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1、http:/ 學時） http:/ n教學目標：n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，其加工工藝及模具設計可以作為沖壓加工的一個獨立分支，但其加工過程、工藝、模具、加工設備、應力應變狀態(tài)等與常規(guī)沖壓加工有很多相似之處。 http:/ n教學重點和難點：n本章主要學習冷擠壓加工的工藝特點、冷擠壓的方式、冷擠壓模具的設計要求和冷擠壓模具的基本結(jié)構(gòu)；了解冷擠壓時的金屬流動特點和冷擠壓毛坯的預處理方法；了解冷擠壓的基本工藝計算方法。 http:/ n案例導入：n下列各圖所示零件的工作負荷很大，要求有極高的強度和韌性，用切削工藝加工會將材料中的纖維組織
2、切斷，對材料的強度和韌性有一定的影響，而且材料利用率較低，改用冷沖壓工藝加工，可以直接制造出高精度的零件或切削量很小的零件毛坯，在材料的內(nèi)部還能形成更高強度的纖維組織，大大提高材料的綜合性能，而且能夠最大限度地節(jié)約原材料和能源。冷沖壓加工是一種少切削或無切削而使金屬成形的塑性加工工藝。 http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ n 6.1 冷擠壓的主要特點 n 6.2 冷擠壓工藝的分類 n 6.3 冷擠壓的變形分析 n 6.4 冷擠壓材料 n 6.5 冷擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 n 6.6 冷 擠 壓 力 n 6.7 冷擠壓模具 http:/ n冷擠壓是指坯料在冷態(tài)(變形
3、溫度低于再結(jié)晶溫度，通常是指常溫)下，通過強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、尺寸以及一定力學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)中的一個重要組成部分，是一種高精度、高效率、優(yōu)質(zhì)低耗的先進生產(chǎn)工藝技術(shù)，較多應用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。與熱鍛、溫鍛工藝相比，可以節(jié)材30%50%，節(jié)能40%80%，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到IT8IT9，表面粗糙度可達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)，基本
4、沿零件外形分布而不被切斷，零件的強度遠高于原材料的強度；合理的冷擠壓工藝還可使零件表面形成壓應力，從而提高疲勞強度；但冷擠壓零件的塑性、沖擊韌性變差，而且零件的殘余應力大，容易引起零件變形和耐腐蝕性的降低(產(chǎn)生應力腐蝕)。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)過程容易實現(xiàn)機械化和自動化；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，擠壓鋼鐵材料時單位擠壓力可能高達2000MPa以上，接近甚至超過模具材料的抗壓強度，因此模具
5、材料需要具有極高的強度、足夠的沖擊韌性和耐磨性；金屬毛坯在模具中強烈的塑性變形，會使模具溫度升高至250300，因此模具材料需要一定的回火穩(wěn)定性；冷擠壓加工的變形抗力大，不宜用于高強度材料加工。 n (4)冷擠壓時材料在冷態(tài)下發(fā)生塑性變形，應選用組織致密和雜質(zhì)少的材料，避免加工過程過多的中間退火；冷擠壓件一般都不進行精加工，所以必須選用精度高的坯料；在冷擠壓加工前，毛坯常進行軟化退火和表面磷化等潤滑處理。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的一些金屬(因金屬處于強烈的三向壓應力狀態(tài)，能充分提高金屬坯料的塑性)；既可以生產(chǎn)截面形狀簡單的管、
6、棒等型材，又可生產(chǎn)截面極其復雜的或具有深孔、薄壁以及變截面的零件。 http:/ n根據(jù)被擠金屬的流動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：被擠金屬的流動方向與加壓方向相同，如圖6-1所示。n (2)反擠壓：被擠金屬的流動方向與加壓方向相反，如圖6-2所示。n (3)復合擠壓：一部分被擠金屬的流動方向與加壓方向相同，一部分與加壓方向相反，如圖6-3(a)所示。n (4)徑向擠壓：被擠金屬的流動方向與加壓方向相垂直，金屬在模具中作徑向流動，如圖6-3(b)所示。n (5)減徑擠壓：也稱“開式擠壓”或“無約束正擠壓”，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
7、擠壓主要用于制造直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。 http:/ 正擠壓 http:/ 反擠壓 http:/ (b) 圖6-3 復合擠壓與徑向擠壓 http:/ 減徑擠壓 http:/ u6.3.1 冷擠壓的應力與應變狀態(tài) u6.3.2 冷擠壓的變形程度 http:/ http:/ n 1.正擠壓n正擠壓時坯料大致分為4個區(qū)：待變形區(qū)1、變形區(qū)2、死區(qū)3、已變形區(qū)4。因為變形區(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、位置都不變，所以正擠壓變形屬于穩(wěn)定變形。擠壓時變形區(qū)的應力狀態(tài)是三向受壓，其應變狀態(tài)是兩向收縮、一向伸長，如
8、圖6-5所示。正擠壓又分為實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心件和空心件，如螺釘、芯軸、管子和彈殼等。 http:/ 正擠壓變形的分區(qū)及變形區(qū)應力與應變狀態(tài)圖 http:/ n正擠壓實心件的金屬流動網(wǎng)格圖如圖6-6所示。在理想狀態(tài)下，擠出的材料的變形情況如圖6-6(b)所示，屬于均勻無剪切的理想變形。但在實際上由于受工件形狀、外部摩擦、變形程度等因素的影響，坯料的邊緣接近凹模孔口時才發(fā)生變形，如圖6-6(c)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，被稱之為死區(qū)。死區(qū)的大小與摩擦、凹模錐角、變形程度有關(guān)。在實際生產(chǎn)中，潤滑條
9、件達不到理想的情況，因而，毛坯與金屬表面之間的摩擦會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)格歪扭得更嚴重，死區(qū)也相應比較大。 http:/ http:/ n 2.反擠壓n如圖6-7(a)所示為高度大于直徑的毛坯反擠壓。在穩(wěn)定變形中，區(qū)為不參與變形的粘滯區(qū)(死區(qū))，區(qū)為強烈變形區(qū)，區(qū)為已變形區(qū)，該區(qū)材料不再繼續(xù)變形，僅以剛性平移的形式向上移動，如圖6-7(b)所示。當?shù)撞亢穸葴p小到一定值時，底部的全部材料都向外側(cè)流動，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杯形件，如儀表罩殼、萬向節(jié)、軸承套等。 http:/ http:/ n 3. 復合擠壓n復
10、合擠壓是正擠壓和反擠壓的組合。復合擠壓存在向不同出口擠出的流動的分界面(分流面)。分流面位置影響兩端金屬的相對擠出量，但由于受到零件形狀及變形條件(如模具結(jié)構(gòu)、摩擦與潤滑等)的影響，分流面較難確定具體位置。圖6-8為復合擠壓的變形網(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。 http:/ http:/ http:/ n 2.冷擠壓的極限變形程度n極限變形程度是指冷擠壓時，在模具強度允許的條件下一次擠壓所能達到的最大變形程度。圖6-9為正擠壓時毛坯材料硬度與極限變形程度的關(guān)系。曲線由實驗測得，其試驗條件是：毛坯的相對高度 h0/d0=1，毛坯經(jīng)退火軟化、表面磷皂化處理。各種常見金屬
11、材料一次擠壓的極限變形程度值見表6-1。其他材料及其他擠壓方法的極限變形程度請查閱有關(guān)資料。 http:/ n 3.影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度和使用壽命。冷擠壓時坯料在三向壓應力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，這種狀態(tài)下的金屬塑性極好，如果不是受模具強度的限制，塑性變形可以達到很大的變形程度。如擠壓低強度的有色金屬，其變形程度可以高達99%。但坯料的變形程度很大時，所需的擠壓力也很大，模具也要承受強大的擠壓力。如果模具所受的擠壓力超過其許可范圍，則模具也會過早磨損甚至破壞。所以，冷擠壓的極限變形程度實際上受到模具的強度和使用壽命的限制?？梢哉f，冷擠壓的極限變
12、形程度實際上是指在模具強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)。被擠壓金屬的強度、硬度越大，單位擠壓力越大，極限變形程度就越?。槐粩D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(如正擠壓時合理的凹模中心角、反擠壓時合理的凸模端部錐角等)，可以降低單位擠壓力，從而提高極限變形程度。除此之外，坯料的表面處理與潤滑狀態(tài)等對極限變形程度有影響，良好的表面特性與潤滑條件也能提高極限變形程度。 http:/ 黑色金屬正擠壓的極限
13、變形程度 http:/ http:/ u6.4.1 常用冷擠壓材料 u6.4.2 冷擠壓工藝對毛坯的質(zhì)量要求 u6.4.3 冷擠壓毛坯的準備 http:/ http:/ n冷擠壓時，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(碳素鋼中的硫會造成鋼的熱脆性，磷會造成鋼的冷脆性)，冷作硬化敏感性越弱，則對冷擠壓越有利，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(L1L5)、鋁合金(LF21、LY11、 LY12、LD10等)、紫銅與無氧銅(T1、T2、T3、TU1、TU2等)、黃銅(H62、H68等)、錫青銅(QSn6.5-0.1等)、鎳(N1、N2等)、
14、鋅及鋅鎘合金、純鐵、碳素鋼(Q195、Q215、Q235、Q255、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50號鋼等)、低合金鋼(15Cr、20Cr、20MnB、16Mn、30CrMnSiA、12CrNiTi、35CrMnSi等)和不銹鋼(1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti等)。此外，對于鈦和某些鈦合金、鉭、鋯合金等也可進行冷擠壓，甚至對強度和硬度均較高的軸承鋼GCr9、GCr15及高速鋼W6Mo5Cr4V2也可進行一定變形量的冷擠壓加工。 http:/ n冷擠壓用毛坯表面應保持光潔，不能有裂紋、折疊等缺陷。否則，經(jīng)擠壓后將使上述缺陷進一步擴大而導致擠壓件報廢。一般要
15、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。n毛坯的幾何形狀盡可能對稱、規(guī)則，且兩端面要保持平行。否則在單位壓力很大時，凸模可能會因受力不均而折斷。在實際生產(chǎn)中毛坯的形狀常采用如圖6-10所示的4種。實心毛坯和空心環(huán)狀毛坯，如圖6-10(a)、(b)所示，適用于正擠壓、反擠壓、復合擠壓和徑向擠壓；如圖6-10(c)、(d)所示的兩種毛坯是經(jīng)反擠壓預成形制成的，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。n毛坯的外形尺寸是根據(jù)擠壓前后體積不變條件計算的。如果冷擠壓后還要進行切削加工，則計算毛坯體積還應加上修正余量，修正余量的體積一般為冷擠壓件體積的3%5%。毛坯外
16、徑一般取比凹模尺寸小 0.10.2mm，以便毛坯放入凹模；同理，毛坯內(nèi)徑一般比零件內(nèi)孔(或芯棒)大0.10.2mm，但當工件內(nèi)孔精度要求很高時，毛坯內(nèi)徑一般取比擠壓件孔徑小0.010.05mm。 http:/ http:/ n 1.下料n毛坯的下料方法有很多種，應該根據(jù)坯料形狀、精度要求、材料的利用率及生產(chǎn)現(xiàn)場的實際條件等因素進行選擇。板形坯料主要用沖壓分離(沖裁或精沖)方法，棒料主要用剪切、切割等方法來下料。n (1)切削。在批量不大時常用車削、銑削、鋸切法加工擠壓毛坯。其優(yōu)點是得到的毛坯形狀規(guī)則、精度較高，但生產(chǎn)效率較低(除高速帶鋸鋸切外)。n (2)剪切。剪切下料是在專用的棒料剪切機或沖
17、剪機上進行的，也可以采用剪切模在普通壓力機上進行。普通的棒料剪切法下料，是在沖床上進行的，生產(chǎn)效率高，材料的利用率高，缺點是毛坯斷面有塌角和斷裂面，這會影響到擠壓件的表面質(zhì)量。n (3)沖裁。對于板形坯料，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，因為沖裁時有“搭邊”浪費。普通沖裁的落料件有缺陷，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，否則會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。 http:/ n 2.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，大部分都需要進行軟化熱處理，目的是
18、降低毛坯的硬度和強度，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行。n潤滑對冷擠壓非常重要，擠壓時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，所以要采用良好且可靠的潤滑方法。潤滑劑有液態(tài)的(如動物油、植物油、礦物油等)，也有固態(tài)的(如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鉬、石墨等)，它們可以單獨使用，也可以混合使用。n對于鋼的冷擠壓，其單位擠壓力很大(可高達2000MPa以上)，一般的涂刷潤滑劑在強大的擠壓力作用下極易被擠掉，無法進行生產(chǎn)，因此毛坯的表面處理成了冷擠壓工藝中的一個重要環(huán)節(jié)。 http:/ n不同的材料需用不同的處理方法，使表面
19、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)，使其表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜。該薄膜由細小的片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對潤滑劑有吸附、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)象也可以避免，擠壓時的變形力大為降低，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；潤滑處理。前三項是為了改善毛坯的表面質(zhì)量，為后二項作好準備。n常用的磷化
20、處理配方如下：氧化鋅(ZnO)2030g，磷酸(H3PO4)2230g，硝酸(HNO3) 3040g，碳酸鈉(Na2CO3)46g，亞硝酸鈉(NaNO2)0.1 0.2g，水(H2O)1kg?；旌吓渲坪罂偹岫?070點，游離酸度35點，處理溫度4050；處理時間1015分鐘。配制方法是先配制濃縮母液，再用10倍的水進行稀釋。n碳鋼毛坯經(jīng)磷化處理后還需進行潤滑處理，潤滑的方法較多，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間，使毛坯表面牢固地附上一層皂化層作潤滑劑。此外，采用機油添加適量的二硫化鉬作潤滑劑，其潤滑效果也很好。奧氏體不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)與磷酸鹽溶液
21、不發(fā)生作用，應采用草酸鹽進行表面處理；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?jié)櫥行?、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，生產(chǎn)周期長，改用專門研制的高分子涂劑及專用配方的潤滑液也可以滿足冷擠壓工藝的要求。 http:/ n冷擠壓件的形狀應盡量有利于金屬的均勻變形，在擠出方向上流速一致。n 1. 對稱性n冷擠壓件的形狀最好是軸對稱旋轉(zhuǎn)體，其次是對稱的非旋轉(zhuǎn)體，如方形、矩形、正多邊形、齒形等，如圖6-11所示。冷擠壓件為非對稱形時，模具受側(cè)向力作用，容易損壞。 http:/ 對稱性 http:/ n2. 斷面積差n零件的不
22、同斷面上，特別是相鄰斷面上的斷面積差設計得越小越有利。斷面積差較大的冷擠壓件，可以通過改變成形方法，增加變形工序來獲得，如圖6-12所示。 http:/ http:/ n 3. 斷面過渡及圓角過渡n冷擠壓件斷面有差別時，通常應設計成從一個斷面緩慢地過渡到另一個斷面，避免斷面的急劇變化，可用錐形面或中間臺階來逐步過渡，且過渡處要有足夠大的圓角，如圖6-13所示。 http:/ 斷面的合理過渡 http:/ n 4. 斷面形狀n錐形件冷擠壓會產(chǎn)生一個有害的水平分力，故冷擠壓時應先冷擠加工成圓筒形，然后單獨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
23、，階梯之間的尺寸相差很小，最好擠成大階梯形或簡單空心件，然后切削出來；冷擠壓直徑過小的孔或槽是很困難的，也是不經(jīng)濟的，應盡量避免，若零件要求有小孔或窄槽，在冷擠壓時可以不考慮擠出，而在擠壓成形后，通過鉆、銑或電火花加工等方法加工出來。n 5. 擠壓壓余厚度n擠壓的壓余厚度不宜過小，否則會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。 http:/ u6.6.1 影響擠壓力的主要因素 u6.6.2 冷擠壓力的確定和壓力機的選擇 http:/ n冷擠壓時由于材料是在冷態(tài)下成形，而且變形量一般都很大，擠壓過程中作用在模具上的單位壓力很大，尤其是鋼材等高強度材料的冷擠壓，擠壓力達到甚至超過20
24、00MPa，此時模具有開裂破壞的可能，對壓力機也構(gòu)成威脅，因此冷擠壓時要進行擠壓力的計算。擠壓力的計算是模具設計的重要依據(jù)，也是選擇擠壓設備的依據(jù)。 http:/ n影響單位擠壓力的因素很多，材料的力學性能、變形程度、變形速度、毛坯的幾何形狀、模具的幾何形狀、摩擦與潤滑、變形方式等都影響擠壓力。n 1. 擠壓金屬的力學性能n強度指標和硬化指數(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。n 2. 變形程度n正擠壓單位壓力隨變形程度的增加而增加；反擠壓單位壓力先降后升，在斷面縮減率達40%50%時單位壓力最低，當斷面收縮率大于50%時，單位壓力將隨變
25、形程度的增加而增加，如圖6-14所示。 http:/ 變形程度與單位擠壓力的關(guān)系 http:/ n 3. 模具的幾何形狀n模具的幾何形狀對單位擠壓力影響較大，影響最顯著的是正擠壓時的凹模錐角和反擠壓時凸模的形狀。擠壓力最小的正擠壓凹模合理錐角為=(4066)。但是，在生產(chǎn)實際中較多使用=(90 126)，因為凹模錐角較小時、擠壓件的錐角部位加長，造成擠后的切削余量增多，浪費工時也浪費材料。但錐角過大，又會導致擠壓變形的死區(qū)加大。另外，凹模的工作帶長度一般為24mm，過渡部分均用圓角連接。反擠壓時凸模的形狀對反擠壓單位壓力也有明顯的影響，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式
26、凸模單位擠壓力要??；錐度小的錐臺式凸模又比錐度大的錐臺式凸模單位擠壓力要??；平底式凸模的單位擠壓力最大。n 4. 坯料的相對高度n坯料的相對高度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，隨著坯料相對高度的增加單位擠壓力也增大；反擠壓時，若h0/d01，則單位擠壓力隨相對高度的增大而增加，若 h0/d01，則單位擠壓力不再隨相對高度的增加而增大，而是基本保持不變。 http:/ n 5. 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，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(并非單位擠壓力)角度出發(fā)，桿形件
27、以采用反擠壓為宜(摩擦阻力更小)。但實際多采用正擠壓，因為其生產(chǎn)操作方便。n 6. 潤滑n摩擦越大，單位擠壓力越大，因此，生產(chǎn)實際中大都采用較好的潤滑方法。良好、可靠的潤滑可以有效地減小擠壓力。 http:/ n確定冷擠壓力的方法很多，但要精確計算冷擠壓力的大小目前還沒有完善的理論基礎(chǔ)及計算公式。目前常用的有近似計算法和圖算法等，其中以圖算法較為簡便。圖算法是假設擠壓變形過程接近于一個均衡的變形過程，并且是在毛坯經(jīng)過退火軟化、表面磷化和潤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、模具工作部分的幾何形狀、毛坯的相對高度等主要因素的影響。限于篇幅這里不作詳細介紹
28、，具體的方法請參閱有關(guān)資料。n對于冷擠壓，在選擇壓力機時除有與其他沖壓工藝同樣的要求外，還需要注意以下幾個問題。n (1)冷擠壓工藝所需的壓力應當?shù)陀谒x擇壓力機的名義噸位。由于冷擠壓所需的工作行程大，“壓力-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的名義噸位以外，還應將其“壓力-行程”曲線圖與壓力機的許用負荷曲線圖進行對比校核。n (2)壓力機要有較好的剛性與導向精度。壓力機的剛性與導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。n (3)壓力機最好有過載保護裝置。 n (4)最好在壓力機上備有頂出裝置。n (5)可以采用冷擠壓壓力機(機械傳動式或液壓傳動式)、
29、通用機械壓力機、通用液壓機進行冷擠壓生產(chǎn)，也可以在摩擦壓力機上進行冷擠壓。 http:/ n冷擠壓加工時變形抗力很大，接近甚至超過模具材料的強度，因此擠壓模具必須適應冷擠壓的工藝要求：模具材料要有極高的強度、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力；模具的結(jié)構(gòu)要有良好的導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。n冷擠壓模具與一般冷沖模相比，工作時所受的壓力大得多，因而在強度、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如下幾個方面。 n (1)凹模一般為組合
30、式(凸模也有組合式)結(jié)構(gòu)。n (2)上、下模板更厚，材料選擇得更好，滿足模具的強度要求。n (3)導柱直徑尺寸較大，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。 n (5)模具易損件的更換、拆卸更方便。 http:/ n冷擠壓凹模的型式分整體式凹模和組合式凹模兩大類。組合凹模又分預應力組合凹模和分割型組合凹模。整體式凹模加工方便，但強度低，在凹模內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處有嚴重的應力集中現(xiàn)象，容易開裂。為了消除整體式凹模轉(zhuǎn)角處的應力集中，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。n冷擠壓時，凹模內(nèi)壁承受著極大的壓力，擠壓黑色金屬
31、時，凹模內(nèi)壁的單位壓力高達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開裂，而在凹模的外壁上套裝具有一定過盈量的預應力套，可以提高凹模的整體強度，這種凹模稱為預應力組合凹模(簡稱組合凹模)。預應力組合凹模將凹模分層，使外層(壓套)與內(nèi)層(凹模)過盈裝配并對內(nèi)層產(chǎn)生很大的預加壓力，在同樣外形尺寸(包括外套在內(nèi)的整個組合凹模外形尺寸)和相同內(nèi)腔尺寸的條件下，其強度要比單層(即整體式)凹模的強度大得多，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。預應力組合凹模的壓合一般采用加熱壓合(俗稱紅套)及在室溫下用壓機冷壓合兩種
32、方法。對于冷壓合來說，壓合角一般采用 130，最大不宜超過3，否則在使用過程中各圈容易松脫。壓合時，各圈的壓合順序原則上應由外向內(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，所以這種方式又稱為“紅套”。壓合后凹模內(nèi)腔直徑會縮小，必須對之進行修正。預應力組合凹模廣泛應用于鋼鐵材料的冷擠壓。 http:/ n如圖6-15所示為一套微型電機轉(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)，并采用一層預應力套。頂件采用橡皮頂件裝置，擠出時由壓桿10通過推桿31將橡皮
33、壓縮使頂桿4不影響金屬流動。上模裝有行程限止塊9，以控制模具閉合高度，保證9.5的工件尺寸。n如圖6-16所示為一套鋁質(zhì)材料的復合擠壓模。模具工作時，將毛坯放在凹?？?內(nèi)，上模下行，凸模36擠壓金屬使之向上、下兩個方向流動，當下方金屬接觸到頂桿時已充滿凹模9，金屬只能向上流動而使工件成形。擠壓結(jié)束，上模上行，上模的拉桿15通過軸銷13拉動桿套5、托板3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，當凸模上行時，卸件塊19便將工件刮下。 http:/ 電機轉(zhuǎn)子正擠壓模1下模座；2內(nèi)六角螺釘；3墊板；4頂桿；5、22導柱；6、21導套；7上模座；8導向套；9行程限止塊；10壓桿；11凸
34、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預應力套；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 http:/ 復合擠壓模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右導套；34右導柱；35螺紋環(huán)；36凸模；37墊塊；38六角螺母 http:/
《冷沖壓工藝與模具設計》第6章：冷擠壓工藝與模具設計簡介課件.ppt
