冷挤压工艺与模具设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冷冲压工艺与模具设计,配套课件,主编：陈剑鹤 于云程,机械工业出版社,第,7,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：,4mm,7.2,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,a,）,b,）,正挤压空心件,a,）挤压示意图,b,）毛坯与挤压零件,a,）,b,）,正挤压实心件,a,）挤压示意图,b,）毛坯与挤压零件,a,）,b,）,反挤压,a,）挤压示意图,b,）毛坯与挤压零件,a,）,b,）,复合挤压,a,）挤压示意图,b,）毛坯与挤压零件,2.,反挤压,3.,复合挤压,4.,径向挤压,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,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和模具结构的要求,1.,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,2.,对冷挤压模具结构的要求,1,）模具的强度和刚度,2,）模具工作部分的形状和尺寸,3,）模具的材料选择、加工方案和热处理规范,4,）模具安装、易损件的更换、拆卸、安装,5,）模具导向,6,）模具制造、成本,7,）放、取制件的操作,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,。

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,Ra,0.4mm,；黑色金属为,Ra,0.8mm,3.,实例工艺性分析,根据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，孔,2,3.5,应采用成形后用钻销,方法再加工成形31,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,=,36,2.,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,S,来表示，也可用挤压比,R,或对数,挤压比,来表示，计算方法见表,7-4,。

实例采用端面缩减率,S,计算挤压变形程度径向挤压部分的变形程度,S,反挤压部分的变形程度,S,S,S,，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,=3002295.2=688560,（,N,）,关于,S,的计算参见毛坯尺寸确定部分，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,冷挤压凸模设计,1.,反挤压凸模,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,2.,实例用凸模结构,材料：,Cr12MoV,热处理：,6064HRC,挤压凸模,7.5.2,冷挤压凹模设计,1.,反挤压凹模,a,）,b,）,c,）,d,）,e,）,f,）,反挤压凹模的基本形式,2.,正挤压凹模,a,）,b,）,c,）,d,）,反挤压凹模的基本形式,3.,组合凹模,（,1,）凹模的总体结构,分为整体式和预应力组合凹模。

组合凹模可分为两,层和三层结构式单位压力（,p,凹,/MPa,）,凹模形式,简 图,10001200,整体凹模,1200,p,14001600,二层组合凹模,1400,p,22002500,三层组合凹模,组合凹模的选择,（,2,）二层组合凹模,二层组合凹模,三层组合凹模,（,3,）三层组合凹模,（,4,）组合凹模压合方法,1,）加热压合（热装）,将外圈加热到适当温度，套装到内圈上，待外圈冷,却后将内圈压紧热装时可不必加工出斜度2,）强力压合,将各配合面做成一定的锥度，在室温下用液压机进,行压合a,）,b,）,预应力圈的装法,a,）由内到外,b,）由外到内,7.5.3,凸、凹模工作部分尺寸计算,凸、凹模工作部分尺寸计算公式见表,7-13,7.5.4,冷挤压凸、凹模材料选择的要求,1,）凹模与凸模必须具有很高的强度和硬度，在高温下仍能保持足够的强度与硬度2,）凸模与凹模在冲击条件下工作，应具有相当的韧性3,）凸模材料应当有较好的抗弯强度4,）模具是在冷热交变应力的条件下工作，所以模具的材料应能经受这种考验5,）模具材料必须是较易于切削加工7.5.5,凹模结构设计实例,模具工作时凸模进入凹模后必须形成封闭的模腔。

实用两层组合凹模结构,u,2,径向过盈量,装配斜角，取,=0.5,预应力组合凹模的设计步骤,1,）根据单位挤压力选择凹模结构形式,2,）选择确定总直径比,a,，根据前面的推荐值，实例组合凹模选择,a,31,4,3,）确定各圆的直径,外圆外径,d,3,，由步骤,2,，已知,d,3,=a,31,d,1,=466=264 d,3,取,260mm,内圆半径,d2,d,2,=a,21,d,1,a,21,根据,a,31,的取值，查右图,由凹模结构图，取,a,21,=1.8,d,2,=a,21,d,1,=1.866=118.8,取,d,2,=120mm u,2,=,2,d,2,c,2,=,2,d,2,两层组合凹模的,a,31,与,a,21,的关系,4,）确定组合凹模的轴向、径向过盈量,c2,和,u2,、,2,、,2,为过盈量系数,2,0.008 ,2,0.16,则,u,2,=,2,d,2,=0.008120=0.96mm,c,2,=,2,d,2,=0.16120=19.2mm,两层组合凹模轴向过盈量系数,2,两层组合凹模径向过盈量系数,2,5,）确定组合凹模各部分结构尺寸,内圈（凹模）工作图,材料：,40Cr,热处理：,45,47HRC,外圈工作图,6,）冷挤压模模具结构,顶件块,材料：,Cr12,热处理：,5862HRC,顶件块,冷挤压模具结构图,冷挤压模具结构图,1,、,2,拉板,3,、,21,螺母,4,、,20,垫圈,5,下模座,6,弹簧,7,导柱,8,、,12,垫板,9,导套,10,上模座,11,拉杆,13,凸模,14,固定板,15,组合凹模外圈,16,凹模内圈,17,顶件块,18,空心垫板,19,顶杆,播放动画,。