第七章冷挤压工艺与模具设计 a

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1、第七章冷挤压工艺与模具设计7.1典型案例7.2概述7.3冷挤压工艺性分析7.4冷挤压工艺参数计算7.5冷挤压模具结构设计7.1典型案例大功率电容器外壳工件名称：大功率电容器外壳生产批量：大批量材料：纯铝1050A（L3）壁厚：4mm7.2概述7.2.1概念冷挤压是将冷挤压模具装在压力机上，利用压力机简单的往复运动，是使金属在模腔内产生塑性变形，从而获得所需要的尺寸、形状及一定性能的机械零件。7.2.2冷挤压方法（1）正挤压正挤压空心件a）挤压示意图b）毛坯与挤压零件正挤压实心件a）挤压示意图b）

2、毛坯与挤压零件（2）反挤压（3）复合挤压反挤压a）挤压示意图b）毛坯与挤压零件复合挤压a）挤压示意图b）毛坯与挤压零件（4）径向挤压（盘类零件或有凸起的零件）a）b）冷模锻零件a）毛坯b）零件a）b）径向挤压a）毛坯b）零件（5）实例挤压方式的选择图7-1工件的冷挤压成形工艺方案有以下三种：①采用圆柱毛坯，径向挤压成形凸缘部分；反挤压成形筒部。②采用圆柱毛坯，预成形杯形；正挤压达到工件要求。③采用圆柱毛坯，复合挤压一次成形。（采用）7.2.3采用冷挤压必须解决的主要问题1)冷挤压加工的材料2)冷

3、挤压工艺方案3)毛坯软化热处理方案4)毛坯表面处理方法及润滑剂5)模具结构，模具工作寿命、生产率和安全6)冷挤压模具材料及热处理方法7)机器与设备7.3冷挤压工艺性分析7.3.1冷挤压变形特征（1）正挤压时的金属流动试件毛坯试件挤压后的网格（2）反挤压时的金属流动反挤压杯形金属的流动情况（3）影响金属流动的主要因素1）摩擦力的影响2）模具形状的影响3）变形程度的影响4）其它因素的影响a）b）c）d）凹模中心锥角对金属流动的影响a）-60°b）-90°c）-120°d）-180°7.3.2冷挤压工

4、艺性要求（1）冷挤压件的尺寸设计原则1）金属流动剧烈处的过渡圆角半径R应尽可能增大，与挤压力方向垂直的受力面应增大斜度α。2）为防止变形抗力急剧增大及延长模具寿命，应控制凹模与凸模间的金属在成形终了时的最小厚度s和b。3）挤压件的最终尺寸d和D不能太小或相差太大，应在允许的变形程度范围内。（2）挤压件的精度和表面粗糙度精度见表7-2~表7-4表面粗糙度：有色金属为Ra0.4mm；黑色金属为Ra0.8mm。（3）实例工艺性分析根据图7-1零件工作图结构形状分析，该零件不能用冷挤压成形的方法完全成形

5、，孔2×Φ3.5应采用成形后用钻销方法再加工成形。Φ31阶梯孔不利于挤压成形，应在成形后用镗销方法加工成形。因此，将该零件转换成可挤压成形的形状，如图所示。挤压成形形状7.4冷挤压工艺参数计算7.4.1毛坯尺寸的确定（1）毛坯直径采用实心圆柱毛坯，其直径为工件筒部外径，则D=工件外径=Φ36（2）毛坯体积毛坯尺寸计算的原则为等体积法计算。即：毛坯体积=工件体积①工件筒部体积②筒部凸缘部分体积③毛坯高度尺寸H凸缘部分毛坯尺寸计算图7.4.2冷挤压变形程度的计算常用断面缩减率εS来表示，也可用挤压比

6、R或对数挤压比φ来表示，计算方法见表7-5。实例采用端面缩减率εS计算挤压变形程度。径向挤压部分的变形程度εS反挤压部分的变形程度ε´Sε´S<<[εS]，故可一次挤压成形。7.4.3冷挤压力的计算实际工作中以查图表确定为主。（1）有色金属单位挤压力p的确定有色金属单位挤压力（2）黑色金属挤压力F的确定黑色金属反挤压力图算表总挤压力F的计算有色金属挤压力F＝单位挤压力p×凸模工作部分横截面积S例题中引用工件的挤压力F=p×S=300×2295.2=688560（N）关于S的计算参见毛坯尺寸确定部

7、分，可知S＝2295.2考虑一定的安全系数可选用1000kN压力机。7.5冷挤压模具结构设计7.5.1冷挤压必须解决的主要问题对冷挤压模具结构的要求1）模具要有足够的强度和刚度，垫板有足够的厚度和硬度，上、下模座都由碳钢制作；2）模具工作部分的形状和尺寸合理，有利于金属的塑性变形，从而降低挤压力；3）模具的材料选择、加工方案和热处理规范的确定都应合理；4）模具的安装牢固可靠，易损件的更换、拆卸、安装方便；5）模具导向良好，以保证制件的公差和模具寿命；6）模具容易制造，成本低；7）放、取制件方便，

8、操作简单、安全。7.5.2冷挤压凸、凹模设计（1）凸模a）b）c）反挤压凸模工作部分形状a）锥形带平底的凸模b）尖角锥形凸模c）平底凸模有色金属反挤压凸模当挤压纯铝薄壁件凸模工作部分长度较长时，为增加凸模的稳定性，可将凸模下端面开出工艺凹槽。实例采用该种结构。a）b）c）凸模工作端面工艺凹槽的形状a）圆形b）方形c）矩形实例用凸模结构材料：Cr12MoV热处理：60~64HRC挤压凸模（2）凹模1）反挤压a）b）c）d）e）f）反挤压凹模的基本形式2）正挤压3）凸、凹模工作部分尺寸计算：凸、凹模