合而成。表1 圖1 圖2 圖3      在冷擠壓模具中，凸模是最關鍵的零件之一。凸模在冷擠壓過程中，承受的單位擠壓力最大，極易磨損與破壞。為此凸模的設計和加工就顯得特別重要。1反擠壓凸模圖1是用于黑色金屬冷擠壓的幾種凸模。A、b兩種凸模效果較好，在生產中盡量使用。C的平端面工作部分的凸模，由于冷擠壓件需要平的底部，在生產中也常用，但單位擠壓力比錐形帶平底的凸模約高20%。無平臺的錐形凸模一般為5°9°，也有用到27°的。但不要超過27

4、°。角過大，會因為毛坯端面不平面導致杯形件的壁厚差過大，使凸模受到很大的側向力，在擠壓過程中折斷。反擠壓凸模工作高度及凸模后隙直徑見公式1。圖2為純鋁等有色金屬反擠壓凸模工作部分的幾種型式。其設計原則與上述基本一致。純鋁的塑性較好，強度較低，其反擠壓杯壓形件往往是薄壁深孔件，應盡可能減小凸模工作帶的高度。一般取g=0.51.5mm。角=12°25°。有色金屬反擠壓凸模工作帶高度一般是均勻的，如果在擠壓變形不均的杯形件時，凸模工作帶的高度在變形程度大的部位和變形阻力較大的部位，應適當減小凸模工作帶的高度，即制造成不等的凸模工作帶。對于純鋁的反擠壓細長凸模，為了增加其

5、縱向穩(wěn)定性，可以在工作端面上作出工藝凹槽（圖3）。凸模借工藝凹槽在開始擠壓的瞬間將毛坯'咬住'而提高其穩(wěn)定性。凹槽的形狀須對稱于凸模中心，保持良好的同心度，否則反而會在擠壓時發(fā)生偏移，造成凸模折斷。工藝凹槽的槽寬一般取0.30.8mm，深0.30.6mm。工藝凹槽頂部應用小圓弧光滑相連。 2正擠壓凸模在黑色金屬冷擠壓中，反擠壓凸模的長徑比一般較小，而正擠壓的凸模長徑比就往往較大。為了不使凸?？v向失穩(wěn)，有進還需加上凸模保護套。圖4是正擠壓所用凸模的幾種型式。實心凸?？砂葱褪絘設計，在各臺階相接處應用光滑弧連接，不允許有加工刀痕存在。對于正擠壓純鋁空心件的凸模，可采用型式b設計，凸

6、模與芯軸制作成整體。擠壓黑色金屬空心件，整體式凸模就不宜采用，在凸模本體與芯軸的直徑急劇過渡區(qū)就很易斷裂。應當采用型式c與型式d的組合式，使凸模本體與芯軸組合而成。組合芯軸分固定式c與活動式d。固定用于芯軸直徑較大，而活動式用于芯軸直徑較小的環(huán)形件?；顒有据S可隨變形金屬同時向下滑動一鍛距離，從而改善了芯軸的受拉情況，防止芯軸被拉斷。圖5為下擠壓凸模頂端形狀的又一種型式。此型式有下列特點：（1）端面有0.5°1°斜角，其作用是保證凸模的穩(wěn)定性。特別是毛坯二端不平時尤為重要。（2）同凹模配合的有效長度為35mm，而不是全直筒式的。凸模在高的單位擠壓力作用下，有時會使凸模直徑脹大

7、，增加了凸模下移的阻力。僅有35mm有效長度，就能確保凸模的使用精度。（3）后角3°的存在，采用小圓弧相聯(lián)，具有較低的應力集中系數(shù)，保證凸模具有較高的壽命。為此，這種型式的凸模亦廣為采用。公式1 圖1 圖2 圖3 圖4 圖5     1 反擠壓凹模圖1是常見的反擠壓凹模結構型式。A、b、c、d四種凹模主要用于不需要頂出裝置的擠壓件。反擠壓有色金屬薄壁件可以采用這些型式凹模。整體凹模結構筒單，制造方便，但在R轉角處極易開裂，故不常用。為防止整體凹模在底部R轉角處因應力集中而開裂，對凹模采用橫向分割型式d型及縱向佞割型（如c、e型）。反擠壓凹模的模

8、膛深度：見公式1。2 正擠壓凹模圖2為幾種常見的正擠壓凹模的結構，型式a為整體結構，凹模容易發(fā)生橫向開裂。其余的凹模型式為橫向分割型和縱向分割型。圖3為一般的正擠壓凹模結構。凹模入口角：=90°120°工作帶高：g=1.03.0mm，有色金屬。g=2.04.0mm，黑色金屬。后隙：b=0.050.1mm凹模模膛深度：見公式2。凹模工作帶以下高度：0.7倍的模膛直徑。帶矯正的正擠壓凹模結構見圖4。多臺階的正擠壓凹模結構見圖5。公式1 公式2 圖1 圖2 圖3 圖4 圖5      設計組合凹模時，首先須決定多層直徑，然后再決定多圈的徑向

9、過盈量與軸向壓合量。1） 兩層組合凹模的設計（1） 計算凹模多圈直徑：組合凹模的總直徑比=46，對二層組合凹模則：見公式1。因此： 凹模內腔直徑d1為已知，二層組合凹模的外徑既可按上式?jīng)Q定。2直徑的數(shù)值必須選擇合理，否則會影響到凹械的強度。二層組合凹模的中層直徑比：見公式2。（2） 計算徑向過盈量與軸向壓合量：首先按圖2查出徑向過盈系數(shù)，按圖3查出軸向壓 合系數(shù)與C2的數(shù)值可按公式2計算。2） 三層組合凹模的設計組合凹模的總直徑比=46，則得公式3。三層組合凹模的外徑可按上式計算。直徑d2與d3的數(shù)值必須選取合理，否則會影響凹模的強度。直徑的合理值按公式4計算。計算徑向過盈量U2、U3與軸向壓合量C2、C3：圖5為三層組合凹模的軸向壓合量C2和C3。圖6為三層組合凹模的過盈系數(shù)。從圖6與圖7分別可查出徑向過盈系數(shù)與軸向壓合系數(shù)，然后按公式4計算。3）組合凹模的壓合工藝組合凹模的壓合方法有二種：一種是冷壓合，另一種是熱壓合。冷壓合的壓合角一般采用1°30，壓合角不宜超過3°。配合面必須研磨，其面的相互接觸面積，不小于70%。對冷壓合來說，按壓合角的放置方向有正裝法與倒裝法之分。應當注意各圈壓合后，凹模內腔直徑有所縮小，收縮量約為0.3%。當擠壓件精度要求高時，壓合后應對凹模內腔的尺寸進行修正。中外圈的材料選擇：中層預應力圈：40Cr、35Cr