《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》第6章冷擠壓工藝與模具設(shè)計(jì)

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1、http:/ 學(xué)時(shí)）n教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：n冷擠壓是壓力加工的范疇，其加工毛坯與沖裁、彎曲、拉深冷擠壓是壓力加工的范疇，其加工毛坯與沖裁、彎曲、拉深及各種成形工藝的板料毛坯有很大區(qū)別，其加工工藝及模具及各種成形工藝的板料毛坯有很大區(qū)別，其加工工藝及模具設(shè)計(jì)可以作為沖壓加工的一個(gè)獨(dú)立分支，但其加工過(guò)程、工設(shè)計(jì)可以作為沖壓加工的一個(gè)獨(dú)立分支，但其加工過(guò)程、工藝、模具、加工設(shè)備、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等與常規(guī)沖壓加工有很藝、模具、加工設(shè)備、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等與常規(guī)沖壓加工有很多相似之處。多相似之處。n教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：n本章主要學(xué)習(xí)冷擠壓加工的工藝特點(diǎn)、冷擠壓的方本章主要學(xué)習(xí)冷擠壓加工的工藝特點(diǎn)、冷

2、擠壓的方式、冷擠壓模具的設(shè)計(jì)要求和冷擠壓模具的基本結(jié)式、冷擠壓模具的設(shè)計(jì)要求和冷擠壓模具的基本結(jié)構(gòu)；了解冷擠壓時(shí)的金屬流動(dòng)特點(diǎn)和冷擠壓毛坯的構(gòu)；了解冷擠壓時(shí)的金屬流動(dòng)特點(diǎn)和冷擠壓毛坯的預(yù)處理方法；了解冷擠壓的基本工藝計(jì)算方法。預(yù)處理方法；了解冷擠壓的基本工藝計(jì)算方法。n案例導(dǎo)入：案例導(dǎo)入：n下列各圖所示零件的工作負(fù)荷很大，要求有極高的強(qiáng)度和韌下列各圖所示零件的工作負(fù)荷很大，要求有極高的強(qiáng)度和韌性，用切削工藝加工會(huì)將材料中的纖維組織切斷，對(duì)材料的性，用切削工藝加工會(huì)將材料中的纖維組織切斷，對(duì)材料的強(qiáng)度和韌性有一定的影響，而且材料利用率較低，改用冷沖強(qiáng)度和韌性有一定的影響，而且材料利用率較低，改用

3、冷沖壓工藝加工，可以直接制造出高精度的零件或切削量很小的壓工藝加工，可以直接制造出高精度的零件或切削量很小的零件毛坯，在材料的內(nèi)部還能形成更高強(qiáng)度的纖維組織，大零件毛坯，在材料的內(nèi)部還能形成更高強(qiáng)度的纖維組織，大大提高材料的綜合性能，而且能夠最大限度地節(jié)約原材料和大提高材料的綜合性能，而且能夠最大限度地節(jié)約原材料和能源。冷沖壓加工是一種少切削或無(wú)切削而使金屬成形的塑能源。冷沖壓加工是一種少切削或無(wú)切削而使金屬成形的塑性加工工藝。性加工工藝。冷擠壓汽車零件 冷擠壓花鍵 冷擠壓高強(qiáng)度螺母 冷擠壓高強(qiáng)度螺栓 n6.1 冷擠壓的主要特點(diǎn)冷擠壓的主要特點(diǎn) n6.2 冷擠壓工藝的分類冷擠壓工藝的分類 n6

4、.3 冷擠壓的變形分析冷擠壓的變形分析 n6.4 冷擠壓材料冷擠壓材料 n6.5 冷擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性冷擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 n6.6 冷冷 擠擠 壓壓 力力 n6.7 冷擠壓模具冷擠壓模具 n冷擠壓是指坯料在冷態(tài)冷擠壓是指坯料在冷態(tài)(變形溫度低于再結(jié)晶溫度，通常是指常溫變形溫度低于再結(jié)晶溫度，通常是指常溫)下，通過(guò)強(qiáng)大的壓力使放入模具型下，通過(guò)強(qiáng)大的壓力使放入模具型腔內(nèi)的金屬毛坯發(fā)生塑性變形，充滿型腔或從模具型腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及一定力腔內(nèi)的金屬毛坯發(fā)生塑性變形，充滿型腔或從模具型腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及一定力學(xué)性能的制品的塑性成形方法。冷擠壓是精密塑性體積成形技術(shù)

5、中的一個(gè)重要組成部分，是一種高精學(xué)性能的制品的塑性成形方法。冷擠壓是精密塑性體積成形技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，是一種高精度、高效率、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)模化生產(chǎn)中。與熱鍛、溫鍛工度、高效率、優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。與熱鍛、溫鍛工藝相比，可以節(jié)材藝相比，可以節(jié)材30%50%，節(jié)能，節(jié)能40%80%，而且能夠提高鍛件質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境。，而且能夠提高鍛件質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境。n(1)在冷態(tài)下擠壓成形，擠壓件質(zhì)量好，精度高，表面粗糙度值小，一般尺寸精度可以達(dá)到在冷態(tài)下擠壓成形，擠壓件質(zhì)量好，精度高，表面粗糙度值小，一般尺寸精度可以達(dá)到

6、IT8IT9，表面粗糙度可達(dá)，表面粗糙度可達(dá)Ra3.20.4m；冷擠壓后材料產(chǎn)生冷作硬化，零件內(nèi)部的纖維組織連續(xù)，；冷擠壓后材料產(chǎn)生冷作硬化，零件內(nèi)部的纖維組織連續(xù)，基本沿零件外形分布而不被切斷，零件的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原材料的強(qiáng)度；合理的冷擠壓工藝還可使零件表基本沿零件外形分布而不被切斷，零件的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原材料的強(qiáng)度；合理的冷擠壓工藝還可使零件表面形成壓應(yīng)力，從而提高疲勞強(qiáng)度；但冷擠壓零件的塑性、沖擊韌性變差，而且零件的殘余應(yīng)力大，面形成壓應(yīng)力，從而提高疲勞強(qiáng)度；但冷擠壓零件的塑性、沖擊韌性變差，而且零件的殘余應(yīng)力大，容易引起零件變形和耐腐蝕性的降低容易引起零件變形和耐腐蝕性的降低(產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生

7、應(yīng)力腐蝕)。n(2)冷擠壓工件切削量少甚至不用切削，屬少切削或無(wú)切削加工，材料利用率及生產(chǎn)效率都較高，冷擠壓工件切削量少甚至不用切削，屬少切削或無(wú)切削加工，材料利用率及生產(chǎn)效率都較高，用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件，能使生產(chǎn)效率提高幾倍、幾十倍甚至上百倍，生產(chǎn)過(guò)程容易實(shí)用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件，能使生產(chǎn)效率提高幾倍、幾十倍甚至上百倍，生產(chǎn)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；但冷擠壓的模具成本高，一般只適用于大批量生產(chǎn)的零件?，F(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；但冷擠壓的模具成本高，一般只適用于大批量生產(chǎn)的零件。n(3)冷擠壓加工的變形抗力很大，擠壓鋼鐵材料時(shí)單位擠壓力可能高達(dá)冷擠壓加工的變形抗力很大，擠壓鋼鐵

8、材料時(shí)單位擠壓力可能高達(dá)2000MPa以上，接近甚至以上，接近甚至超過(guò)模具材料的抗壓強(qiáng)度，因此模具材料需要具有極高的強(qiáng)度、足夠的沖擊韌性和耐磨性；金屬毛坯超過(guò)模具材料的抗壓強(qiáng)度，因此模具材料需要具有極高的強(qiáng)度、足夠的沖擊韌性和耐磨性；金屬毛坯在模具中強(qiáng)烈的塑性變形，會(huì)使模具溫度升高至在模具中強(qiáng)烈的塑性變形，會(huì)使模具溫度升高至250300，因此模具材料需要一定的回火穩(wěn)定性；，因此模具材料需要一定的回火穩(wěn)定性；冷擠壓加工的變形抗力大，不宜用于高強(qiáng)度材料加工。冷擠壓加工的變形抗力大，不宜用于高強(qiáng)度材料加工。n(4)冷擠壓時(shí)材料在冷態(tài)下發(fā)生塑性變形，應(yīng)選用組織致密和雜質(zhì)少的材料，避免加工過(guò)程過(guò)多的冷擠

9、壓時(shí)材料在冷態(tài)下發(fā)生塑性變形，應(yīng)選用組織致密和雜質(zhì)少的材料，避免加工過(guò)程過(guò)多的中間退火；冷擠壓件一般都不進(jìn)行精加工，所以必須選用精度高的坯料；在冷擠壓加工前，毛坯常進(jìn)中間退火；冷擠壓件一般都不進(jìn)行精加工，所以必須選用精度高的坯料；在冷擠壓加工前，毛坯常進(jìn)行軟化退火和表面磷化等潤(rùn)滑處理。行軟化退火和表面磷化等潤(rùn)滑處理。n(5)冷擠壓的適用范圍廣，既可擠壓塑性良好的銅、鋁等材料，又可擠壓采用鍛造等方法較難加工冷擠壓的適用范圍廣，既可擠壓塑性良好的銅、鋁等材料，又可擠壓采用鍛造等方法較難加工的一些金屬的一些金屬(因金屬處于強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，能充分提高金屬坯料的塑性因金屬處于強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，

10、能充分提高金屬坯料的塑性)；既可以生產(chǎn)截面形狀；既可以生產(chǎn)截面形狀簡(jiǎn)單的管、棒等型材，又可生產(chǎn)截面極其復(fù)雜的或具有深孔、薄壁以及變截面的零件。簡(jiǎn)單的管、棒等型材，又可生產(chǎn)截面極其復(fù)雜的或具有深孔、薄壁以及變截面的零件。n根據(jù)被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向的關(guān)系可將冷擠壓分為以下幾種。根據(jù)被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向的關(guān)系可將冷擠壓分為以下幾種。n(1)正擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相同，如圖正擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相同，如圖6-1所示。所示。n(2)反擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相反，如圖反擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相反，如圖6-2所示。所示。n(3)復(fù)合擠壓：一

11、部分被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相同，一部分與復(fù)合擠壓：一部分被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相同，一部分與加壓方向相反，如圖加壓方向相反，如圖6-3(a)所示。所示。n(4)徑向擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相垂直，金屬在模具中徑向擠壓：被擠金屬的流動(dòng)方向與加壓方向相垂直，金屬在模具中作徑向流動(dòng)，如圖作徑向流動(dòng)，如圖6-3(b)所示。所示。n(5)減徑擠壓：也稱減徑擠壓：也稱“開(kāi)式擠壓開(kāi)式擠壓”或或“無(wú)約束正擠壓無(wú)約束正擠壓”，是一種變形程，是一種變形程度較小的正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減，這種擠壓主要用于制造直度較小的正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減，這種擠壓主要用于制造直徑差不大的階梯軸

12、類擠壓件以及作為深孔薄壁杯形件的修整工序，如圖徑差不大的階梯軸類擠壓件以及作為深孔薄壁杯形件的修整工序，如圖6-4所示。所示。圖6-1 正擠壓 圖6-2 反擠壓(a)(b)圖6-3 復(fù)合擠壓與徑向擠壓 圖6-4 減徑擠壓 u6.3.1 冷擠壓的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)冷擠壓的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) u6.3.2 冷擠壓的變形程度冷擠壓的變形程度 n1.正擠壓正擠壓n正擠壓時(shí)坯料大致分為正擠壓時(shí)坯料大致分為4個(gè)區(qū)：待變形區(qū)個(gè)區(qū)：待變形區(qū)1、變形區(qū)、變形區(qū)2、死區(qū)、死區(qū)3、已變形區(qū)、已變形區(qū)4。因?yàn)樽冃螀^(qū)始終處于凹?？卓诟浇?，只要。因?yàn)樽冃螀^(qū)始終處于凹模孔口附近，只要壓余的厚度不小于變形區(qū)的高度，變形區(qū)的大小、位置

13、都不壓余的厚度不小于變形區(qū)的高度，變形區(qū)的大小、位置都不變，所以正擠壓變形屬于穩(wěn)定變形。擠壓時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力狀變，所以正擠壓變形屬于穩(wěn)定變形。擠壓時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)是三向受壓，其應(yīng)變狀態(tài)是兩向收縮、一向伸長(zhǎng)，如圖態(tài)是三向受壓，其應(yīng)變狀態(tài)是兩向收縮、一向伸長(zhǎng)，如圖6-5所示。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓和空心件正擠壓兩種。所示。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓和空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、芯正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、芯軸、管子和彈殼等。軸、管子和彈殼等。圖6-5 正擠壓變形的分區(qū)及變形區(qū)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)圖 n正擠壓實(shí)心件的金屬流動(dòng)網(wǎng)格圖如圖正擠壓實(shí)

14、心件的金屬流動(dòng)網(wǎng)格圖如圖6-6所示。在理想狀態(tài)下，擠出的所示。在理想狀態(tài)下，擠出的材料的變形情況如圖材料的變形情況如圖6-6(b)所示，屬于均勻無(wú)剪切的理想變形。但在實(shí)所示，屬于均勻無(wú)剪切的理想變形。但在實(shí)際上由于受工件形狀、外部摩擦、變形程度等因素的影響，坯料的邊緣際上由于受工件形狀、外部摩擦、變形程度等因素的影響，坯料的邊緣接近凹?？卓跁r(shí)才發(fā)生變形，如圖接近凹?？卓跁r(shí)才發(fā)生變形，如圖6-6(c)所示。變形主要集中在模具孔所示。變形主要集中在模具孔口附近，處于凹模下底面轉(zhuǎn)角處的小部分金屬很難變形或停留不動(dòng)，被口附近，處于凹模下底面轉(zhuǎn)角處的小部分金屬很難變形或停留不動(dòng)，被稱之為死區(qū)。死區(qū)的大小

15、與摩擦、凹模錐角、變形程度有關(guān)。在實(shí)際生稱之為死區(qū)。死區(qū)的大小與摩擦、凹模錐角、變形程度有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中，潤(rùn)滑條件達(dá)不到理想的情況，因而，毛坯與金屬表面之間的摩擦產(chǎn)中，潤(rùn)滑條件達(dá)不到理想的情況，因而，毛坯與金屬表面之間的摩擦?xí)棺冃尾痪鶆虻某潭燃觿?，如圖會(huì)使變形不均勻的程度加劇，如圖6-6(d)所示。其表現(xiàn)是網(wǎng)格歪扭得更所示。其表現(xiàn)是網(wǎng)格歪扭得更嚴(yán)重，死區(qū)也相應(yīng)比較大。嚴(yán)重，死區(qū)也相應(yīng)比較大。n2.反擠壓反擠壓n如圖如圖6-7(a)所示為高度大于直徑的毛坯反擠壓。在穩(wěn)定變所示為高度大于直徑的毛坯反擠壓。在穩(wěn)定變形中，形中，區(qū)為不參與變形的粘滯區(qū)區(qū)為不參與變形的粘滯區(qū)(死區(qū)死區(qū))，區(qū)為強(qiáng)烈變形

16、區(qū)為強(qiáng)烈變形區(qū)，區(qū)，區(qū)為已變形區(qū)，該區(qū)材料不再繼續(xù)變形，僅以剛性平區(qū)為已變形區(qū)，該區(qū)材料不再繼續(xù)變形，僅以剛性平移的形式向上移動(dòng)，如圖移的形式向上移動(dòng)，如圖6-7(b)所示。當(dāng)?shù)撞亢穸葴p小到所示。當(dāng)?shù)撞亢穸葴p小到一定值時(shí)，底部的全部材料都向外側(cè)流動(dòng)，產(chǎn)生如圖一定值時(shí)，底部的全部材料都向外側(cè)流動(dòng)，產(chǎn)生如圖6-7(c)所示的非穩(wěn)定變形狀態(tài)。反擠壓法可以制造各種斷面形狀的所示的非穩(wěn)定變形狀態(tài)。反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬(wàn)向節(jié)、軸承套等。杯形件，如儀表罩殼、萬(wàn)向節(jié)、軸承套等。n3.復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓n復(fù)合擠壓是正擠壓和反擠壓的組合。復(fù)合擠壓存在復(fù)合擠壓是正擠壓和反擠壓的組合。復(fù)合

17、擠壓存在向不同出口擠出的流動(dòng)的分界面向不同出口擠出的流動(dòng)的分界面(分流面分流面)。分流面。分流面位置影響兩端金屬的相對(duì)擠出量，但由于受到零件位置影響兩端金屬的相對(duì)擠出量，但由于受到零件形狀及變形條件形狀及變形條件(如模具結(jié)構(gòu)、摩擦與潤(rùn)滑等如模具結(jié)構(gòu)、摩擦與潤(rùn)滑等)的影的影響，分流面較難確定具體位置。圖響，分流面較難確定具體位置。圖6-8為復(fù)合擠壓為復(fù)合擠壓的變形網(wǎng)格示意圖，此法可以制造雙杯類零件、杯的變形網(wǎng)格示意圖，此法可以制造雙杯類零件、杯桿類零件和桿類零件。桿類零件和桿類零件。n2.冷擠壓的極限變形程度冷擠壓的極限變形程度n極限變形程度是指冷擠壓時(shí)，在模具強(qiáng)度允許的條件下一次擠壓所能達(dá)極限

18、變形程度是指冷擠壓時(shí)，在模具強(qiáng)度允許的條件下一次擠壓所能達(dá)到的最大變形程度。圖到的最大變形程度。圖6-9為正擠壓時(shí)毛坯材料硬度與極限變形程度的為正擠壓時(shí)毛坯材料硬度與極限變形程度的關(guān)系。曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其試驗(yàn)條件是：毛坯的相對(duì)高度關(guān)系。曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其試驗(yàn)條件是：毛坯的相對(duì)高度 h0/d0=1，毛坯經(jīng)退火軟化、表面磷皂化處理。各種常見(jiàn)金屬材料一次擠壓的極限毛坯經(jīng)退火軟化、表面磷皂化處理。各種常見(jiàn)金屬材料一次擠壓的極限變形程度值見(jiàn)表變形程度值見(jiàn)表6-1。其他材料及其他擠壓方法的極限變形程度請(qǐng)查閱。其他材料及其他擠壓方法的極限變形程度請(qǐng)查閱有關(guān)資料。有關(guān)資料。n3.影響冷擠壓極限變形程度的因素影

19、響冷擠壓極限變形程度的因素n影響冷擠壓極限變形程度的因素首先是模具的強(qiáng)度和使用壽命。冷擠壓時(shí)坯料影響冷擠壓極限變形程度的因素首先是模具的強(qiáng)度和使用壽命。冷擠壓時(shí)坯料在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，這種狀態(tài)下的金屬塑性極好，如果不是受在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，這種狀態(tài)下的金屬塑性極好，如果不是受模具強(qiáng)度的限制，塑性變形可以達(dá)到很大的變形程度。如擠壓低強(qiáng)度的有色金模具強(qiáng)度的限制，塑性變形可以達(dá)到很大的變形程度。如擠壓低強(qiáng)度的有色金屬，其變形程度可以高達(dá)屬，其變形程度可以高達(dá)99%。但坯料的變形程度很大時(shí)，所需的擠壓力也很。但坯料的變形程度很大時(shí)，所需的擠壓力也很大，模具也要承受強(qiáng)大的擠壓力。

20、如果模具所受的擠壓力超過(guò)其許可范圍，則大，模具也要承受強(qiáng)大的擠壓力。如果模具所受的擠壓力超過(guò)其許可范圍，則模具也會(huì)過(guò)早磨損甚至破壞。所以，冷擠壓的極限變形程度實(shí)際上受到模具的模具也會(huì)過(guò)早磨損甚至破壞。所以，冷擠壓的極限變形程度實(shí)際上受到模具的強(qiáng)度和使用壽命的限制?？梢哉f(shuō)，冷擠壓的極限變形程度實(shí)際上是指在模具強(qiáng)強(qiáng)度和使用壽命的限制?？梢哉f(shuō)，冷擠壓的極限變形程度實(shí)際上是指在模具強(qiáng)度允許和保持模具有一定使用壽命的條件下坯料一次擠壓所能達(dá)到的最大變形度允許和保持模具有一定使用壽命的條件下坯料一次擠壓所能達(dá)到的最大變形程度。其次是擠壓金屬材料的性質(zhì)。被擠壓金屬的強(qiáng)度、硬度越大，單位擠壓程度。其次是擠壓金

21、屬材料的性質(zhì)。被擠壓金屬的強(qiáng)度、硬度越大，單位擠壓力越大，極限變形程度就越小；被擠壓金屬的硬化指數(shù)越大，極限變形程度也力越大，極限變形程度就越小；被擠壓金屬的硬化指數(shù)越大，極限變形程度也越小。第三是擠壓方式。正擠壓的單位擠壓力小于反擠壓，因此正擠壓的極限越小。第三是擠壓方式。正擠壓的單位擠壓力小于反擠壓，因此正擠壓的極限變形程度大于反擠壓。第四是模具的幾何形狀。合理的模具幾何形狀變形程度大于反擠壓。第四是模具的幾何形狀。合理的模具幾何形狀(如正擠壓如正擠壓時(shí)合理的凹模中心角、反擠壓時(shí)合理的凸模端部錐角等時(shí)合理的凹模中心角、反擠壓時(shí)合理的凸模端部錐角等)，可以降低單位擠壓力，可以降低單位擠壓力，

22、從而提高極限變形程度。除此之外，坯料的表面處理與潤(rùn)滑狀態(tài)等對(duì)極限變形從而提高極限變形程度。除此之外，坯料的表面處理與潤(rùn)滑狀態(tài)等對(duì)極限變形程度有影響，良好的表面特性與潤(rùn)滑條件也能提高極限變形程度。程度有影響，良好的表面特性與潤(rùn)滑條件也能提高極限變形程度。圖6-9 黑色金屬正擠壓的極限變形程度 u6.4.1 常用冷擠壓材料常用冷擠壓材料 u6.4.2 冷擠壓工藝對(duì)毛坯的質(zhì)量要求冷擠壓工藝對(duì)毛坯的質(zhì)量要求 u6.4.3 冷擠壓毛坯的準(zhǔn)備冷擠壓毛坯的準(zhǔn)備 n冷擠壓時(shí)，金屬材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，含硫、磷等雜冷擠壓時(shí)，金屬材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，含硫、磷等雜質(zhì)越少質(zhì)越少(碳素鋼中

23、的硫會(huì)造成鋼的熱脆性，磷會(huì)造成鋼的冷脆性碳素鋼中的硫會(huì)造成鋼的熱脆性，磷會(huì)造成鋼的冷脆性)，冷作，冷作硬化敏感性越弱，則對(duì)冷擠壓越有利，其擠壓工藝性越好。硬化敏感性越弱，則對(duì)冷擠壓越有利，其擠壓工藝性越好。n目前可供冷擠壓的常用金屬材料有：鉛、錫、銀、純鋁目前可供冷擠壓的常用金屬材料有：鉛、錫、銀、純鋁(L1L5)、鋁合、鋁合金金(LF21、LY11、LY12、LD10等等)、紫銅與無(wú)氧銅、紫銅與無(wú)氧銅(T1、T2、T3、TU1、TU2等等)、黃銅、黃銅(H62、H68等等)、錫青銅、錫青銅(QSn6.5-0.1等等)、鎳、鎳(N1、N2等等)、鋅及鋅鎘合金、純鐵、碳素鋼、鋅及鋅鎘合金、純鐵、

24、碳素鋼(Q195、Q215、Q235、Q255、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50號(hào)鋼等號(hào)鋼等)、低、低合金鋼合金鋼(15Cr、20Cr、20MnB、16Mn、30CrMnSiA、12CrNiTi、35CrMnSi等等)和不銹鋼和不銹鋼(1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti等等)。此外，對(duì)。此外，對(duì)于鈦和某些鈦合金、鉭、鋯合金等也可進(jìn)行冷擠壓，甚至對(duì)強(qiáng)度和硬度于鈦和某些鈦合金、鉭、鋯合金等也可進(jìn)行冷擠壓，甚至對(duì)強(qiáng)度和硬度均較高的軸承鋼均較高的軸承鋼GCr9、GCr15及高速鋼及高速鋼W6Mo5Cr4V2也可進(jìn)行一定也可進(jìn)行一定變形量的冷擠壓加工。變形量的冷擠壓加

25、工。n冷擠壓用毛坯表面應(yīng)保持光潔，不能有裂紋、折疊等缺陷。否則，經(jīng)擠壓后將冷擠壓用毛坯表面應(yīng)保持光潔，不能有裂紋、折疊等缺陷。否則，經(jīng)擠壓后將使上述缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致擠壓件報(bào)廢。一般要求毛坯表面粗糙度在使上述缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致擠壓件報(bào)廢。一般要求毛坯表面粗糙度在Ra6.3m以下。表面越光潔，成形質(zhì)量就越高。以下。表面越光潔，成形質(zhì)量就越高。n毛坯的幾何形狀盡可能對(duì)稱、規(guī)則，且兩端面要保持平行。否則在單位壓力很毛坯的幾何形狀盡可能對(duì)稱、規(guī)則，且兩端面要保持平行。否則在單位壓力很大時(shí)，凸?？赡軙?huì)因受力不均而折斷。在實(shí)際生產(chǎn)中毛坯的形狀常采用如圖大時(shí)，凸?？赡軙?huì)因受力不均而折斷。在實(shí)際生產(chǎn)中毛坯

26、的形狀常采用如圖6-10所示的所示的4種。實(shí)心毛坯和空心環(huán)狀毛坯，如圖種。實(shí)心毛坯和空心環(huán)狀毛坯，如圖6-10(a)、(b)所示，適用于正所示，適用于正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓；如圖擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓；如圖6-10(c)、(d)所示的兩種毛坯是經(jīng)所示的兩種毛坯是經(jīng)反擠壓預(yù)成形制成的，主要用于空心件正擠壓，特殊情況下可用于徑向擠壓和反擠壓預(yù)成形制成的，主要用于空心件正擠壓，特殊情況下可用于徑向擠壓和反擠壓。反擠壓。n毛坯的外形尺寸是根據(jù)擠壓前后體積不變條件計(jì)算的。如果冷擠壓后還要進(jìn)行毛坯的外形尺寸是根據(jù)擠壓前后體積不變條件計(jì)算的。如果冷擠壓后還要進(jìn)行切削加工，則計(jì)算毛坯體積

27、還應(yīng)加上修正余量，修正余量的體積一般為冷擠壓切削加工，則計(jì)算毛坯體積還應(yīng)加上修正余量，修正余量的體積一般為冷擠壓件體積的件體積的3%5%。毛坯外徑一般取比凹模尺寸小。毛坯外徑一般取比凹模尺寸小 0.10.2mm，以便毛坯放，以便毛坯放入凹模；同理，毛坯內(nèi)徑一般比零件內(nèi)孔入凹模；同理，毛坯內(nèi)徑一般比零件內(nèi)孔(或芯棒或芯棒)大大0.10.2mm，但當(dāng)工件內(nèi)，但當(dāng)工件內(nèi)孔精度要求很高時(shí)，毛坯內(nèi)徑一般取比擠壓件孔徑小孔精度要求很高時(shí)，毛坯內(nèi)徑一般取比擠壓件孔徑小0.010.05mm。n1.下料下料n毛坯的下料方法有很多種，應(yīng)該根據(jù)坯料形狀、精度要求、材料的利用率及生毛坯的下料方法有很多種，應(yīng)該根據(jù)坯料

28、形狀、精度要求、材料的利用率及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素進(jìn)行選擇。板形坯料主要用沖壓分離產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素進(jìn)行選擇。板形坯料主要用沖壓分離(沖裁或精沖沖裁或精沖)方方法，棒料主要用剪切、切割等方法來(lái)下料。法，棒料主要用剪切、切割等方法來(lái)下料。n(1)切削。在批量不大時(shí)常用車削、銑削、鋸切法加工擠壓毛坯。其優(yōu)點(diǎn)是得切削。在批量不大時(shí)常用車削、銑削、鋸切法加工擠壓毛坯。其優(yōu)點(diǎn)是得到的毛坯形狀規(guī)則、精度較高，但生產(chǎn)效率較低到的毛坯形狀規(guī)則、精度較高，但生產(chǎn)效率較低(除高速帶鋸鋸切外除高速帶鋸鋸切外)。n(2)剪切。剪切下料是在專用的棒料剪切機(jī)或沖剪機(jī)上進(jìn)行的，也可以采用剪剪切。剪切下料是在專用的棒

29、料剪切機(jī)或沖剪機(jī)上進(jìn)行的，也可以采用剪切模在普通壓力機(jī)上進(jìn)行。普通的棒料剪切法下料，是在沖床上進(jìn)行的，生產(chǎn)切模在普通壓力機(jī)上進(jìn)行。普通的棒料剪切法下料，是在沖床上進(jìn)行的，生產(chǎn)效率高，材料的利用率高，缺點(diǎn)是毛坯斷面有塌角和斷裂面，這會(huì)影響到擠壓效率高，材料的利用率高，缺點(diǎn)是毛坯斷面有塌角和斷裂面，這會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。件的表面質(zhì)量。n(3)沖裁。對(duì)于板形坯料，宜用沖裁的方法加工，生產(chǎn)效率高，毛坯平直，但沖裁。對(duì)于板形坯料，宜用沖裁的方法加工，生產(chǎn)效率高，毛坯平直，但原材料的利用率較低，因?yàn)闆_裁時(shí)有原材料的利用率較低，因?yàn)闆_裁時(shí)有“搭邊搭邊”浪費(fèi)。普通沖裁的落料件有缺陷，浪費(fèi)。普通沖裁的落料

30、件有缺陷，如斷面有粗糙的斷裂帶和毛刺，要求落料后要滾光毛刺，消除斷面缺陷，否則如斷面有粗糙的斷裂帶和毛刺，要求落料后要滾光毛刺，消除斷面缺陷，否則會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。用小間隙圓角凹模沖裁可以得到精度較高的毛坯，會(huì)影響到擠壓件的表面質(zhì)量。用小間隙圓角凹模沖裁可以得到精度較高的毛坯，常用于有色金屬擠壓毛坯的加工。常用于有色金屬擠壓毛坯的加工。n2.毛坯的軟化和表面處理毛坯的軟化和表面處理n冷擠壓毛坯在擠壓之前及工序之間，大部分都需要進(jìn)行軟化熱處理，目冷擠壓毛坯在擠壓之前及工序之間，大部分都需要進(jìn)行軟化熱處理，目的是降低毛坯的硬度和強(qiáng)度，提高塑性，獲得適合于冷擠壓的金相組織，的是降低毛坯的硬度

31、和強(qiáng)度，提高塑性，獲得適合于冷擠壓的金相組織，以利于冷擠壓變形的進(jìn)行。以利于冷擠壓變形的進(jìn)行。n潤(rùn)滑對(duì)冷擠壓非常重要，擠壓時(shí)摩擦不僅影響到金屬的變形及擠壓件的潤(rùn)滑對(duì)冷擠壓非常重要，擠壓時(shí)摩擦不僅影響到金屬的變形及擠壓件的質(zhì)量，而且也直接影響到單位擠壓力的大小和模具的使用壽命，所以要質(zhì)量，而且也直接影響到單位擠壓力的大小和模具的使用壽命，所以要采用良好且可靠的潤(rùn)滑方法。潤(rùn)滑劑有液態(tài)的采用良好且可靠的潤(rùn)滑方法。潤(rùn)滑劑有液態(tài)的(如動(dòng)物油、植物油、礦如動(dòng)物油、植物油、礦物油等物油等)，也有固態(tài)的，也有固態(tài)的(如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鉬、石墨等如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鉬、石墨等)，它，它們可以單

32、獨(dú)使用，也可以混合使用。們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。n對(duì)于鋼的冷擠壓，其單位擠壓力很大對(duì)于鋼的冷擠壓，其單位擠壓力很大(可高達(dá)可高達(dá)2000MPa以上以上)，一般的，一般的涂刷潤(rùn)滑劑在強(qiáng)大的擠壓力作用下極易被擠掉，無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)，因此毛涂刷潤(rùn)滑劑在強(qiáng)大的擠壓力作用下極易被擠掉，無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)，因此毛坯的表面處理成了冷擠壓工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。坯的表面處理成了冷擠壓工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。n不同的材料需用不同的處理方法，使表面形成特殊的支承層。碳鋼和低合金鋼用磷化處理不同的材料需用不同的處理方法，使表面形成特殊的支承層。碳鋼和低合金鋼用磷化處理(將毛坯浸在磷酸鹽溶液中將毛坯浸在磷酸鹽溶液中)，使其

33、表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜。該薄膜由細(xì)小的片狀，使其表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜。該薄膜由細(xì)小的片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對(duì)潤(rùn)滑劑有吸附、貯存的作用，且磷酸鹽薄膜與鋼毛坯表面結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對(duì)潤(rùn)滑劑有吸附、貯存的作用，且磷酸鹽薄膜與鋼毛坯表面結(jié)合牢固，并有一定的塑性，能隨毛坯基體一起變形，而且它耐磨、耐熱。經(jīng)過(guò)磷化處理結(jié)合牢固，并有一定的塑性，能隨毛坯基體一起變形，而且它耐磨、耐熱。經(jīng)過(guò)磷化處理后的毛坯與模具間的摩擦阻力大大降低，毛坯表面與模具直接摩擦而引起的黏結(jié)現(xiàn)象也可后的毛坯與模具間的摩擦阻力大大降低，毛坯表面與模具直接摩擦而引起的黏結(jié)現(xiàn)象也可以避免，擠壓時(shí)的變形力大為降低

34、，擠壓件的表面質(zhì)量和模具的使用壽命則大大提高。以避免，擠壓時(shí)的變形力大為降低，擠壓件的表面質(zhì)量和模具的使用壽命則大大提高。n冷擠壓時(shí)碳素鋼的表面處理方法主要有：去除表面缺陷；清潔、去脂、洗滌；去除表面氧冷擠壓時(shí)碳素鋼的表面處理方法主要有：去除表面缺陷；清潔、去脂、洗滌；去除表面氧化層；磷化處理；潤(rùn)滑處理。前三項(xiàng)是為了改善毛坯的表面質(zhì)量，為后二項(xiàng)作好準(zhǔn)備?；瘜?；磷化處理；潤(rùn)滑處理。前三項(xiàng)是為了改善毛坯的表面質(zhì)量，為后二項(xiàng)作好準(zhǔn)備。n常用的磷化處理配方如下：氧化鋅常用的磷化處理配方如下：氧化鋅(ZnO)2030g，磷酸，磷酸(H3PO4)2230g，硝酸，硝酸(HNO3)3040g，碳酸鈉，碳酸鈉

35、(Na2CO3)46g，亞硝酸鈉，亞硝酸鈉(NaNO2)0.1 0.2g，水，水(H2O)1kg。混合配制后總酸度?；旌吓渲坪罂偹岫?070點(diǎn)，游離酸度點(diǎn)，游離酸度35點(diǎn)，處理溫度點(diǎn)，處理溫度4050；處理；處理時(shí)間時(shí)間1015分鐘。配制方法是先配制濃縮母液，再用分鐘。配制方法是先配制濃縮母液，再用10倍的水進(jìn)行稀釋。倍的水進(jìn)行稀釋。n碳鋼毛坯經(jīng)磷化處理后還需進(jìn)行潤(rùn)滑處理，潤(rùn)滑的方法較多，其中皂化就是一種最常用的碳鋼毛坯經(jīng)磷化處理后還需進(jìn)行潤(rùn)滑處理，潤(rùn)滑的方法較多，其中皂化就是一種最常用的方法。皂化處理是在硬脂酸鈉溶液中浸泡一段時(shí)間，使毛坯表面牢固地附上一層皂化層作方法。皂化處理是在硬脂酸鈉溶

36、液中浸泡一段時(shí)間，使毛坯表面牢固地附上一層皂化層作潤(rùn)滑劑。此外，采用機(jī)油添加適量的二硫化鉬作潤(rùn)滑劑，其潤(rùn)滑效果也很好。奧氏體不銹潤(rùn)滑劑。此外，采用機(jī)油添加適量的二硫化鉬作潤(rùn)滑劑，其潤(rùn)滑效果也很好。奧氏體不銹鋼鋼(1Cr18Ni9Ti)與磷酸鹽溶液不發(fā)生作用，應(yīng)采用草酸鹽進(jìn)行表面處理；硬鋁用氧化、與磷酸鹽溶液不發(fā)生作用，應(yīng)采用草酸鹽進(jìn)行表面處理；硬鋁用氧化、磷化或氟硅化處理；銅及銅合金毛坯用鈍化處理。這些表面處理方法與磷化處理一樣能使磷化或氟硅化處理；銅及銅合金毛坯用鈍化處理。這些表面處理方法與磷化處理一樣能使?jié)櫥行А⒖煽?。?rùn)滑更有效、可靠。n雖然磷化和皂化的方法有效性很好，但是操作工序多，

37、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，改用專門研制的高分雖然磷化和皂化的方法有效性很好，但是操作工序多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，改用專門研制的高分子涂劑及專用配方的潤(rùn)滑液也可以滿足冷擠壓工藝的要求。子涂劑及專用配方的潤(rùn)滑液也可以滿足冷擠壓工藝的要求。n冷擠壓件的形狀應(yīng)盡量有利于金屬的均勻變形，在冷擠壓件的形狀應(yīng)盡量有利于金屬的均勻變形，在擠出方向上流速一致。擠出方向上流速一致。n1.對(duì)稱性對(duì)稱性n冷擠壓件的形狀最好是軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，其次是對(duì)稱冷擠壓件的形狀最好是軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，其次是對(duì)稱的非旋轉(zhuǎn)體，如方形、矩形、正多邊形、齒形等，的非旋轉(zhuǎn)體，如方形、矩形、正多邊形、齒形等，如圖如圖6-11所示。冷擠壓件為非對(duì)稱形時(shí)，模具受側(cè)所示。冷擠

38、壓件為非對(duì)稱形時(shí)，模具受側(cè)向力作用，容易損壞。向力作用，容易損壞。圖6-11 對(duì)稱性 n2.斷面積差斷面積差n零件的不同斷面上，特別是相鄰斷面上的斷零件的不同斷面上，特別是相鄰斷面上的斷面積差設(shè)計(jì)得越小越有利。斷面積差較大的面積差設(shè)計(jì)得越小越有利。斷面積差較大的冷擠壓件，可以通過(guò)改變成形方法，增加變冷擠壓件，可以通過(guò)改變成形方法，增加變形工序來(lái)獲得，如圖形工序來(lái)獲得，如圖6-12所示。所示。n3.斷面過(guò)渡及圓角過(guò)渡斷面過(guò)渡及圓角過(guò)渡n冷擠壓件斷面有差別時(shí)，通常應(yīng)設(shè)計(jì)成從一個(gè)斷面冷擠壓件斷面有差別時(shí)，通常應(yīng)設(shè)計(jì)成從一個(gè)斷面緩慢地過(guò)渡到另一個(gè)斷面，避免斷面的急劇變化，緩慢地過(guò)渡到另一個(gè)斷面，避免斷

39、面的急劇變化，可用錐形面或中間臺(tái)階來(lái)逐步過(guò)渡，且過(guò)渡處要有可用錐形面或中間臺(tái)階來(lái)逐步過(guò)渡，且過(guò)渡處要有足夠大的圓角，如圖足夠大的圓角，如圖6-13所示。所示。圖6-13 斷面的合理過(guò)渡n4.斷面形狀斷面形狀n錐形件冷擠壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有害的水平分力，故冷擠壓時(shí)應(yīng)先冷擠加工成錐形件冷擠壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有害的水平分力，故冷擠壓時(shí)應(yīng)先冷擠加工成圓筒形，然后單獨(dú)鐓出外部錐體或切削加工出內(nèi)錐體；階梯形件適宜于圓筒形，然后單獨(dú)鐓出外部錐體或切削加工出內(nèi)錐體；階梯形件適宜于正擠壓或減徑擠壓，但差異很小的階梯冷擠壓則不經(jīng)濟(jì)，階梯之間的尺正擠壓或減徑擠壓，但差異很小的階梯冷擠壓則不經(jīng)濟(jì)，階梯之間的尺寸相差很小，最好擠成

40、大階梯形或簡(jiǎn)單空心件，然后切削出來(lái)；冷擠壓寸相差很小，最好擠成大階梯形或簡(jiǎn)單空心件，然后切削出來(lái)；冷擠壓直徑過(guò)小的孔或槽是很困難的，也是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)盡量避免，若零件要直徑過(guò)小的孔或槽是很困難的，也是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)盡量避免，若零件要求有小孔或窄槽，在冷擠壓時(shí)可以不考慮擠出，而在擠壓成形后，通過(guò)求有小孔或窄槽，在冷擠壓時(shí)可以不考慮擠出，而在擠壓成形后，通過(guò)鉆、銑或電火花加工等方法加工出來(lái)。鉆、銑或電火花加工等方法加工出來(lái)。n5.擠壓壓余厚度擠壓壓余厚度n擠壓的壓余厚度不宜過(guò)小，否則會(huì)使單位擠壓力急劇增大，并且容易產(chǎn)擠壓的壓余厚度不宜過(guò)小，否則會(huì)使單位擠壓力急劇增大，并且容易產(chǎn)生如縮孔等的擠壓缺陷。生

41、如縮孔等的擠壓缺陷。u6.6.1 影響擠壓力的主要因素影響擠壓力的主要因素 u6.6.2 冷擠壓力的確定和壓力機(jī)的選擇冷擠壓力的確定和壓力機(jī)的選擇 n冷擠壓時(shí)由于材料是在冷態(tài)下成形，而且變形量一般都很大，冷擠壓時(shí)由于材料是在冷態(tài)下成形，而且變形量一般都很大，擠壓過(guò)程中作用在模具上的單位壓力很大，尤其是鋼材等高擠壓過(guò)程中作用在模具上的單位壓力很大，尤其是鋼材等高強(qiáng)度材料的冷擠壓，擠壓力達(dá)到甚至超過(guò)強(qiáng)度材料的冷擠壓，擠壓力達(dá)到甚至超過(guò)2000MPa，此時(shí)，此時(shí)模具有開(kāi)裂破壞的可能，對(duì)壓力機(jī)也構(gòu)成威脅，因此冷擠壓模具有開(kāi)裂破壞的可能，對(duì)壓力機(jī)也構(gòu)成威脅，因此冷擠壓時(shí)要進(jìn)行擠壓力的計(jì)算。擠壓力的計(jì)算是

42、模具設(shè)計(jì)的重要依時(shí)要進(jìn)行擠壓力的計(jì)算。擠壓力的計(jì)算是模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，也是選擇擠壓設(shè)備的依據(jù)。據(jù)，也是選擇擠壓設(shè)備的依據(jù)。n影響單位擠壓力的因素很多，材料的力學(xué)性能、變形程度、變形速度、影響單位擠壓力的因素很多，材料的力學(xué)性能、變形程度、變形速度、毛坯的幾何形狀、模具的幾何形狀、摩擦與潤(rùn)滑、變形方式等都影響擠毛坯的幾何形狀、模具的幾何形狀、摩擦與潤(rùn)滑、變形方式等都影響擠壓力。壓力。n1.擠壓金屬的力學(xué)性能擠壓金屬的力學(xué)性能n強(qiáng)度指標(biāo)和硬化指數(shù)越大，材料變形抗力也越大；鋼的含碳量越高，其強(qiáng)度指標(biāo)和硬化指數(shù)越大，材料變形抗力也越大；鋼的含碳量越高，其變形抗力越大；金屬材料純度越高，其變形抗力越小

43、。變形抗力越大；金屬材料純度越高，其變形抗力越小。n2.變形程度變形程度n正擠壓?jiǎn)挝粔毫﹄S變形程度的增加而增加；反擠壓?jiǎn)挝粔毫ο冉岛笊?，正擠壓?jiǎn)挝粔毫﹄S變形程度的增加而增加；反擠壓?jiǎn)挝粔毫ο冉岛笊?，在斷面縮減率達(dá)在斷面縮減率達(dá)40%50%時(shí)單位壓力最低，當(dāng)斷面收縮率大于時(shí)單位壓力最低，當(dāng)斷面收縮率大于50%時(shí)，單位壓力將隨變形程度的增加而增加，如圖時(shí)，單位壓力將隨變形程度的增加而增加，如圖6-14所示。所示。圖6-14 變形程度與單位擠壓力的關(guān)系 n3.模具的幾何形狀模具的幾何形狀n模具的幾何形狀對(duì)單位擠壓力影響較大，影響最顯著的是正擠壓時(shí)的凹模錐角模具的幾何形狀對(duì)單位擠壓力影響較大，影響最顯

44、著的是正擠壓時(shí)的凹模錐角和反擠壓時(shí)凸模的形狀。擠壓力最小的正擠壓凹模合理錐角為和反擠壓時(shí)凸模的形狀。擠壓力最小的正擠壓凹模合理錐角為=(4066)。但是，在生產(chǎn)實(shí)際中較多使用但是，在生產(chǎn)實(shí)際中較多使用=(90 126)，因?yàn)榘寄ｅF角較小時(shí)、擠壓，因?yàn)榘寄ｅF角較小時(shí)、擠壓件的錐角部位加長(zhǎng)，造成擠后的切削余量增多，浪費(fèi)工時(shí)也浪費(fèi)材料。但錐角件的錐角部位加長(zhǎng)，造成擠后的切削余量增多，浪費(fèi)工時(shí)也浪費(fèi)材料。但錐角過(guò)大，又會(huì)導(dǎo)致擠壓變形的死區(qū)加大。另外，凹模的工作帶長(zhǎng)度一般為過(guò)大，又會(huì)導(dǎo)致擠壓變形的死區(qū)加大。另外，凹模的工作帶長(zhǎng)度一般為24mm，過(guò)渡部分均用圓角連接。反擠壓時(shí)凸模的形狀對(duì)反擠壓?jiǎn)挝粔毫σ玻?/p>

45、過(guò)渡部分均用圓角連接。反擠壓時(shí)凸模的形狀對(duì)反擠壓?jiǎn)挝粔毫σ灿忻黠@的影響，在其他條件相同的情況下，頭部為半球形的凸模比有錐度的錐有明顯的影響，在其他條件相同的情況下，頭部為半球形的凸模比有錐度的錐臺(tái)式凸模單位擠壓力要??；錐度小的錐臺(tái)式凸模又比錐度大的錐臺(tái)式凸模單位臺(tái)式凸模單位擠壓力要??；錐度小的錐臺(tái)式凸模又比錐度大的錐臺(tái)式凸模單位擠壓力要?。黄降资酵鼓５膯挝粩D壓力最大。擠壓力要??；平底式凸模的單位擠壓力最大。n4.坯料的相對(duì)高度坯料的相對(duì)高度n坯料的相對(duì)高度坯料的相對(duì)高度h0/d0反映了工件與模具之間的摩擦阻力關(guān)系。一般正擠壓時(shí)，反映了工件與模具之間的摩擦阻力關(guān)系。一般正擠壓時(shí)，隨著坯料相對(duì)高度

46、的增加單位擠壓力也增大；反擠壓時(shí)，若隨著坯料相對(duì)高度的增加單位擠壓力也增大；反擠壓時(shí)，若h0/d01，則單位，則單位擠壓力隨相對(duì)高度的增大而增加，若擠壓力隨相對(duì)高度的增大而增加，若 h0/d01，則單位擠壓力不再隨相對(duì)高，則單位擠壓力不再隨相對(duì)高度的增加而增大，而是基本保持不變。度的增加而增大，而是基本保持不變。n5.變形方式變形方式n某些零件的成形加工，往往可以采用多種不同的擠壓方式，某些零件的成形加工，往往可以采用多種不同的擠壓方式，而且不同的方式其擠壓力也不同。例如桿形件，既可以采用而且不同的方式其擠壓力也不同。例如桿形件，既可以采用正擠壓成形，也可采用反擠壓成形。從減小擠壓力正擠壓成形

47、，也可采用反擠壓成形。從減小擠壓力(并非單并非單位擠壓力位擠壓力)角度出發(fā)，桿形件以采用反擠壓為宜角度出發(fā)，桿形件以采用反擠壓為宜(摩擦阻力更摩擦阻力更小小)。但實(shí)際多采用正擠壓，因?yàn)槠渖a(chǎn)操作方便。但實(shí)際多采用正擠壓，因?yàn)槠渖a(chǎn)操作方便。n6.潤(rùn)滑潤(rùn)滑n摩擦越大，單位擠壓力越大，因此，生產(chǎn)實(shí)際中大都采用較摩擦越大，單位擠壓力越大，因此，生產(chǎn)實(shí)際中大都采用較好的潤(rùn)滑方法。良好、可靠的潤(rùn)滑可以有效地減小擠壓力。好的潤(rùn)滑方法。良好、可靠的潤(rùn)滑可以有效地減小擠壓力。n確定冷擠壓力的方法很多，但要精確計(jì)算冷擠壓力的大小目前還沒(méi)有完善的理論基礎(chǔ)及計(jì)確定冷擠壓力的方法很多，但要精確計(jì)算冷擠壓力的大小目前還

48、沒(méi)有完善的理論基礎(chǔ)及計(jì)算公式。目前常用的有近似計(jì)算法和圖算法等，其中以圖算法較為簡(jiǎn)便。圖算法是假設(shè)擠算公式。目前常用的有近似計(jì)算法和圖算法等，其中以圖算法較為簡(jiǎn)便。圖算法是假設(shè)擠壓變形過(guò)程接近于一個(gè)均衡的變形過(guò)程，并且是在毛坯經(jīng)過(guò)退火軟化、表面磷化和潤(rùn)滑處壓變形過(guò)程接近于一個(gè)均衡的變形過(guò)程，并且是在毛坯經(jīng)過(guò)退火軟化、表面磷化和潤(rùn)滑處理的條件下建立的。圖算法考慮到擠壓件的形狀、擠壓方式、材料性能、變形程度、模具理的條件下建立的。圖算法考慮到擠壓件的形狀、擠壓方式、材料性能、變形程度、模具工作部分的幾何形狀、毛坯的相對(duì)高度等主要因素的影響。限于篇幅這里不作詳細(xì)介紹，工作部分的幾何形狀、毛坯的相對(duì)高

49、度等主要因素的影響。限于篇幅這里不作詳細(xì)介紹，具體的方法請(qǐng)參閱有關(guān)資料。具體的方法請(qǐng)參閱有關(guān)資料。n對(duì)于冷擠壓，在選擇壓力機(jī)時(shí)除有與其他沖壓工藝同樣的要求外，還需要注意以下幾個(gè)問(wèn)對(duì)于冷擠壓，在選擇壓力機(jī)時(shí)除有與其他沖壓工藝同樣的要求外，還需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。題。n(1)冷擠壓工藝所需的壓力應(yīng)當(dāng)?shù)陀谒x擇壓力機(jī)的名義噸位。由于冷擠壓所需的工作冷擠壓工藝所需的壓力應(yīng)當(dāng)?shù)陀谒x擇壓力機(jī)的名義噸位。由于冷擠壓所需的工作行程大，行程大，“壓力壓力-行程行程”曲線圖中壓力的變化比較平穩(wěn)，因此除了校核壓力機(jī)的名義噸位曲線圖中壓力的變化比較平穩(wěn)，因此除了校核壓力機(jī)的名義噸位以外，還應(yīng)將其以外，還應(yīng)將其“壓力

50、壓力-行程行程”曲線圖與壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線圖進(jìn)行對(duì)比校核。曲線圖與壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線圖進(jìn)行對(duì)比校核。n(2)壓力機(jī)要有較好的剛性與導(dǎo)向精度。壓力機(jī)的剛性與導(dǎo)向精度影響冷擠壓模具上下壓力機(jī)要有較好的剛性與導(dǎo)向精度。壓力機(jī)的剛性與導(dǎo)向精度影響冷擠壓模具上下模的同軸度與垂直度，影響模具的使用壽命。模的同軸度與垂直度，影響模具的使用壽命。n(3)壓力機(jī)最好有過(guò)載保護(hù)裝置。壓力機(jī)最好有過(guò)載保護(hù)裝置。n(4)最好在壓力機(jī)上備有頂出裝置。最好在壓力機(jī)上備有頂出裝置。n(5)可以采用冷擠壓壓力機(jī)可以采用冷擠壓壓力機(jī)(機(jī)械傳動(dòng)式或液壓傳動(dòng)式機(jī)械傳動(dòng)式或液壓傳動(dòng)式)、通用機(jī)械壓力機(jī)、通用液壓機(jī)、通用機(jī)械壓力機(jī)

51、、通用液壓機(jī)進(jìn)行冷擠壓生產(chǎn)，也可以在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行冷擠壓。進(jìn)行冷擠壓生產(chǎn)，也可以在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行冷擠壓。n冷擠壓加工時(shí)變形抗力很大，接近甚至超過(guò)模具材料的強(qiáng)度，因此擠壓冷擠壓加工時(shí)變形抗力很大，接近甚至超過(guò)模具材料的強(qiáng)度，因此擠壓模具必須適應(yīng)冷擠壓的工藝要求：模具材料要有極高的強(qiáng)度、硬度和耐模具必須適應(yīng)冷擠壓的工藝要求：模具材料要有極高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，足夠的沖擊韌性，有一定的回火穩(wěn)定性。模具的工作部分的幾何磨性，足夠的沖擊韌性，有一定的回火穩(wěn)定性。模具的工作部分的幾何形狀、尺寸參數(shù)及表面粗糙度要有利于金屬材料的塑性變形和減少擠壓形狀、尺寸參數(shù)及表面粗糙度要有利于金屬材料的塑性變形和減

52、少擠壓力；模具的結(jié)構(gòu)要有良好的導(dǎo)向裝置以確保擠壓件的精度，且易于拆卸、力；模具的結(jié)構(gòu)要有良好的導(dǎo)向裝置以確保擠壓件的精度，且易于拆卸、更換、安裝及有一定的通用性。更換、安裝及有一定的通用性。n冷擠壓模具與一般冷沖模相比，工作時(shí)所受的壓力大得多，因而在強(qiáng)度、冷擠壓模具與一般冷沖模相比，工作時(shí)所受的壓力大得多，因而在強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面的要求都較高。冷擠模不同于冷沖模的地方主要有剛度和耐磨性等方面的要求都較高。冷擠模不同于冷沖模的地方主要有如下幾個(gè)方面。如下幾個(gè)方面。n(1)凹模一般為組合式凹模一般為組合式(凸模也有組合式凸模也有組合式)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。n(2)上、下模板更厚，材料選擇得更好，滿足

53、模具的強(qiáng)度要求。上、下模板更厚，材料選擇得更好，滿足模具的強(qiáng)度要求。n(3)導(dǎo)柱直徑尺寸較大，滿足模具的剛度要求。導(dǎo)柱直徑尺寸較大，滿足模具的剛度要求。n(4)工作零件尾部位置均加有淬硬的墊板。工作零件尾部位置均加有淬硬的墊板。n(5)模具易損件的更換、拆卸更方便。模具易損件的更換、拆卸更方便。n冷擠壓凹模的型式分整體式凹模和組合式凹模兩大類。組合凹模又分預(yù)應(yīng)力組合凹模和分冷擠壓凹模的型式分整體式凹模和組合式凹模兩大類。組合凹模又分預(yù)應(yīng)力組合凹模和分割型組合凹模。整體式凹模加工方便，但強(qiáng)度低，在凹模內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處有嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)割型組合凹模。整體式凹模加工方便，但強(qiáng)度低，在凹模內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處有嚴(yán)重的

54、應(yīng)力集中現(xiàn)象，容易開(kāi)裂。為了消除整體式凹模轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，可將整體式凹模在內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處剖象，容易開(kāi)裂。為了消除整體式凹模轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，可將整體式凹模在內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處剖分為兩部分，即為分割式組合凹模。分割式組合凹模又分為橫向分割式和縱向分割式。分為兩部分，即為分割式組合凹模。分割式組合凹模又分為橫向分割式和縱向分割式。n冷擠壓時(shí)，凹模內(nèi)壁承受著極大的壓力，擠壓黑色金屬時(shí)，凹模內(nèi)壁的單位壓力高達(dá)冷擠壓時(shí)，凹模內(nèi)壁承受著極大的壓力，擠壓黑色金屬時(shí)，凹模內(nèi)壁的單位壓力高達(dá)15002500MPa，在這樣高的內(nèi)壁壓力下，單靠增加凹模的厚度已不能防止凹模沿縱向，在這樣高的內(nèi)壁壓力下，單靠增加凹模的厚度已不能

55、防止凹模沿縱向開(kāi)裂，而在凹模的外壁上套裝具有一定過(guò)盈量的預(yù)應(yīng)力套，可以提高凹模的整體強(qiáng)度，這開(kāi)裂，而在凹模的外壁上套裝具有一定過(guò)盈量的預(yù)應(yīng)力套，可以提高凹模的整體強(qiáng)度，這種凹模稱為預(yù)應(yīng)力組合凹模種凹模稱為預(yù)應(yīng)力組合凹模(簡(jiǎn)稱組合凹模簡(jiǎn)稱組合凹模)。預(yù)應(yīng)力組合凹模將凹模分層，使外層。預(yù)應(yīng)力組合凹模將凹模分層，使外層(壓套壓套)與內(nèi)層與內(nèi)層(凹模凹模)過(guò)盈裝配并對(duì)內(nèi)層產(chǎn)生很大的預(yù)加壓力，在同樣外形尺寸過(guò)盈裝配并對(duì)內(nèi)層產(chǎn)生很大的預(yù)加壓力，在同樣外形尺寸(包括外套在內(nèi)的包括外套在內(nèi)的整個(gè)組合凹模外形尺寸整個(gè)組合凹模外形尺寸)和相同內(nèi)腔尺寸的條件下，其強(qiáng)度要比單層和相同內(nèi)腔尺寸的條件下，其強(qiáng)度要比單層(

56、即整體式即整體式)凹模的強(qiáng)凹模的強(qiáng)度大得多，而且也節(jié)省了模具鋼。但它增加了凹模加工的工作量和難度，主要表現(xiàn)在壓合度大得多，而且也節(jié)省了模具鋼。但它增加了凹模加工的工作量和難度，主要表現(xiàn)在壓合面的加工和裝配上。預(yù)應(yīng)力組合凹模的壓合一般采用加熱壓合面的加工和裝配上。預(yù)應(yīng)力組合凹模的壓合一般采用加熱壓合(俗稱紅套俗稱紅套)及在室溫下用壓及在室溫下用壓機(jī)冷壓合兩種方法。對(duì)于冷壓合來(lái)說(shuō)，壓合角一般采用機(jī)冷壓合兩種方法。對(duì)于冷壓合來(lái)說(shuō)，壓合角一般采用 130，最大不宜超過(guò)，最大不宜超過(guò)3，否則，否則在使用過(guò)程中各圈容易松脫。壓合時(shí)，各圈的壓合順序原則上應(yīng)由外向內(nèi)壓，即先將中圈在使用過(guò)程中各圈容易松脫。壓合

57、時(shí)，各圈的壓合順序原則上應(yīng)由外向內(nèi)壓，即先將中圈壓入外圈后，再將內(nèi)圈壓入。拆卸時(shí)順序剛好相反。加熱壓合是先將外圈加熱后再套到內(nèi)壓入外圈后，再將內(nèi)圈壓入。拆卸時(shí)順序剛好相反。加熱壓合是先將外圈加熱后再套到內(nèi)圈上，利用熱脹冷縮原理使外圈在冷卻后將內(nèi)圈壓緊，由于外圈需要加熱，所以這種方式圈上，利用熱脹冷縮原理使外圈在冷卻后將內(nèi)圈壓緊，由于外圈需要加熱，所以這種方式又稱為又稱為“紅套紅套”。壓合后凹模內(nèi)腔直徑會(huì)縮小，必須對(duì)之進(jìn)行修正。預(yù)應(yīng)力組合凹模廣泛。壓合后凹模內(nèi)腔直徑會(huì)縮小，必須對(duì)之進(jìn)行修正。預(yù)應(yīng)力組合凹模廣泛應(yīng)用于鋼鐵材料的冷擠壓。應(yīng)用于鋼鐵材料的冷擠壓。n如圖如圖6-15所示為一套微型電機(jī)轉(zhuǎn)子

58、的正擠壓模，圖右側(cè)為擠壓毛坯圖及所示為一套微型電機(jī)轉(zhuǎn)子的正擠壓模，圖右側(cè)為擠壓毛坯圖及擠壓工件圖。該模具的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，并采用一層預(yù)應(yīng)力套。頂件擠壓工件圖。該模具的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，并采用一層預(yù)應(yīng)力套。頂件采用橡皮頂件裝置，擠出時(shí)由壓桿采用橡皮頂件裝置，擠出時(shí)由壓桿10通過(guò)推桿通過(guò)推桿31將橡皮壓縮使頂桿將橡皮壓縮使頂桿4不不影響金屬流動(dòng)。上模裝有行程限止塊影響金屬流動(dòng)。上模裝有行程限止塊9，以控制模具閉合高度，保證，以控制模具閉合高度，保證9.5的工件尺寸。的工件尺寸。n如圖如圖6-16所示為一套鋁質(zhì)材料的復(fù)合擠壓模。模具工作時(shí)，將毛坯放在所示為一套鋁質(zhì)材料的復(fù)合擠壓模。模具工作時(shí)，將毛

59、坯放在凹?？诎寄？?內(nèi)，上模下行，凸模內(nèi)，上模下行，凸模36擠壓金屬使之向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)，擠壓金屬使之向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)，當(dāng)下方金屬接觸到頂桿時(shí)已充滿凹模當(dāng)下方金屬接觸到頂桿時(shí)已充滿凹模9，金屬只能向上流動(dòng)而使工件成，金屬只能向上流動(dòng)而使工件成形。擠壓結(jié)束，上模上行，上模的拉桿形。擠壓結(jié)束，上模上行，上模的拉桿15通過(guò)軸銷通過(guò)軸銷13拉動(dòng)桿套拉動(dòng)桿套5、托板、托板3將頂桿將頂桿4、8提起，從而將工件頂出凹模。如若工件套在凸模上，當(dāng)凸提起，從而將工件頂出凹模。如若工件套在凸模上，當(dāng)凸模上行時(shí)，卸件塊模上行時(shí)，卸件塊19便將工件刮下。便將工件刮下。圖6-15 電機(jī)轉(zhuǎn)子正擠壓模1下模座；2內(nèi)六

60、角螺釘；3墊板；4頂桿；5、22導(dǎo)柱；6、21導(dǎo)套；7上模座；8導(dǎo)向套；9行程限止塊；10壓桿；11凸模；12墊塊；13模柄；14、17、20、26圓柱銷；15、16、19內(nèi)六角螺釘；18凸模固定板；23預(yù)應(yīng)力套；24凹模；25凹模鑲塊；27彈頂圈；28橡皮；29六角螺母；30雙頭螺釘；31推桿；32下墊板圖6-16 復(fù)合擠壓模1內(nèi)六角螺釘；2圓柱銷；3托板；4頂桿；5拉桿套；6下模座；7彈簧；8頂桿；9凹模10定位套；11左導(dǎo)柱；12螺母；13圓柱銷；14圓螺母；15拉桿；16沉頭螺釘；17壓板18鋼絲圈；19卸件塊；20左導(dǎo)套；21螺紋套；22固定板；23上模座；24墊板；25緊套26墊塊；27模柄；28圓柱銷；29內(nèi)六角螺釘；30卸件架；31帶肩螺釘；32彈簧；33右導(dǎo)套；34右導(dǎo)柱；35螺紋環(huán)；36凸模；37墊塊；38六角螺母