第六章冷擠壓模具設計

本章通過一些典型的冷擠壓模具結構，介紹冷擠壓模具的特點、其工作零件及其它主要零部件的設計要點及步驟等。第一節(jié)冷擠壓模具的結構及分類一、概述1、特點冷擠壓是在常溫下對金屬材料進行塑性變形，其單位擠壓力相當大，劇烈塑性變形產(chǎn)生(chǎnshēng)的熱效應可使模具工作局部溫度高達200℃以上，加上劇烈的磨損和反復作用的載荷，模具的工作條件相當惡劣。因此冷擠壓模具應具有以下特點：第一頁，共七十六頁。(1)模具應有足夠的剛度和抗熱疲勞性；(2)模具工作局部零件材料應具有高強度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；(3)凸、凹模幾何形狀應合理，過渡處盡量用較大的光滑圓弧過渡，防止應力集中；(4)模具易損局部更換方便，對不同的擠壓零件要有互換和通用性；(5)為提高模具工作局部強度，凹模一般采用(cǎiyòng)預應力組合凹模，凸模有時也采用(cǎiyòng)組合凸模；(6)模具工作局部與上下模板之間要設置淬硬壓力墊板，以擴大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，防止壓壞上下模板；(7)上下模板應有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強度和剛度。第六章冷擠壓模具設計

第二頁，共七十六頁。2、組成典型的冷擠壓模具由以下幾局部組成：1)工作局部：如凸模、凹模、頂出桿等；2)傳力局部：如上、下壓力墊板；3)頂出局部：如頂桿、反拉桿(lāgān)、頂板等；4)卸料局部：如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等；5)導向局部：如導柱，導套、模口、導筒等；6)緊固局部：如上、下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)?。第六章冷擠壓模具設計

第三頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、冷擠壓模具分類冷擠壓模具有多種結構形式(xíngshì)，可根據(jù)冷擠壓件的形狀、尺寸精度及材料來選擇適宜的模具結構形式(xíngshì)。(一)按工藝性質(zhì)分類正擠壓模：反擠壓模：復合擠壓模：鐓擠壓模：第四頁，共七十六頁。1、正擠壓(jǐyā)模圖6-1為實心件正擠壓模。第六章冷擠壓模具設計

第五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

圖6-2為空心(kōngxīn)件正擠壓模(坯料為黑色金屬)。第六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、反擠壓模圖6-3為一種(yīzhǒnɡ)典型的具有導向裝置的反擠壓模。第七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

3、復合(fùhé)擠壓模圖6-4為活塞銷的復合擠壓模具圖。第八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

4、鐓擠模圖6-5所示為鐓擠模。第九頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(二)按有無導向裝置分類1、導柱導套導向冷擠壓模該類模具如圖6-1～圖6-5所示，它是冷擠壓模具中最常見的一種模具結構。

(1)中小型冷擠壓模具一般采用兩導柱導套形式(xíngshì)；

(2)大型的冷擠壓模具采用四導柱導套形式；

(3)精密冷擠壓模具還采用滾珠式導柱導套。主要特點：保證上下模具有較好的對中性，冷擠壓件同心度好，但是模具制造較復雜。第十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、?？趯蚶鋽D壓模該類模具如圖6-6所示，起?？趯蜃饔玫膶蛱?與凸模的間隙一般在0.02mm以內(nèi)(yǐnèi)，這樣能保證擠壓件的壁厚精度。這種導向方法簡便、實用，但這種導向方式一般用于擠壓較淺反擠壓件的模具。

第十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

3、導筒導向冷擠壓模圖6-7為摩托車主軸雙端花鍵復合擠壓模具簡圖，它是一副導筒導向擠壓模。它實質(zhì)是雙向減徑擠壓，毛坯不能產(chǎn)生鐓粗，因此對變形程度、模具工作段的形狀、潤滑條件(tiáojiàn)以及毛坯材料形狀態(tài)要求都很高。第十二頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第十三頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

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(yābǎn)；8—頂桿；9、10—調(diào)節(jié)螺釘；11—墊座；13—推桿；15—卸料板

圖可調(diào)式反擠壓模

第十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

反擠壓模圖可調(diào)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鎖緊固定在上模局部。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假設干組螺釘和9和壓板7予以調(diào)整(tiáozhěng)。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假設干組螺釘10予以調(diào)整(tiáozhěng)。擠壓后工件易滯留在凹模中，由頂桿和推桿13將零件頂推出模腔。擠壓件也可能緊箍在凸模上，那么由卸料板15將其卸下。第十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

圖是用于帶凸緣鋁管正擠壓的導柱通用模架。不可調(diào)整式通用模架的特點根本(gēnběn)上與圖12—3的反擠模相同。它通過凸模27與凹模7將墊圈樣毛坯正擠成帶凸緣的管狀零件?？紤]到工件擠壓后卡在凹模內(nèi)，一副拉桿式頂件機構，頂出器11將加工好的工件頂出。模具的導柱安裝在上模，導套那么裝在下模，也可以根據(jù)需要將導柱導套反過來安放。第十六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

3、復合(fùhé)擠壓模圖6-4為活塞銷的復合擠壓模具圖。第十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第二節(jié)模具工作局部的設計冷擠壓模具工作局部是指凸模、凹模、頂桿等在擠壓時直接參與擠壓過程的一些零件。一、正擠壓模具工作局部零件設計(一)正擠壓凸模正擠壓凸模的作用主要是傳遞壓力，設計時應考慮其強度。在凸模與凹模之間應具有適宜的間隙，這是因為：1)要防止在擠壓后零件上形成毛刺，這就要求較小的間隙，這一點在擠壓比較軟的有色金屬材料時特別重要。2)由于凸模彈性變形而產(chǎn)生(chǎnshēng)的直徑增大，凸凹模之間仍要有一定的間隙。第十八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

1、正擠壓凸模的形式正擠壓凸模根本(gēnběn)有五種形式，見圖6-8。第十九頁，共七十六頁。圖a用于正擠壓實心件，下端面是平的，形狀比較簡單，制造方便。圖b為整體式結構，可用于擠壓軟金屬，其過渡局部應用光滑圓弧連接，以防止應力集中而導致芯棒折斷。圖c的芯棒與凸模內(nèi)孔之間為過渡配合，這種結構可以大大降低凸模不同截面間的應力集中，不過在擠壓中如金屬向下流動劇烈時，摩擦力過大也可能導致芯棒拉斷。因此這種凸模適應于芯棒直徑較大，或擠壓材料不太硬，或摩擦因素較小的材料擠壓。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移動，因此改善了芯棒的受拉情況，使芯棒不易拉斷，這種凸?？捎糜跀D壓黑色金屬。圖e為浮動式凸模，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。這種凸模可以用于材料硬度和摩擦力比較(bǐjiào)大的黑色金屬擠壓。為了防止芯棒拉斷及卸料方便，芯棒一般做出10’~30’的斜度。第六章冷擠壓模具設計

第二十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、正擠壓凸模尺寸(chǐcun)參數(shù)設計凸模各局部尺寸(chǐcun)參數(shù)見表6-1。第二十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(二)正擠壓凹模正擠壓凹模根據(jù)單位擠壓力大小可選擇整體凹模和組合凹模。1、凹模型(móxíng)腔尺寸確實定圖6-9為正擠壓凹模的形狀尺寸。第二十二頁，共七十六頁。(1)凹模型腔深度(shēndù)h3要根據(jù)毛坯長度和擠壓前凸模需進入凹模導向深度(shēndù)(一般10mm)來決定。(2)凹模的入模錐度一般采用60o~126o較合理(對于較軟的材料，也可采用180o)。(3)凹模收口局部應采用適當?shù)膱A角半徑過渡。圓角半徑r的大小對模具使用壽命有很大影響，一般圓角半徑越大，凹模的使用壽命越長。第六章冷擠壓模具設計

第二十三頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(4)凹模型腔的工作帶長度h1應適中選擇：純鋁h1＝1~2mm；硬鋁、純銅、黃銅h1=1~3mm；低碳鋼h1＝2~4mm。(5)在工作帶以下的孔徑D2應使擠出的零件不再與凹模接觸，以免增加摩擦力，需擴大為D2=D1+(0.2~0.4)mm。D1到D2也應光滑過渡(guòdù)。(6)底厚h2應以強度要求進行選擇，一般可取h2＝(1.1~1.2)D。第二十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、凹模的結構形式(xíngshì)

正擠壓凹模的結構形式有六種，見圖6-10。第二十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

圖a的內(nèi)層凹模為整體式，結構簡單。制造安裝方便，但在單位擠壓力較大情況下，型腔轉(zhuǎn)角處由于應力集中較大，易產(chǎn)生橫向開裂。圖b、圖c為縱向分割(fēngē)式，最內(nèi)層凹模鑲圈壓入凹模之間采用0.02mm的過盈配合，當凹模與外面兩層預應力圈壓合后實際過盈將進一步增大，因此凹模鑲圈的尖角處不會崩裂，在擠壓中也不會產(chǎn)生鉆料現(xiàn)象。圖c的凹模內(nèi)孔末端10mm處加工出5o斜度，便于將凹模鑲圈壓入凹模內(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)層凹模和預應力圈均做成橫向分割式，雖然結構復雜些，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1～3mm為宜，貼合面以外應將其中一塊加工成1o的斜角，或加工成0.2mm深的不接觸面。貼合面一定要平整，并進行研磨拋光，這樣可以防止被擠金屬鉆料。圖e、圖f所示的橫向分割凹模還應加壓套，在模具上把上下兩局部緊壓在一起。第二十六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、反擠壓模具工作局部零件設計(一)反擠壓凸模反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩局部組成(zǔchénɡ)，見圖6-11a。當反擠壓凸模在擠壓時靠?？趯驎r，那么還需增加導向局部，見圖6-1lb。第二十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

1、反擠壓凸模形式按反擠壓凸模成形局部(júbù)的形狀不同有三種常用形式，見圖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。圖c為平底凸模，用于擠壓件內(nèi)孔要求平底或單位擠壓力較低的場合。第二十八頁，共七十六頁。反擠壓凸模的有效工作局部是圖中高度為h的圓柱形外表，稱之為工作帶，工作帶以上(yǐshàng)的凸模直徑略小些。工作帶的作用有以下三點：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)防止擠壓結束時擠壓件粘在凸模上;3)擠壓時，不會由于凸模工作帶以上局部的彈性變形而產(chǎn)生直徑的增大，影響擠壓件內(nèi)孔的尺寸精度。第六章冷擠壓模具設計

第二十九頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、反擠壓凸模尺寸參數(shù)設計以應用得最廣泛的帶平底錐形凸模為例，其局部(júbù)尺寸參數(shù)確實定見表6-2。第三十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

3、反擠壓凸模防止失穩(wěn)措施反擠壓凸模的成形局部長度h1應當越短越好，這樣可以防止凸模在擠壓時產(chǎn)生縱向(zònɡxiànɡ)彎曲而失穩(wěn)。凸模的成形局部長度按照經(jīng)驗數(shù)值，其許用范圍如下：反擠壓純鋁時：h1/d1≤7~10；反擠壓純銅時h1/d1≤5~6；反擠壓黃銅時：h1/d1≤4~5；反擠壓低碳鋼時：h1/d1≤2.5~3。

第三十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

反擠壓塑性較好的有色金屬時，為了增加凸?？v向穩(wěn)定性，可以在凸模的工作端面上開出工藝凹槽。工藝凹槽必須(bìxū)對稱于凸模中心，使凸模在擠壓中保持與凹模有良好同心度。對于黑色金屬反擠壓凸模，由于其單位擠壓力大，端面不允許開出工藝凹槽；否那么，會在凹槽處由于應力集中而產(chǎn)生開裂。第三十二頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(二)反擠壓凹模1、反擠壓凸模形式(xíngshì)

圖6-16為一些常用反擠壓凹模形式。第三十三頁，共七十六頁。圖a~圖d用于有色金滿薄壁件反擠壓，擠壓后工件不會卡在凹模內(nèi)，所以不需要頂出裝置。其中圖a為整體式，其特點是結構簡單、制造方便；缺點是轉(zhuǎn)角半徑R處容易開裂下沉(xiàchén)。圖b也為整體式，但凹模型腔底部有25o斜度，擠壓時有利于金屬流動。圖c、圖d為分割式凹模，壽命比整體式凹模長。圖c為縱向分割式凹模，鑲塊在裝配前與凹模為過盈配壓，壓入預應力圈后其過盈量將更大，這樣可以防止在角部產(chǎn)生毛刺。圖d為橫向分割式凹模，為了防止擠壓時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)實踐證明，就是像純鋁這樣流動性好的金屬也不會鉆入拼縫中。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件。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件。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，以抵消擠壓時頂桿長度由于彈性壓縮變形而縮短。第六章冷擠壓模具設計

第三十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、反擠壓內(nèi)層凹模尺寸確定(quèdìng)

一般內(nèi)凹模型腔尺寸參數(shù)見圖6-17，其尺寸計算見表6-3。第三十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(三)反擠壓頂桿反擠壓頂桿在擠壓中直接承受較大的單位擠壓力，設計時應考慮其有足夠(zúgòu)的強度，同時為了使較大的單位擠壓力能和緩地傳遞給下壓力墊板，其支承局部的直徑應適當放大。圖6-18為常用的頂桿形式。圖a為擠壓黑色金屬冷擠壓使用的頂桿，其桿部直徑d1一般比凹模型腔直徑小0.1mm，這樣既不會產(chǎn)生很大的縱向毛刺，又能使頂部及時退回。其支承局部直徑d=(1.3~1.5)d1，過渡圓弧應盡可能大。第三十六頁，共七十六頁。圖6-18b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局部不做成直徑相同的圓柱體，頂桿僅在上部等于凹模頂出局部孔徑，d1以下做出一定的退讓量：d2=d1-(0.5~1)mm。如擠壓件下端面的平整度要求高時，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Δ=0.05~0.1mm，這樣(zhèyàng)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。第六章冷擠壓模具設計

第三十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第三節(jié)預應力組合(zǔhé)凸模的設計在冷擠壓的生產(chǎn)實踐中，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，往往導致凹模向外擴展而產(chǎn)生切向開裂，見圖6-20。為了提高冷擠壓凹模的強度，確保凹模在較大的單位擠壓力下有較長的使用壽命，一般均采用預應力組合凹模結構形式。所謂預應力組合凹模，就是利用過盈配合，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。

第三十八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

1.整體式凹模許用應力(yìnglì)p≤1100MPa兩層組合凹模許用應力1100≤p≤1400MPa三層組合凹模許用應力1400≤p≤2500MPa第三十九頁，共七十六頁。

根據(jù)單位(dānwèi)擠壓力大小，冷擠壓凹?？刹捎萌N類型圖6-21，即：整體式凹模圖a；兩層組合凹模圖b；三層組合四模圈c。其中左半圖為壓合前，右半圖為壓合后。

第六章冷擠壓模具設計

第四十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

一、整體式凹模受力分析冷擠壓時，整體式凹模內(nèi)腔受到變形金屬材料的徑向(jìnɡxiànɡ)壓力，這種受力狀況近似于厚壁圓筒承受徑向(jìnɡxiànɡ)內(nèi)壓的受力狀態(tài)。先分析后壁圓筒的受力情況，當厚壁圓筒的內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、受內(nèi)壓力p1、外壓力p2、而無軸向力作用時，厚壁圓筒筒壁任意一點r處的應力可由拉美(Lame)公式求得：式中，σθ是半徑為r處的切向應力(MPa)；σr是半徑為r處的徑向應力(MPa)。

第四十一頁，共七十六頁。

整體式凹模在擠壓時，其受力情況與只受內(nèi)壓力(yālì)p1作用的壁厚圓筒相同。因此，以p2=0代入式(6-1)，得到整體式凹模內(nèi)任意一點r處的切向應力和徑向力的計算公式為：第六章冷擠壓模具設計

切向應力σθ和徑向應力σr在整體式凹模內(nèi)的分布情況(qíngkuàng)見圖6-22。由圖中可見，σθ為拉應力，σr為壓應力。最大切向拉應力σθmax出現(xiàn)在r=r1的內(nèi)壁處。

第四十二頁，共七十六頁。

當作用在整體式及凹模內(nèi)壁的最大切向拉應力σθmax超過凹模材料(cáiliào)抗拉強度時，就要從凹模內(nèi)壁處產(chǎn)生裂紋而造成切向開裂。

第六章冷擠壓模具設計

第四十三頁，共七十六頁。

整體式凹模的外內(nèi)徑比一般選擇a=4~6，a大于6時浪費模具材料，同時使得模具既笨重又不經(jīng)濟。在冷擠壓單位擠壓力較高的情況下，凹模不宜采用整體式凹模。通過理論分析(fēnxī)和試驗驗證，采用預應力組合凹模是行之有效的方法。

第六章冷擠壓模具設計

第四十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、預應力組合凹模受力分析這里對兩層組合凹?！布磧?nèi)凹模和預應力圈〕的受力進行分析。(一)未擠壓(jǐyā)時組合凹模預應力分布1、內(nèi)凹模受接觸預應力p2k作用時的應力分布σθ’和σr’都是壓應力(yìnglì)。第四十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、預應力圈受接觸預應力p2k作用(zuòyòng)時的應力分布見圖6-25。3、組合凹模組合后而未擠壓時的預應力分布見圖6-26。第四十六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

(二)組合凹模擠壓時的應力分布1、組合凹模作為整體凹模時的應力分布

見圖6-272、組合凹模擠壓時的實際應力分布見圖6-28

加上預應力圈可降低(jiàngdī)或消除內(nèi)凹模的切向拉應力。

第四十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

對一定尺寸的組合凹模進行強度分析可得知：三層組合凹模的強度是整體式凹模強度的1.8倍；兩層組合凹模的強度是整體式凹模強度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時的承載能力，提高內(nèi)凹模的強度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來整個凹模要用高級合金工具鋼制成，現(xiàn)在(xiànzài)僅內(nèi)凹模用高級合金工具鋼即可。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。當內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能差，不能作為整體式凹模的材料。但當組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點。

第四十八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

對一定尺寸的組合凹模進行強度分析可得知：三層組合凹模的強度是整體式凹模強度的1.8倍；兩層組合凹模的強度是整體式凹模強度的1.3倍。組合凹模的優(yōu)點是：1)顯著地提高內(nèi)凹模在擠壓時的承載能力，提高內(nèi)凹模的強度。2)節(jié)省了昂貴的模具鋼。原來整個凹模要用高級合金工具鋼制成，現(xiàn)在僅內(nèi)凹模用高級合金工具鋼即可。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。當內(nèi)凹模損壞后，僅需調(diào)換內(nèi)凹模。4)內(nèi)凹模可以采用硬質(zhì)合金，大大地延長了模具使用壽命。硬質(zhì)合金呈脆性、抗拉性能(xìngnéng)差，不能作為整體式凹模的材料。但當組合凹模使硬質(zhì)合金能作為內(nèi)凹模的材料，充分發(fā)揮其硬度高、極耐磨的特點。

第四十九頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

圖算法單位擠壓力2000MPa，擠壓力72噸，計算凹模各層尺寸解：按圖總直徑比a＝4-6，根據(jù)條件(tiáojiàn)采用三層組合預應力凹模第五十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第一步：求組合(zǔhé)凹模最外層尺寸D1＝φ27.6；a41取4-6，d4＝27.6*6＝165.6結合模架尺寸圓整為d4＝φ150，a41〔實際值〕=150/27.6=5.54第五十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第二步：求各層外形尺寸查圖a21＝1.52，a32＝1.74那么(nàme)d2＝a21*d1=1.52*20.4=d3=a32*d2=

第五十二頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第三步：求各層間軸向壓合量a41=5.54查表δ2＝0.197；δ3＝0.08那么(nàme)c2〔軸向壓合量〕；＝δ2*d2＝0.197*42＝8.3C3〔軸向壓合量〕＝δ3*d3＝0.08*73＝5.8第五十三頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第四步：求各層間過盈量U2〔雙向過盈量〕=β2*d2=0.0105*42=0.44轉(zhuǎn)化壓合量〔0.44/2〕/tg1.5°＝0.22/0.026＝8.4與壓合量一致(yīzhì)試作U3過盈量？第五十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

多層凹模組合(zǔhé)，越向外層，應力圈越厚，越向外層應力圈材料越軟，硬度越低第五十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第四節(jié)卸件和頂出裝置的設計擠壓結束后，擠壓件由于彈性變形的恢復，有可能緊包在凸模上，也有可能卡在凹模型(móxíng)腔內(nèi)，這就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；將擠壓件從凹模內(nèi)頂出的裝置稱為頂出裝置。第五十六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

一、卸件裝置當凸模向下運動(yùndòng)進行擠壓時，卸料板下面的彈簧被壓縮。當擠壓結束后凸模向上運動(yùndòng)彈簧恢復，使卸料板與固定螺栓的螺母端面相靠緊。凸模繼續(xù)向上運動(yùndòng)時，擠壓件碰到卸料板被卡下。第五十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

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，可延長卸料板的使用壽命，同時使卸料板具有(jùyǒu)通用性，通過更換卸件環(huán)來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，一般選用整體式卸件環(huán)。當壁厚小于0.5mm時，應選用圖6-35所示的組合式卸件環(huán)。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。第五十八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

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局部。常見的頂出裝置主要有三種根本(gēnběn)類型：①墊塊頂料；②頂桿頂料；③套筒頂料。1、墊塊硬料見圖6-37，其利用裝在凹模1型腔中的扁形墊塊2和頂桿4將擠壓件凹模內(nèi)頂出。這種頂出形式結構簡單，便于加工，節(jié)省材料，但頂出擠壓件時有可能將墊塊一起頂出凹模。第五十九頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

2、頂桿頂料見圖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)。圖c通過頂桿帶動(dàidòng)頂料桿頂出工件，使用廣泛，結構簡單，使用方便，不僅用于正擠壓和反擠壓，也可用于復合擠壓模具。

第六十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

3、套筒頂料方式見圖6-39，套在下凹模3上的粗大端部的筒狀形頂出器2兼有從下凹模3上卸料和與凹模1中頂出的雙重功能，主要用于下部帶孔零件的卸料和頂出。該裝置借助下部三個均勻的圓柱銷4帶動環(huán)形(huánxínɡ)頂出器，將擠壓件從凹模中頂出。第六十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第五節(jié)導向裝置的設計為了保證冷擠壓(jǐyā)時凸、凹模的同軸度要求，減少因偏心負荷所產(chǎn)生的彎曲力矩而損壞凸模，并提高擠壓(jǐyā)件的精度，一般在冷擠壓(jǐyā)模具上都沒有必要的導向裝置。常用冷擠模的導向方法主要有導柱導套導向、?？趯蚝蛯矊颉Ｓ捎趯е鶎椎膶蚓雀?，安裝方便，使用壽命長，所以應用得比較廣泛。第六十二頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

一、導柱導套布置形式冷擠壓模具的導柱導套布置方式如圖6-40所示。1、雙導柱中間布置。2、雙導柱對角(duìjiǎo)布置。3、四導柱封閉布置。其中四導柱封閉布置適用于模版面積較大、受力不均勻有偏心載荷的場合。第六十三頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、導柱導套緊固(jǐnɡù)方法導柱導套與模板的緊固方法主要有三種：1、基孔制過度配合該方法采用壓板螺釘將導柱、導套緊固在上、下模板上，見圖6-41。2、基孔制過盈配合將導柱、導套直接壓入上、下模板。

3、采用低熔點合金環(huán)氧樹脂或無機粘結劑將導柱導套直接緊固在上、下模板上。第六十四頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

三、導柱導套的尺寸(chǐcun)導柱直徑d一般取φ40～60mm。導柱壓入模板長度l不得小于1.5d，總長度L一般按模具的結構尺寸來確定，但必須保證凸模進入凹模之前導柱伸入導套10mm以上。導套內(nèi)孔徑d0與導柱直徑d的配合為基孔制間隙配合。如采用導套壓入上模板，導套直徑d1應比導柱d大0.5mm以上。導套壓入段的長度l不得小于1.5d；導向段長度(L-l)=(2~3)d0。第六十五頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第六節(jié)壓力墊板的設計一、壓力墊板的作用冷擠壓時，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力直接作用在上下(shàngxià)模板上，有可能要造成模板的壓塌。因此必須在模板與凸、凹模之間設置淬硬的壓力墊板，起到減緩軸向壓力的作用。

第六十六頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

設墊板在直徑為d0的范圍內(nèi)作用著均勻的單位(dānwèi)壓力p0，壓力在板內(nèi)傳播呈扇形向外擴大，傳到墊板與模板接觸面上時，壓力的分布以加壓中心為最大，周邊為最小。當t/d0增加時，那么d/d0增加，即壓力的作用范圍擴大，而傳遞壓力比pmax/p0、pmin/p0急劇下降，也即單位壓力得到較大的緩和。第六十七頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、壓力墊板的設計計算〔一〕確定壓力墊板尺寸從凸模或凹模傳遞來的壓力p0、作用范圍直徑d0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抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)σbc，可直接將σbc作為pmax，或者考慮一個平安系數(shù)后得到許用抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)[σbc]作為pmax；然后，由pmax/p0。值查圖6-44得到比值t/d0及d/d0，進而算得tmin及dmin實際取用時，只要選定的壓力墊板厚度t及直經(jīng)d大于算得的tmin即可。第六十八頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

〔二〕校核模板的強度均布壓力p0、作用范圍直徑d0，根據(jù)模具結構尺寸選定的壓力墊板厚度t、直徑d以及模板材料(cáiliào)的許用抗壓強度[σbc]，應校核模板強度及壓力墊板尺寸是否適宜。由算得的t/d0查圖6-44可得pmax/p0及d/d0；然后由的p0及d0算得pmax及dmin。如果pmax/0.25πd02≤[σbc]，那么說明模板強度足夠，否那么就要要增加墊板厚度或采用多層壓力墊板；如果選定的d≥dmin，那么說明按模具結構選定的壓力墊板直徑d是適宜的，否那么就要增大墊板直徑d，以保證d≥dmin。第六十九頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第七節(jié)凸模和凹模的緊固(jǐnɡù)方法一、凸模的緊固方法常用的凸模緊固方法見圖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(múbǎn)1上。圖b和圖c是利用圓形外螺母6和內(nèi)螺母7，通過壓套3將凸模固定在凸模座5上。圖d是利用壓板8，通過壓套3用螺釘緊固到凸模座5上。第七十頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

二、組合凹模的緊固方法常用的組合凹模緊固方法見圖6-47。圖a是用螺釘直接將外預應力圈3固定在凹模座5上。圖b采用壓板6通過(tōngguò)螺釘緊固在凹模座5上，凹模的對中可以用四個調(diào)節(jié)螺釘進行調(diào)整。圖c是采用大螺母7將外預應力圈3直接與凹模座5固定。第七十一頁，共七十六頁。第六章冷擠壓模具設計

第八節(jié)冷擠壓模具材料及選用方法一、對冷擠壓工作零件材料的要求1〕必須具有高強度、硬度和耐磨損性能。2〕應具有相當高的韌性，可以防止由于沖擊、偏心載荷，疲勞應力集中而引起的折斷(shédu