冷擠壓模具設(shè)計(jì)

1、第六章 冷擠壓模具設(shè)計(jì)本章通過(guò)一些典型的冷擠壓模具結(jié)構(gòu)，介紹冷擠壓模具的特點(diǎn)、其工作零件及其它主要零部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟等。第一節(jié) 冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)及分類一、概述冷擠壓是在常溫下對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性變形，其單位擠壓力相當(dāng)大，同時(shí)由于金屬材料的激烈流動(dòng)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使模具工作部分溫度高達(dá)200以上，加上劇烈的磨損和反復(fù)作用的載荷，模具的工作條件相當(dāng)惡劣。因此冷擠壓模具應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1)模具應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，要在冷熱交變應(yīng)力下正常工作；(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)

2、模具易損部分更換方便，對(duì)不同的擠壓零件要有互換性和通用性；(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)模具工作部分零件與上下模板之間一定要設(shè)置厚實(shí)的淬硬壓力墊板，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)上下模板采用中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板制成，應(yīng)有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強(qiáng)度和剛度。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；傳力部分 如上、下壓力墊板；頂出部分 如頂桿、反拉桿、頂板等；卸料部分 如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等；導(dǎo)向部分 如導(dǎo)柱，導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等；緊固部分 如上、下模板、凸模

3、固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)?。二、冷擠壓模具分類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。冷擠壓模具可以按以下幾個(gè)方面來(lái)分類。（一）按工藝性質(zhì)分類模具按工藝性質(zhì)可分為：正擠壓模、反擠壓模、復(fù)合擠壓模、鐓擠壓模等。1正擠壓模 圖6-1所示為實(shí)心件正擠壓模。該模具更換相應(yīng)的工作部分零件，可進(jìn)行其它零件的正擠 ，也可用于反擠壓、復(fù)合擠壓和鐓擠。頂出系統(tǒng)由零件1、2、3、4組成可調(diào)式拉桿，其中件3為調(diào)節(jié)螺母。旋轉(zhuǎn)螺母可以調(diào)節(jié)拉桿長(zhǎng)度，以適合不同零件擠壓后的頂出。凸模6由活動(dòng)護(hù)套加以保護(hù)，以增加凸模的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此外，當(dāng)該模具用于反擠壓或復(fù)合擠壓時(shí)，

4、更換合適的護(hù)套還可以利用上模部分的打料系統(tǒng)進(jìn)行卸料。圖6-1 實(shí)心件正擠壓模 圖6-2所示是用于黑色金屬空心零件正擠壓的模具圖。模具的工作部分為凸模和凹模。凸模16的心部裝有凸模芯軸15，芯軸15的心部設(shè)有通氣孔與模具外部相通，在凸模中以便上下滑動(dòng)。凸模16的上頂面與淬硬的墊板13接觸，以便擴(kuò)大上模板3的承壓面積。凹模2經(jīng)墊塊8與墊板9固定于下模板11上。由圖可看出，凸模與凹模的中心位置是不能調(diào)整的，凸、凹模之間的對(duì)中精度完全靠導(dǎo)柱7與導(dǎo)套6以及各個(gè)固定零件之間的配合精度來(lái)保證，因此這種模具結(jié)構(gòu)常稱為不可調(diào)整式模具。很明顯，不可調(diào)整式模具的制造精度要求很高，但安裝方便，而且模架具有較強(qiáng)的通用性

5、，若將工作部分更換，這副模具可以用作反擠壓或復(fù)合擠壓。由圖還可知，凸?；爻虝r(shí)，擠壓件將留在凹模內(nèi)，因此需在模具下模板上設(shè)置頂出桿10。2反擠壓模 圖6-3所示是一種典型的具有導(dǎo)向裝置的反擠壓模。該模具是在小型（無(wú)頂出裝置）壓力機(jī)上使用的杯形件反擠壓模。凸模7靠壓環(huán)10、定位圈6和大鑼母11緊固與定位，可以實(shí)現(xiàn)快換。凹模采用組合凹模形式。為便于反擠壓件從凹模中取出，設(shè)計(jì)了間接頂出裝置，反擠壓力在下模完全由頂出桿17承受，頂件力由反拉桿式聯(lián)動(dòng)頂出裝置（由件3、20、21、22、23、24組成）提供，該頂出裝置在模座下方帶有活動(dòng)板22，當(dāng)擠壓件頂出一段距離后，通過(guò)帶斜面的斜塊24將22撐開(kāi)，使頂桿2

6、3的底面懸空，使之靠自重復(fù)位，為下一次放置毛坯做好準(zhǔn)備。而活動(dòng)板22靠其外圈的拉簧21合并。上模也設(shè)計(jì)了卸件裝置，由于杯形擠壓件較深，為了加強(qiáng)凸模的強(qiáng)度，除工作段外，凸模的直徑加粗并開(kāi)出三道卸料槽，供帶有三個(gè)內(nèi)爪形的卸料環(huán)12卸料。 該模具具有一定的通用性，只要將凸模、凹模、頂出桿、墊塊18、19加以更換，這副模具就可以擠壓不同形狀和尺寸的工件，也適用于正擠壓和復(fù)合擠壓。復(fù)合擠壓模 圖6-4為活塞銷的復(fù)合擠壓的模具圖。其工作部分由上凸模5、下凸模3及凹模4構(gòu)成。由于上凸?；爻虝r(shí)擠壓件將留在凹模內(nèi)，因此必須在下下模部分設(shè)置頂件裝置（由頂桿1和頂件套2構(gòu)成）。由圖可看出該復(fù)合擠壓模具工作部分的一個(gè)

7、顯著的特點(diǎn)，即在上凸模外壁上套有控制擠壓件長(zhǎng)度方向尺寸的限流套6。因?yàn)樯贤鼓Ｏ蛳聰D壓毛坯時(shí)，金屬向上流動(dòng)的阻力較小，如果沒(méi)有限流套的控制將使活塞銷的上孔深于下孔，加限流套6后，可迫使金屬向下流動(dòng)，保證上、下孔深度尺寸一致。 鐓擠模 圖6-5所示為鐓擠模。凸模2與外套1組成組合式凸模，以提高凸模的使用壽命。組合式凸模靠螺母4緊固在定位圈3上，以保證凸模定位準(zhǔn)確，裝卸方便。擠壓結(jié)束，靠壓力機(jī)頂出裝置推動(dòng)頂件6將擠壓件頂出凹模5。 （二）按有無(wú)導(dǎo)向裝置分模具按有無(wú)導(dǎo)向裝置可分為：導(dǎo)柱導(dǎo)套冷擠壓模、模口導(dǎo)向冷擠壓模、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模及無(wú)導(dǎo)向冷擠壓模。1導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向冷擠壓模 該類模具如圖6-1圖6-所示

8、，它是冷擠壓模具中最常見(jiàn)的一種模具結(jié)構(gòu)。中小型冷擠壓模具一般采用兩導(dǎo)柱導(dǎo)套形式，大型的冷擠壓模具采用四導(dǎo)柱導(dǎo)套形式，精密冷擠壓模具還采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套。采用這類結(jié)構(gòu)的模具可以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。2?？趯?dǎo)向冷擠壓模 圖6-6為?？趯?dǎo)向冷擠壓模。凸模4靠凸模固定圈通過(guò)螺母固定在上模部分。凹模為硬質(zhì)合金，凹模外層有預(yù)應(yīng)力圈。擠壓件卡在凹模內(nèi)，可通過(guò)頂桿7將工件頂出。如擠壓件緊包在凸模上，則通過(guò)卸料板將工件卸下。由于凸模導(dǎo)向部分尺寸與擠壓件外徑相同，因此必須在凸模上銑出三條卸料槽來(lái)作為卸料用。起到?？趯?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

9、樣能保證擠壓件的壁厚誤差很小。這種導(dǎo)向方法簡(jiǎn)便、實(shí)用，導(dǎo)向效果比導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向還要好。不過(guò)這種導(dǎo)向方式一般用于擠壓較淺反擠壓件的模具，同時(shí)對(duì)壓力機(jī)導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要求較高。圖中?？趯?dǎo)向部分采用與凹模分體形式，也有整體式的，即凹模型腔上部分即為導(dǎo)向部分。3導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模 圖6-7為摩托車主軸雙端花鍵復(fù)合擠壓模具簡(jiǎn)圖，它是一副導(dǎo)筒導(dǎo)向擠壓模。模具由上模固定套10與下模固定套11進(jìn)行導(dǎo)向，主軸兩端花鍵分別在上齒形凹模5和下齒形凹模3內(nèi)擠壓成形。這種采用上下同時(shí)擠壓成形滿足了雙端齒形的形位精度要求。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的狀態(tài)要求

10、都很高。另外由于擠出段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，很容易產(chǎn)生彎曲，在齒形凹模非工作段及墊塊上設(shè)置校形工作帶，可以克服這一問(wèn)題。 第二節(jié) 模具工作部分設(shè)計(jì)冷擠壓工作部分零件是指凸模、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擠壓力，其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，因?yàn)閷?shí)際上只要凸模上所受的單位擠壓力不超過(guò)2500MPa 即可。在凸模和凹模之間應(yīng)具有合適的間隙，這是因?yàn)椋海ǎ┮苊庠跀D壓后零件上形成毛刺，這就要求較小的間隙，這一點(diǎn)在擠比較軟的有色金屬材料時(shí)特別重要；（）必須保證擠壓時(shí)，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。.正擠

11、壓凸模的形式 正擠壓凸?；旧嫌形宸N形式，如圖6-8所示。圖a用于正擠壓實(shí)心件，其下端面是平的，形狀比較簡(jiǎn)單，制造方便。圖b圖e用于正擠壓空心件。其中圖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ce為組合式凸模。其中圖c的芯棒與凸模內(nèi)孔之間為過(guò)渡配合，這種結(jié)構(gòu)可以大大減少芯棒與凸模結(jié)合處的應(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。這種凸模適應(yīng)于芯棒直徑較大，或擠壓材料不太硬，或摩擦系數(shù)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向下移動(dòng)，因此改善了芯棒的受拉情況，使芯棒不易拉

12、斷，這種凸?？捎糜跀D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?？梢杂糜诓牧嫌捕群湍Σ亮Ρ容^大的黑色金屬擠壓。為了進(jìn)一步防止芯棒拉斷及卸料方便，芯棒一般做出1030的斜度。.正擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)以圖6-e的凸模為例，凸模各部分尺寸參數(shù)見(jiàn)表6-1。表6-1 正擠壓凸模（圖6-9e）尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算表名 稱尺 寸 參 數(shù)芯棒直徑d2按空心件孔徑最大尺寸設(shè)計(jì)芯棒長(zhǎng)度 l空心毛坯高度+凹模工作帶高度凸模工作部分高度h擠壓工作行程+卸料板厚+10mm凸模工作部分直徑d凹模型腔-0.02mm定位部分直徑d3(1.21

13、.4) d支承部分直徑d4(1.82.0) d支承部分高度h1(0.30.5) d圓角半徑R1(0.51.0) d（二）正擠壓凹模正擠壓凹模根據(jù)單位擠壓力大小可選擇單層整體凹?；蚪M合凹模。有時(shí)單位擠壓力小時(shí)也可采組合凹模，以降低模具制造成本。.凹模型腔尺寸確定圖6-為正擠壓凹模形狀尺寸。其外圓形狀做成一定斜度的錐形，以便裝上預(yù)應(yīng)力圈。凹模型腔深度h3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。凹模的入模錐度一般采用60126較合理（對(duì)于較軟的材料，也可采用180）。凹模入模錐度大，擠壓力增加，如超過(guò)126，金屬擠壓時(shí)易成“死區(qū)”，不利于金屬的流動(dòng)。塑性差的金屬擠壓后，“死

14、區(qū)”的材料會(huì)脫落。錐角小于60時(shí)，金屬擠壓時(shí)摩擦阻力增加，使擠壓力也增加，同時(shí)頂件力也增加。凹模收口部分應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膱A角半徑過(guò)渡。 圓角半徑的大小對(duì)模具的使用壽命影響很大。一般圓角半徑越大，凹模的使用壽命越長(zhǎng)，當(dāng)然圓角半徑的值受到擠壓零件形狀的限制。凹模型腔的工作帶長(zhǎng)度h1應(yīng)適當(dāng)選擇： 純鋁： h1=12 mm；硬鋁、紫銅、黃銅：h1=13 mm；低碳鋼: h1=24 mm。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+（0.20.4）mm。由D1到D2也應(yīng)光滑過(guò)渡。底厚h2應(yīng)以強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇，一般可取 h2=(1.11.2)D。.凹模結(jié)構(gòu)形式正擠壓

15、組合凹模的結(jié)構(gòu)形式有六種，如圖6-10所示。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f的內(nèi)層凹模為分割式結(jié)構(gòu)，其中圖b、圖c為縱向分割式，最內(nèi)層凹模鑲?cè)εc凹模之間采用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5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

16、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13mm為宜，貼合面以外應(yīng)將其中一塊加工成1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。橫向分割面一般取在凹模內(nèi)壁圓角半徑上切點(diǎn)以上1mm處為佳，如圖f所示。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。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和成形兩部分組成，如圖6-11a所示，當(dāng)反擠壓凸模在擠壓時(shí)靠?？趯?dǎo)向時(shí)，則還需增加導(dǎo)向部分，如圖6-11b所示。.反擠壓凸模形式

17、合理的反擠壓凸模成形部分形狀和尺寸，可以有利于金屬的流動(dòng)，降低單位擠壓力，從而提高模具的使用壽命。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。尤其是圖b中的尖頂錐形凸模，斜角越大則單位擠壓力越小，生產(chǎn)中一般斜角為59。但是斜角越大，當(dāng)毛坯表面不平時(shí)，擠壓時(shí)凸模要歪斜，造成零件壁厚不均勻。圖c中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。 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

18、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)生的直徑增大，影響擠壓件內(nèi)孔的尺寸精度。.反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 反擠壓凸模所受到的單位擠壓力比正擠壓時(shí)大。同時(shí)由于坯料放置偏斜或坯料端面不平整，會(huì)使凸模在反擠壓時(shí)受到偏心載荷而彎曲折斷。所以其工作條件比正擠壓凸模更為惡劣，因此必須合理設(shè)計(jì)和正確選擇反擠壓凸模的尺寸參數(shù)。以圖6-12中應(yīng)用得最廣泛的帶平底錐形凸模為例，其各部分尺寸參數(shù)的確定如表6-2。表6-2 反擠壓凸模尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算表名 稱被 擠 壓 毛 坯 材 料 種 類黑 色 金 屬有 色 金 屬工作帶直徑d1等于擠壓件孔徑最大尺寸等于擠壓孔徑最大尺

19、寸工作帶高度h23mm0.51.5mm底部平坦部分直徑0.5d10.7 d1錐頂角727325非工作部分直徑d（0.970.98）d1(0.850.95) d1斜面與工作帶交接處r00.51.5mm0.30.5mm斜面與平坦部分交接處r0.81.8mm0.51.0mm定位直徑d2(1.21.4) d1（1.11.3）d1定位高度h2(0.60.7) d1(0.550.65) d1支承部分直徑d3(1.41.6) d1(1.21.5) d1支承部分高度h3(0.51.0) d3(0.51.0) d3支承部分錐半角515515支承錐面與d2交接處R11.0d21.0d2d與d2交接處R22.0d2

20、.0dd與d1交接處R31.5d11.5d1.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/d1710；反擠壓紫銅時(shí)：h1/d156；反擠壓黃銅時(shí)：h1/d145；反擠壓低碳鋼時(shí)：h1/d12.53。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。工藝凹槽的形狀見(jiàn)圖6-1。凸模在剛開(kāi)始擠壓時(shí)借助凹槽可“咬住”毛坯，從而提高其縱向穩(wěn)定性。工藝凹槽必須對(duì)稱于凸模中心，使凸模在擠壓中保持與凹模的良好同心度，否則在擠壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏移而折

21、斷凸模。工藝凹槽的尺寸一般為11.5mm寬，0.30.6mm深，工藝凹槽的尖頂處應(yīng)用圓弧相連。用于擠壓純鋁的細(xì)長(zhǎng)反擠壓凸模工作端面不必拋光，過(guò)分光滑的端面容易使凸模在擠壓時(shí)產(chǎn)生漂移，從而發(fā)生彎曲以致折斷。對(duì)于黑色金屬反擠壓凸模，由于其單位擠壓力大，工作端面不允許開(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。（二）反擠壓凹模反擠壓凹模形式 根據(jù)零件的形狀、尺寸、精度及材料種類不同，反擠壓凹模也有各種形式。一般反擠壓凹模有成形和頂出兩部分組成。如需要模口導(dǎo)向，可采用如圖6-14所示的典型結(jié)構(gòu)。在擠壓外壁粗糙度較低，同時(shí)壁厚精度較高的有色金屬零件時(shí)，可以采用如圖6-15所示在凹模口部設(shè)置盛料腔

22、，擠壓時(shí)，凸模先以略為減徑的方式將坯料壓入成形型腔，然后再進(jìn)行反擠壓。這樣可以減小坯料與成形型腔之間的間隙，同時(shí)坯料外周表面也通過(guò)減徑擠壓而粗糙度大為降低，并且盛料腔又可起到?？趯?dǎo)向作用。 圖6-16為其他一些常用反擠壓凹模形式。圖a圖d用于有色金屬薄壁件反擠壓，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25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，其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

23、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，就是象純鋁這樣流動(dòng)性好的金屬也不含鉆入拼縫中。同時(shí)，上下凹模應(yīng)有較高的制造精度，以避免擠壓件底部產(chǎn)生聯(lián)接痕跡。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。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。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。頂桿的高出量根據(jù)材料和變形程度的不同而有所區(qū)別。 為了提高反擠壓凹模使用壽命，節(jié)省模具材料，一

24、般反擠壓凹模都采用組合凹模形式，內(nèi)凹模外面加壓上預(yù)應(yīng)力圖，如圖6-14所示。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。對(duì)于要求不高的反擠壓件，為了減小擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的阻力，同時(shí)也為了送料和取料的方便，凹模內(nèi)孔可略帶錐度，一般單邊斜度為1020。凹模型腔拋光至Ra0.2m，使擠壓時(shí)金屬阻力減小到最低限度。 表6-3反擠壓內(nèi)層凹模型腔尺寸確定表名稱設(shè)計(jì)計(jì)算凹模型腔內(nèi)經(jīng)D等于擠出件外徑的最小尺寸凹模入口處圓角半徑r23mm凹模型腔高度H2h0+h+r+24mmh0為毛坯高度，h為凸模工作帶高度頂件部分高度H1當(dāng)D=2D2時(shí)，H1=2D2當(dāng)D=1.5D2時(shí)，H1

25、=D2凹?？偢叨菻H1+ H2 必須大于2.5H2型腔轉(zhuǎn)角處圓角半徑R0.52mm（三）頂桿設(shè)計(jì)反擠壓頂件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件用的頂桿，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)退回便于送料。其支承部分直徑d=(1.31.5)d1，過(guò)度圓弧應(yīng)盡可能大。圖b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。頂桿僅在直徑d1=

26、D2(凹模頂出部分孔徑)、高度h=510mm處與凹模頂出孔配合，d1以下做出一定的退讓量：d2=d1-(0.51)mm。如在擠壓有色金屬時(shí)，要求不產(chǎn)生縱向毛刺，頂桿與凹模頂出部分孔徑的配合可采用基孔制間隙配合。頂件上端面在擠壓時(shí)，其中心處的單位壓力最大。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0.050.1mm，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。 三、反擠凸模與凹模制造尺寸與公差反擠壓時(shí)，模具工作部分的間隙，決定了擠壓件壁厚的大小。由于擠壓時(shí)模具工作部分的磨損，這個(gè)間隙就會(huì)越來(lái)越大，因此擠壓件的壁厚尺寸也越來(lái)越大

27、，在設(shè)計(jì)模具工作部分的尺寸和公差時(shí)，必須考慮模具有一定的磨損量，同時(shí)又不影響擠壓件的尺寸精度要求。這樣既可以擠出合格的產(chǎn)品，又可以提高模具的使用壽命。下面分兩種情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算。擠壓件尺寸公差如圖6-19所示。第三節(jié) 預(yù)應(yīng)力組合凹模設(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，如圖6-20所示。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)力圖將凹模緊套起來(lái)而制成的多層凹模結(jié)構(gòu)。 根據(jù)單位擠壓力大小，冷擠壓凹模可采用

28、三種類型（圖6-21），即：整體式凹模圖a，兩層組合凹模圖b，三層組合凹模圖c。其中左半圖為末壓合前，右半圖為壓合后。 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)。其之所以是近似，是因?yàn)槔鋽D壓時(shí)凹模不在厚壁圓筒內(nèi)壁整個(gè)高度上受壓力，另外據(jù)有限元數(shù)值計(jì)算及實(shí)測(cè)，凹模內(nèi)壁所受的單位擠壓力低于凸模端面上的單位擠壓力，因此用這種假設(shè)所計(jì)算的凹模應(yīng)力值是偏大的，設(shè)計(jì)是安全的。先分析厚壁圓筒的受力情況。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（L

29、ame）公式求得. 可以看出：（1）當(dāng)作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應(yīng)力超過(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。（2）當(dāng)作用在整體式凹模內(nèi)壁的最大等效應(yīng)力超過(guò)凹模材料許用應(yīng)力時(shí)，就要從凹模內(nèi)璧處開(kāi)始產(chǎn)生破壞。 綜上所述，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，為了提高凹模強(qiáng)度，防止凹模的切向開(kāi)裂及凹模內(nèi)壁的破壞，采用預(yù)應(yīng)力的組合凹模是種行之有效的方法。 二、組合凹模受力分析為了分析問(wèn)題簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里對(duì)兩層組合凹模（即內(nèi)凹模和預(yù)應(yīng)圈）的受力進(jìn)行分析。 未擠壓時(shí)組合凹模預(yù)應(yīng)力分布（）內(nèi)凹模受接觸預(yù)壓力p作用時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布 （）預(yù)應(yīng)

30、力圈受接觸預(yù)壓力作用時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布 （）組合凹模組合后而未擠壓時(shí)的預(yù)應(yīng)力分布組合凹模組合后而未擠壓時(shí)的預(yù)應(yīng)力等于內(nèi)凹模受接觸預(yù)壓力p2k作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力圈受接觸預(yù)壓力p2k作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力相疊加而成，其分布情況如圖6-26所示。 組合凹模擠壓時(shí)的應(yīng)力分布（）組合凹模作為整體凹模時(shí)應(yīng)力分布（）組合凹模擠壓時(shí)的實(shí)際應(yīng)力分布組合凹模擠壓時(shí)的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)為未擠壓時(shí)預(yù)應(yīng)力與擠壓時(shí)不考慮接觸預(yù)應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力相疊加而成，其分布情況見(jiàn)圖6-28。從圖中可以看出，由于組合凹模中的內(nèi)凹模與預(yù)應(yīng)力圈采用過(guò)盈配合，壓入后兩者的接觸面產(chǎn)生接觸預(yù)應(yīng)力，該接觸預(yù)應(yīng)力使內(nèi)凹模上產(chǎn)生切向壓應(yīng)力；而預(yù)應(yīng)力圈上產(chǎn)生切向拉應(yīng)力。

31、因此，組合凹模擠壓時(shí)，內(nèi)凹模所產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力就被抵消而減小，而預(yù)應(yīng)力圈上所產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力被疊加而增加。這樣，內(nèi)凹模與預(yù)應(yīng)力圈的切向應(yīng)力趨于相同。如果組合凹模預(yù)應(yīng)力圈的尺寸選擇得適當(dāng)，其過(guò)盈量也足夠大，甚至可以使內(nèi)凹模的內(nèi)壁在擠壓時(shí)完全沒(méi)有切向拉應(yīng)力。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，預(yù)應(yīng)力圈可改用較差一些的合金鋼或中碳鋼

32、來(lái)制成。（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，同時(shí)小尺寸規(guī)格模具鋼的碳化物偏析情況得到改善，提高了模具鋼的原始材質(zhì)。當(dāng)內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模，預(yù)應(yīng)力圈仍可繼續(xù)使用。(4)內(nèi)凹?？梢圆捎糜操|(zhì)合金，大大地延長(zhǎng)模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，其不可能作為整體式凹模的材料。但當(dāng)組合凹模設(shè)計(jì)得使內(nèi)凹模內(nèi)壁在擠壓時(shí)完全沒(méi)有切向拉應(yīng)力或切向拉應(yīng)力較小時(shí)，硬質(zhì)合金就能作為內(nèi)凹模的材料充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點(diǎn)，可廣泛地應(yīng)用于大批量擠壓的場(chǎng)合。三、組合凹模尺寸計(jì)算組合凹模尺寸計(jì)算首先要確定凹模的形式，即采用整體式還是采用兩層或三層組合凹模；其次要確定組合凹模內(nèi)凹模和各

33、層預(yù)應(yīng)力圈的直徑；最后決定內(nèi)凹模和各層預(yù)應(yīng)力圈的徑向過(guò)盈量和軸向壓合量。凹模形式的確定 在設(shè)計(jì)組合凹模時(shí)，根據(jù)內(nèi)凹模使用材料可分為兩種情況：（）一般工具鋼制成的內(nèi)凹模，有足夠的抗拉強(qiáng)度，允許在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。 當(dāng)單位擠壓力p1100MPa時(shí)，可采用整體式凹模。當(dāng)1100MPap1600MPa時(shí)，可采用兩層組合凹模（即具有一層預(yù)應(yīng)力圈）。當(dāng)1600MPap2500MPa時(shí)，可采用三層組合凹模（即具有兩層預(yù)應(yīng)力圈）。（2）硬質(zhì)合金作為內(nèi)凹模材料，由于抗拉強(qiáng)度很低甚至為零。設(shè)計(jì)時(shí)就必須設(shè)定其不允許在拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。當(dāng)p1100MPa時(shí)，采用兩層組合凹模；當(dāng)1100MPap1900MPa時(shí)應(yīng)

34、采用三層組合凹模。整體式凹模在這種情況下沒(méi)有使用價(jià)值。組合凹模各圈尺寸確定 凹模的總直徑比a一般取46的數(shù)值，但對(duì)于多層組合凹模而言，中間各圈直徑的確定必須合理，否則會(huì)影響凹模的強(qiáng)度。 組合凹模徑向過(guò)盈量與軸向壓合量C的確定（）兩層組合凹模徑向過(guò)盈量2與軸向壓合量C2見(jiàn)(圖6-21)的確定 在決定了各圈直徑后,可按圖6-31與圖6-32決定d2處的徑向過(guò)盈量2與軸向壓合量C2。先按圖6-31與圖6-32查出徑向過(guò)盈量系數(shù)2與軸向壓合量系數(shù)2,然后按下式計(jì)算徑向過(guò)盈量2(雙向)與軸向壓合量C2。2=22 ， C2=22式中 2預(yù)應(yīng)力圈內(nèi)徑(mm)；22處的徑向雙向過(guò)盈量(mm) ； 2徑向過(guò)盈系

35、數(shù)；C22處的軸向壓合量(mm)； 22處的軸向壓合系數(shù)。 （）三層組合凹模徑向過(guò)盈量2、3與軸向壓合量C2、C3(見(jiàn)圖6-21)的確定在決定了三層組合凹模的各圈直徑之后,便可按圖6-33與圖6-34查出徑向過(guò)盈系數(shù)與軸向壓合系數(shù),然后按下式計(jì)算徑向過(guò)盈量2、3與軸向壓合量C2、C3。2=22 ， C2 =223=33 ， C3=33式中 2、32、3處的徑向雙向過(guò)盈量（）；C2、 C 32、3處的軸向壓合量（）；2、32、3處的徑向過(guò)盈系數(shù)；2、32、3處的軸向壓合系數(shù)；四、組合凹模的壓合工藝根據(jù)組合凹模過(guò)盈量的大小及具體的生產(chǎn)條件，選用適當(dāng)?shù)膲汉瞎に?。目前在生產(chǎn)實(shí)踐中主要有以下三種方法：熱

36、壓配合法 先將外圈加熱后再套到內(nèi)圈上，利用熱脹冷縮的原理使外圈在冷卻后將內(nèi)圈包緊，也俗稱為“紅套”。采用這種方法，各圈的配合面均為圓柱面，加工容易。但當(dāng)預(yù)緊過(guò)盈量較大時(shí)，預(yù)應(yīng)力圈的加熱溫度可能高于材料的回火溫度（一般回火溫度為500600），就會(huì)使材料的硬度下降，縮短凹模的使用壽命。外圈加熱選擇的熱膨脹變形要比實(shí)際所需的熱膨脹變形大10。對(duì)于加熱溫度高于450時(shí)，必須采用防氧化措施。因此熱壓配合法僅適用于小過(guò)盈量的壓合。冷壓配合法 采用干冰或低溫處理裝置將內(nèi)凹模冷卻，然后再將預(yù)應(yīng)力圈套在內(nèi)凹模外。這種方法各圈的配合面也均為圓柱面。由于冷卻溫度有一定限制，該法也僅適用于小過(guò)盈量的壓合。常溫強(qiáng)力壓

37、合法 常溫強(qiáng)力壓合時(shí)各圈的配合面均為錐面，錐面配合斜度一般采用130，不宜超過(guò)3，否則在使用過(guò)程中會(huì)自動(dòng)松脫。各圈配合面要有70以上的面積相貼合，否則將造成預(yù)緊力達(dá)不到要求而使得內(nèi)凹模開(kāi)裂。三層組合凹模壓合時(shí)，各圈的壓合次序是自外向內(nèi)，即先將中預(yù)應(yīng)力圈壓入外預(yù)應(yīng)力圈中，再將內(nèi)凹模壓入中預(yù)應(yīng)力圈中。壓出次序則相反。壓合后的內(nèi)凹模的型腔尺寸有所收縮，必須進(jìn)行修正，也可以對(duì)收縮量進(jìn)行理論計(jì)算或憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)先把收縮量計(jì)入，以便壓入后內(nèi)凹模型腔尺寸為所需的尺寸。常溫壓合法一般在油壓機(jī)上進(jìn)行，壓合時(shí)必須采用一些必須的防護(hù)裝置，如有機(jī)玻璃擋板，以保證操作者的安全。第四節(jié)卸件和頂出裝置設(shè)計(jì)擠壓結(jié)束后，擠壓件

38、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)，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為卸件裝置，將擠壓件從凹模型腔內(nèi)頂出的裝置稱為頂出裝置。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)時(shí)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。這種結(jié)構(gòu)可以減小凸模的長(zhǎng)度。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，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，一般選用圖6-中所示的整體式卸件環(huán)；當(dāng)壁厚小于0.5mm時(shí)

39、，應(yīng)選用圖6-35所示的組合式卸件環(huán)結(jié)構(gòu)形式。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。還有一種采用固定卸料板進(jìn)行剛性卸料,如圖6-36所示。此形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、卸料力大、動(dòng)作可靠,多用于工件尺寸不大,淺形杯形反擠壓件。圖a 用支桿支承;圖b 用套管支承。 二、頂出裝置 如果擠壓件卡在凹模內(nèi),就需要專用的頂出裝置將之頂出。頂出裝置一般裝在下模部分。如壓力機(jī)上沒(méi)有專用頂出機(jī)構(gòu),就需要設(shè)計(jì)如圖6-1、圖6-那樣的頂出裝置，通過(guò)安裝在上模板上的反拉桿,當(dāng)上?；爻虝r(shí)帶動(dòng)頂板、頂桿、推動(dòng)頂出桿頂出擠壓件。當(dāng)壓力機(jī)備有專用頂出機(jī)構(gòu),模具的頂出裝置就較簡(jiǎn)單,如圖6-、圖6-、圖6-5所示。常見(jiàn)

40、的頂出裝置主要有三種基本類型:(1)墊塊頂料；(2)頂桿頂料；(3)套筒頂料。墊塊頂料見(jiàn)圖6-3,其利用裝在凹模1型腔中的扁形墊塊2和頂桿4將擠壓件從凹模內(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。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)。這種結(jié)構(gòu)使用可靠、調(diào)整方便、經(jīng)濟(jì)耐用。圖c是使用得最為廣泛的頂出裝置,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。圖6-39為套筒頂料方式。

41、套在下凸模3上的具有粗大端部的筒狀環(huán)形頂出器2兼有從下凸模3上卸料和與凹模1中頂出的雙重功能,主要用下部帶孔零件的卸料和頂出。該裝置借助下部三個(gè)均布的圓柱銷4帶動(dòng)環(huán)形頂出器,將擠壓件從凹模中頂出。 第五節(jié) 第五節(jié) 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 為了保證冷擠壓時(shí)凸、凹模的同心度要求,減少因偏心負(fù)荷所產(chǎn)生的彎曲力矩而損壞凸模,并提高冷擠壓件的精度,一般在冷擠壓模具上,都設(shè)有必要的導(dǎo)向裝置。一、導(dǎo)向方法常用的冷擠壓模具的導(dǎo)向方法主要有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向(圖6-1)、?？趯?dǎo)向（圖6-6）和導(dǎo)筒導(dǎo)向（圖6-7）。由于導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向精度高，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)，其應(yīng)用得最為廣泛。二、導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向裝置.導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式冷擠壓模具的

42、導(dǎo)柱導(dǎo)套布置方式如圖6-40所示有（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板面積較大，受力不均勻有偏心載荷的場(chǎng)合，是冷擠壓模具中采用得較多的一種布置形式。.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)渡配合。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，見(jiàn)圖6-1、。（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。.導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸見(jiàn)圖6-42。為了克服擠壓時(shí)可能產(chǎn)生的偏心負(fù)荷，導(dǎo)柱導(dǎo)套的剛性要盡可能設(shè)計(jì)得高些

43、。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱直徑d一般取4060mm，有時(shí)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10 mm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。由于導(dǎo)套壓入上模板后其內(nèi)孔要略有縮小，因此d尺寸應(yīng)比導(dǎo)柱直徑d大0.5 mm以上。導(dǎo)套壓入段的長(zhǎng)度l及其外徑D不得小于1.5d；導(dǎo)向段長(zhǎng)度（L-l）（23）d0?；瑒?dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套在工作時(shí)為了保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，要在導(dǎo)柱或?qū)咨祥_(kāi)油槽，以便貯存潤(rùn)滑油。當(dāng)擠壓件精度要求高時(shí)，可采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套來(lái)確保上、下模更高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱導(dǎo)套材料常用滲碳鋼來(lái)制造，經(jīng)表面滲碳淬火處理，以保

44、證其表面硬度高而耐磨性好、同時(shí)其芯部又有較高的韌性。導(dǎo)柱導(dǎo)套相配合部分的表面粗糙度不高于Ra0.2m。第六節(jié) 壓力墊板設(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應(yīng)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，有時(shí)簡(jiǎn)稱墊板，以起到減緩軸向壓應(yīng)力的作用。設(shè)墊板在直徑為d的范圍內(nèi)作用著均布的單位壓力p0，如圖6-43所示。根據(jù)彈性理論對(duì)墊板的分析可知，壓力在板內(nèi)傳播像截頭錐體一樣向外擴(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。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將傳遞壓力比pmax/p0、pmin/p

45、0、傳遞直徑比d/d0與相對(duì)板厚T/d0的關(guān)系作出曲線，如圖6-44所示。由圖中可見(jiàn)，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卻急劇下降，也就是單位壓力得到較大的和緩。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d及模板的材料種類，要確定壓力墊板的最小厚度Tmin及最小直徑dmin。由模板的材料種類查得其擠壓強(qiáng)度bc,或者考慮一個(gè)安全系數(shù)后得到許用抗壓強(qiáng)度bc；然后查圖6-44得到比值T/d及d/d，進(jìn)而算得Tmin及dmin。實(shí)際取用時(shí)，只要使壓力墊板厚度T及直經(jīng)d大于算得的Tmin及dm

46、in即可。（二）校核模板的強(qiáng)度已知均布?jí)毫ψ饔梅秶睆絛0，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)尺寸選定壓力墊板厚度T、直徑d以及模板材料的許用抗壓強(qiáng)度bc，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；然后由已知的算得pmax及dmin。如果pmax/p0be，則說(shuō)明模板強(qiáng)度足夠，否則就要增加墊板厚度或采用多層壓力墊板；若已知ddmin，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ddmin。第七節(jié)凸模和凹模的緊固方法凸模和凹模應(yīng)采用合理的緊固方法，以確保冷擠壓件的擠壓精度，延長(zhǎng)模具的使用壽命，并便于模具的安裝、調(diào)整及迅速地更換零件。一

47、、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是利用圓形外螺帽6和內(nèi)螺帽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。圖6-4是種快速更換凸模形式，其通過(guò)緊固螺釘2將凸模3直接緊固在模柄1中。這種方法一般只適用于單位擠壓力較小的有色金屬擠壓模具上。 二、組合凹模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。對(duì)于非圓形截面型腔的模具，為了防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，需采用定位銷進(jìn)行定位。這種緊固方法緊固可靠、裝卸方便，應(yīng)用較廣。圖b采用壓板6通過(guò)螺釘緊固在凹

48、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。該法對(duì)中調(diào)整方便，裝卸快捷，應(yīng)用也較廣。圖c是采用大螺母7將外預(yù)應(yīng)力圈直接與凹模座5固定，這種方法緊固可靠、裝卸方便，但加工略復(fù)雜。第八節(jié) 冷擠壓模具材料及選用方法 冷擠壓時(shí)，模具型腔中單位擠壓力可高達(dá)20002500MPa，還要經(jīng)受著極高的摩擦阻力和溫度變化，因此冷擠壓模具的工作條件是十分惡劣的。合理的選擇冷擠壓模具的材料比起其他模具顯得更為重要。一、冷擠壓模工作零件材料的選用 （一）冷擠壓工作零件材料的要求 1.必須具有高強(qiáng)度和高硬度，這樣在擠壓中可以避免工作零件本身的塑性變形、破壞和磨損。 2.應(yīng)具有相當(dāng)高的韌性，可以避免由于沖擊、偏心載荷

49、，疲勞應(yīng)力集中而引起的折斷和開(kāi)裂破壞。 3.必須具有較高的耐磨性，使模具具有較高的使用壽命，以保證擠壓件的尺寸精度。 4.具有足夠的耐熱性能。在冷擠壓中，模具工作零件的局部溫度可高達(dá)300左右，有時(shí)甚至更高，因此要求材料在這樣的高溫狀態(tài)下硬度保持不變。5.材料必須有良好的加工性能，如在熱加工時(shí)，鍛造性能要好；機(jī)加工時(shí)要容易進(jìn)行切削；熱處理時(shí)，應(yīng)有較寬的溫度區(qū)間，變形和熱裂傾向小。 當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，某種模具鋼材不可能全部滿足上述要求，應(yīng)該根據(jù)具體的擠壓情況來(lái)選擇最能符合使用條件的材料。 （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

50、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。因此只能用于尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)載不大的模具零件，如壓力墊板、頂料桿，純鋁、紫銅等軟材料擠壓凹模。 2.高合金工具鋼 含鉻量為12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、Cr12Mo和Cr12MoV是經(jīng)常使用的牌號(hào)。該類鋼熱處理變形小，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。不過(guò)這類鋼的碳化物偏析較為嚴(yán)重，尤其是大尺寸的材料，在制造模具之前要進(jìn)行改鍛，使碳化物分布均勻（13級(jí)），否則在使用中嚴(yán)重影響模具使用壽命，因此它

51、比較適宜于作為有預(yù)應(yīng)力圈的內(nèi)凹模材料。3.高速工具鋼 常用高速工具鋼的牌號(hào)有：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。該類鋼種具有很高的強(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。但是高速工具鋼的碳化物分布不均勻，這種不均勻性隨著鋼材截面尺寸的增大而提高，使其力學(xué)性能下降。在模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，應(yīng)盡量選用小尺寸的高速工具鋼原始棒料來(lái)制造模具零件。如果原始棒料鋼中碳化物分布不均勻，可采用鍛造將其破碎，呈細(xì)小均勻分布。 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YG15、YG20、YG25，其中數(shù)字表示含鈷量

52、的百分比。如YG15表示含鈷量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?；虬寄ｈ倝K材料。如果用作凸模材料，必須采用韌性好的牌號(hào)（含鈷量20以上）。采用硬質(zhì)合金作模具工作部分材料，凹模使用壽命可提高數(shù)十倍，凸模也可提高數(shù)倍，不過(guò)硬質(zhì)合金材料成本較高，其加工成形也較困難。 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素（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

53、定程度的塑性變形。同時(shí)又含有大量的碳化鈦，從而保留了硬質(zhì)合金的高硬度和高耐磨性，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。 二、冷擠壓模具其他零件材料的選用 冷擠壓模具其他零件在工作中也受到一定的壓力作用，因此應(yīng)根據(jù)其受力情況，選擇合適的材料和熱處理工藝。摘要:對(duì)軸承鋼擺桿體進(jìn)行冷擠壓工藝研究,介紹了該零件冷擠壓毛坯的制備、表面處理及冷擠壓工藝流程,并對(duì)冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及硬質(zhì)合金凹模的制造要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。1 工藝分析它的前端是花鍵，這個(gè)形狀無(wú)法通過(guò)機(jī)加工來(lái)完成，所以這個(gè)花鍵端是擠壓的關(guān)鍵?；ㄦI的外徑、底徑、鍵寬公差均為0. 1 mm ,符合一般性正擠壓實(shí)心件的尺寸極限偏差。又考慮到花鍵前端會(huì)有擠壓不足的現(xiàn)象產(chǎn)生，于是，前端部分放了3mm的加工余量。球體端按照一般經(jīng)驗(yàn)可以用機(jī)加工工藝來(lái)成形，也可以用鐓擠工藝來(lái)成形。由于考慮到鐓擠工藝相比之下更能節(jié)省原材料，生產(chǎn)效率更高，同時(shí)成形后零件材料纖維沿外形輪廓連續(xù)分布,提高零件的機(jī)械性能,尤其是抗疲勞性能,因此決定采用鐓擠成形。而零件球體端的球體上的滾道無(wú)法用冷擠壓成形，所以需要采用后道機(jī)加工。所以，最后對(duì)該零件的擠壓時(shí)的工序我決定采用第一道正擠壓花鍵，第二道鐓擠成形。2 冷擠壓工藝方案2.1 毛坯重量計(jì)算計(jì)算出毛坯的重量為100 g。