冷挤压模具设计课件.ppt

1、2022-8-17第六章冷挤压模具设计第六章冷挤压模具设计第六章冷挤压模具设计第六章冷挤压模具设计(1)模具应有足够的刚度和抗热疲劳性；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分与上下模板之间要设置淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度

2、。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计2、组成 典型的冷挤压模具由以下几部分组成：1)工作部分：如凸模、凹模、顶出杆等；2)传力部分：如上、下压力垫板；3)顶出部分：如顶杆、反拉杆、顶板等；4)卸料部分：如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；5)导向部分：如导柱，导套、模口、导筒等；6)紧固部分：如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、冷挤压模具分类二、冷挤压模具分类 冷挤压模具有多种结构形式，可根据冷挤压件的形状、尺寸精度及材料来选择合适的模具结构形式。(一)按工艺性质分类正挤压模：反挤压模：复合挤压模：

3、镦挤压模：第六章冷挤压模具设计1、正挤压模 图6-1为实心件正挤压模。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 图6-2为空心件正挤压模(坯料为黑色金属)。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、反挤压模 图6-3为一种典型的具有导向装置的反挤压模。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 3、复合挤压模 图6-4为活塞销的复合挤压模具图。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 4、镦挤模 图6-5所示为镦挤模。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(二)按有无导向装置分类1、导柱导套导向冷挤压模 该类模具如图6-1图6-5所示，它是冷挤压模具中最常

4、见的一种模具结构。(1)中小型冷挤压模具一般采用两导柱导套形式；(2)大型的冷挤压模具采用四导柱导套形式；(3)精密冷挤压模具还采用滚珠式导柱导套。主要特点：主要特点：保证上下模具有较好的对中性，冷挤压件同心度好，但是模具制造较复杂。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、模口导向冷挤压模 该类模具如图6-6所示，起模口导向作用的导向套3与凸模的间隙一般在0.02mm以内，这样能保证挤压件的壁厚精度。这种导向方法简便、实用，但这种导向方式一般用于挤压较浅反挤压件的模具。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 3、导筒导向冷挤压模 图6-7为摩托车主轴双端花键复合挤压模具简图，它是一

5、副导筒导向挤压模。它实质是双向减径挤压，毛坯不能产生镦粗，因此对变形程度、模具工作段的形状、润滑条件以及毛坯材料形状态要求都很高。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 1上模座；2、12垫板；3凸模；4紧固套圈；5螺母；6预应力组合凹模；7、14压板；8顶杆；9、10调节螺钉；11垫座；13推杆；15卸料板 图 可调式反挤压模 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 反挤压模反挤压模 图可调式反挤压模，凸模固定端为锥形，凸模3和紧固套圈4由螺母5锁紧固定在上模部分。由于挤压力通常较大，因此，在凸模固定端设置淬硬的垫板2、凹模采用三层预应力组

6、合形式，预应力组合凹模的中心位置可通过若干组螺钉和9和压板7予以调整。整个三层凹模在压合靡平后，由压板14将其紧压在下模座中。顶杆8与预应力组合凹模圈构成了反挤压凹模的模腔，顶杆承受整个轴向反挤压力，其底部设置垫板12。顶杆的中心位置也可通过若干组螺钉10予以调整。挤压后工件易滞留在凹模中，由顶杆和推杆13将零件顶推出模腔。挤压件也可能紧箍在凸模上，则由卸料板15将其卸下。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 图是用于带凸缘铝管正挤压的导柱通用模架。不可调整式通用模架的特点基本上与图123的反挤模相同。它通过凸模27与凹模7将垫圈样毛坯正挤成带凸缘的管状零件。考虑到工件挤压后卡在凹模内，

7、一副拉杆式顶件机构，顶出器11将加工好的工件顶出。模具的导柱安装在上模，导套则装在下模，也可以根据需要将导柱导套反过来安放。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 3、复合挤压模 图6-4为活塞销的复合挤压模具图。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第二节第二节 模具工作部分的设计模具工作部分的设计 冷挤压模具工作部分是指凸模、凹模、顶杆等在挤压时直接参与挤压过程的一些零件。一、正挤压模具工作部分零件设计(一)正挤压凸模 正挤压凸模的作用主要是传递压力，设计时应考虑其强度。在凸模与凹模之间应具有合适的间隙，这是因为：1)要避免在挤压后零件上形成毛刺，这就要求较小的间隙，这一点在挤压

8、比较软的有色金属材料时特别重要。2)由于凸模弹性变形而产生的直径增大，凸凹模之间仍要有一定的间隙。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 1、正挤压凸模的形式 正挤压凸模基本有五种形式，见图6-8。第六章冷挤压模具设计图a用于正挤压实心件，下端面是平的，形状比较简单，制造方便。图b为整体式结构，可用于挤压软金属，其过渡部分应用光滑圆弧连接，以避免应力集中而导致芯棒折断。图c的芯棒与凸模内孔之间为过渡配合，这种结构可以大大降低凸模不同截面间的应力集中，不过在挤压中如金属向下流动剧烈时，摩擦力过大也可能导致芯棒拉断。因此这种凸模适应于芯棒直径较大，或挤压材料不太硬，或摩擦因素较小的材料挤压。图

9、d的芯棒与凸模内孔采用间隙配合，在挤压中芯棒可以随金属材料同步移动，因此改善了芯棒的受拉情况，使芯棒不易拉断，这种凸模可用于挤压黑色金属。图e为浮动式凸模，其在芯棒上部放一弹簧，在挤压中芯棒受拉，弹簧被压缩，可以克服更大的拉力，能有效地防止芯棒拉断。这种凸模可以用于材料硬度和摩擦力比较大的黑色金属挤压。为了防止芯棒拉断及卸料方便，芯棒一般做出1030的斜度。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、正挤压凸模尺寸参数设计 凸模各部分尺寸参数见表6-1。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(二)正挤压凹模 正挤压凹模根据单位挤压力大小可选择整体凹模和组合凹模。

10、1、凹模型腔尺寸的确定 图6-9为正挤压凹模的形状尺寸。第六章冷挤压模具设计(1)凹模型腔深度h3要根据毛坯长度和挤压前凸模需进入凹模导向深度(一般10mm)来决定。(2)凹模的入模锥度一般采用60o126o较合理(对于较软的材料，也可采用180o)。(3)凹模收口部分应采用适当的圆角半径过渡。圆角半径r的大小对模具使用寿命有很大影响，一般圆角半径越大，凹模的使用寿命越长。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(4)凹模型腔的工作带长度h1应适当选择：纯铝h112mm；硬铝、纯铜、黄铜h1=13mm；低碳钢h124mm。(5)在工作带以下的孔径D2应使挤出的零件不再

11、与凹模接触，以免增加摩擦力，需扩大为D2=D1+(0.20.4)mm。D1到D2也应光滑过渡。(6)底厚h2应以强度要求进行选择，一般可取h2(1.11.2)D。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、凹模的结构形式 正挤压凹模的结构形式有六种，见图6-10。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 图a的内层凹模为整体式，结构简单。制造安装方便，但在单位挤压力较大情况下，型腔转角处由于应力集中较大，易产生横向开裂。图b、图c为纵向分割式，最内层凹模镶圈压入凹模之间采用0.02mm的过盈配合，当凹模与外面两层预应力圈压合后实际过盈将进一步增大，因此凹模镶圈的尖角处不会崩裂，在挤压中也

12、不会产生钻料现象。图c的凹模内孔末端10mm处加工出5o斜度，便于将凹模镶圈压入凹模内孔中。图d是将内层凹模做成横向分割式，但这种形式由于内层凹模轴向压紧力不够大，在单位挤压力较大情况下被挤金属容易钻料。图e、图f是将内层凹模和预应力圈均做成横向分割式，虽然结构复杂些，但由于轴向压紧力大，可以有效地防止被挤金属钻料。横向分割凹模的贴合面宽度一般为13 mm为宜，贴合面以外应将其中一块加工成1o的斜角，或加工成0.2 mm深的不接触面。贴合面一定要平整，并进行研磨抛光，这样可以防止被挤金属钻料。图e、图f所示的横向分割凹模还应加压套，在模具上把上下两部分紧压在一起。第六章冷挤压模具设计第六章 冷

13、挤压模具设计 二、反挤压模具工作部分零件设计(一)反挤压凸模 反挤压凸模一般由夹紧与成形两部分组成，见图6-11a。当反挤压凸模在挤压时靠模口导向时，则还需增加导向部分，见图6-1lb。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 1、反挤压凸模形式 按反挤压凸模成形部分的形状不同有三种常用形式，见图6-12。图a和图b两种凸模使用效果较好，可降低单位挤压力。图c为平底凸模，用于挤压件内孔要求平底或单位挤压力较低的场合。第六章冷挤压模具设计 反挤压凸模的有效工作部分是图中高度为h的圆柱形表面，称之为工作带工作带，工作带以上的凸模直径略小些。工作带的作用有以下三点：1)减小凸模与挤压金属的接触面积

14、，可大大降低摩擦阻力;2)防止挤压结束时挤压件粘在凸模上;3)挤压时，不会由于凸模工作带以上部分的弹性变形而产生直径的增大，影响挤压件内孔的尺寸精度。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、反挤压凸模尺寸参数设计 以应用得最广泛的带平底锥形凸模为例，其部分尺寸参数的确定见表6-2。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 3、反挤压凸模防止失稳措施 反挤压凸模的成形部分长度h1应当越短越好，这样可以避免凸模在挤压时产生纵向弯曲而失稳。凸模的成形部分长度按照经验数值，其许用范围如下：反挤压纯铝时：h1/d1710；反挤压纯铜时h1/d156；反挤压黄铜时：h1/

15、d145；反挤压低碳钢时：h1/d12.53。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 反挤压塑性较好的有色金属时，为了增加凸模纵向稳定性，可以在凸模的工作端面上开出工艺凹槽。工艺凹槽必须对称于凸模中心，使凸模在挤压中保持与凹模有良好同心度。对于黑色金属反挤压凸模，由于其单位挤压力大，端面不允许开出工艺凹槽；否则，会在凹槽处由于应力集中而产生开裂。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(二)反挤压凹模1、反挤压凸模形式 图6-16为一些常用反挤压凹模形式。第六章冷挤压模具设计图a图d用于有色金满薄壁件反挤压，挤压后工件不会卡在凹模内，所以不需要顶出装置。其中图a为整体式，其特点是结构简单

16、、制造方便；缺点是转角半径R处容易开裂下沉。图b也为整体式，但凹模型腔底部有25o斜度，挤压时有利于金属流动。图c、图d为分割式凹模，寿命比整体式凹模长。图c为纵向分割式凹模，镶块在装配前与凹模为过盈配压，压入预应力圈后其过盈量将更大，这样可以避免在角部产生毛刺。图d为横向分割式凹模，为了避免挤压时金属材料钻入上下模的贴合面，贴合面也要像前述正挤压横向式组合凹模一样，要有特殊的要求。生产实践证明，就是像纯铝这样流动性好的金属也不会钻入拼缝中。图e、图f均带有顶出装置，以适用于黑色金属或厚壁工件的反挤压件。图e适用于工件底部外形呈尖角的反挤压件。图f适用于工件底部外形呈一定圆角半径的反挤压件。如

17、果工件底部要求平整，其顶杆的高度要略高出凹模型腔底平面，以抵消挤压时顶杆长度由于弹性压缩变形而缩短。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、反挤压内层凹模尺寸确定 一般内凹模型腔尺寸参数见图6-17，其尺寸计算见表6-3。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(三)反挤压顶杆 反挤压顶杆在挤压中直接承受较大的单位挤压力，设计时应考虑其有足够的强度，同时为了使较大的单位挤压力能和缓地传递给下压力垫板，其支承部分的直径应适当放大。图6-18为常用的顶杆形式。图a为挤压黑色金属冷挤压使用的顶杆，其杆部直径d1一般比凹模型腔直径小0.1mm，这样既不会产生很大的纵向

18、毛刺，又能使顶部及时退回。其支承部分直径d=(1.31.5)d1，过渡圆弧应尽可能大。第六章冷挤压模具设计 图6-18b顶杆是考虑到其因弹性变形而产生横向变粗而卡死在凹模内，顶杆与凹模顶出孔配合部分不做成直径相同的圆柱体，顶杆仅在上部等于凹模顶出部分孔径，d1以下做出一定的退让量：d2=d1-(0.51)mm。如挤压件下端面的平整度要求高时，可以在顶杆上端面做成圆锥面，如图b所示，其顶部中心处高出=0.050.1mm，这样可以抵消单位挤压力造成的弹性变形，以确保挤压件得到平整的底平面。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第三节第三节 预应力组合凸模的设计预应力组

19、合凸模的设计 在冷挤压的生产实践中，人们经常发现，如果整体式凹模在挤压中受到的单位挤压力较大时，往往导致凹模向外扩展而产生切向开裂，见图6-20。为了提高冷挤压凹模的强度，确保凹模在较大的单位挤压力下有较长的使用寿命，一般均采用预应力组合凹模结构形式。所谓预应力组合凹模预应力组合凹模，就是利用过盈配合，用一个或两个预应力圈将凹模紧套起来而制成的多层凹模结构。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 1.整体式凹模许用应力p1100MPa两层组合凹模许用应力1100p140 0MPa三层组合凹模许用应力140 0 p 2500 MPa第六章冷挤压模具设计 根据单位挤压力大小，冷挤压凹模可采用三

20、种类型图6-21，即：整体式凹模图a；两层组合凹模图b；三层组合四模圈c。其中左半图为压合前，右半图为压合后。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 一、整体式凹模受力分析 冷挤压时，整体式凹模内腔受到变形金属材料的径向压力，这种受力状况近似于厚壁圆筒承受径向内压的受力状态。先分析后壁圆筒的受力情况，当厚壁圆筒的内半径为r1、外半径为r2、受内压力p1、外压力p2、而无轴向力作用时，厚壁圆筒筒壁任意一点r处的应力可由拉美(Lame)公式求得：式中，是半径为r处的切向应力(MPa)；r是半径为r处的径向应力(MPa)。第六章冷挤压模具设计 整体式凹模在挤压时，其受力情

21、况与只受内压力p1作用的壁厚圆筒相同。因此，以p2=0代入式(6-1)，得到整体式凹模内任意一点r处的切向应力和径向力的计算公式为：第六章 冷挤压模具设计 切向应力和径向应力r在整体式凹模内的分布情况见图6-22。由图中可见，为拉应力，r为压应力。最大切向拉应力max出现在r=r1的内壁处。第六章冷挤压模具设计 当作用在整体式及凹模内壁的最大切向拉应力max超过凹模材料抗拉强度时，就要从凹模内壁处产生裂纹而造成切向开裂。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计 整体式凹模的外内径比一般选择a=46，a大于6时浪费模具材料，同时使得模具既笨重又不经济。在冷挤压单位挤压力较高的情况下，凹模不宜

22、采用整体式凹模。通过理论分析和试验验证，采用预应力组合凹模是行之有效的方法。第六章 冷挤压模具设计 第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、预应力组合凹模受力分析 这里对两层组合凹模（即内凹模和预应力圈）的受力进行分析。(一)未挤压时组合凹模预应力分布1、内凹模受接触预应力p2k作用时的应力分布 和r都是压应力。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、预应力圈受接触预应力p2k作用时的应力分布 见图6-25。3、组合凹模组合后而未挤压时的预应力分布 见图6-26。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计(二)组合凹模挤压时的应力分布1、组合凹模作为整体凹模时的应力分布 见图6

23、-272、组合凹模挤压时的实际应力分布 见图6-28 加上预应力圈可降低或消除内凹模的切向拉应力。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 对一定尺寸的组合凹模进行强度分析可得知：三层组合凹模的强度是整体式凹模强度的1.8倍；两层组合凹模的强度是整体式凹模强度的1.3倍。组合凹模的优点是组合凹模的优点是：1)显著地提高内凹模在挤压时的承载能力，提高内凹模的强度。2)节省了昂贵的模具钢。原来整个凹模要用高级合金工具钢制成，现在仅内凹模用高级合金工具钢即可。3)由于内凹模尺寸小，热处理容易，提高了模具钢热处理的质量。当内凹模损坏后，仅需调换内凹模。4)内凹模可以采用硬质合金，大大地延长了模具使用

24、寿命。硬质合金呈脆性、抗拉性能差，不能作为整体式凹模的材料。但当组合凹模使硬质合金能作为内凹模的材料，充分发挥其硬度高、极耐磨的特点。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 对一定尺寸的组合凹模进行强度分析可得知：三层组合凹模的强度是整体式凹模强度的1.8倍；两层组合凹模的强度是整体式凹模强度的1.3倍。组合凹模的优点是组合凹模的优点是：1)显著地提高内凹模在挤压时的承载能力，提高内凹模的强度。2)节省了昂贵的模具钢。原来整个凹模要用高级合金工具钢制成，现在仅内凹模用高级合金工具钢即可。3)由于内凹模尺寸小，热处理容易，提高了模具钢热处理的质量。当内凹模损坏后，仅需调换内凹模。4)内凹模可

25、以采用硬质合金，大大地延长了模具使用寿命。硬质合金呈脆性、抗拉性能差，不能作为整体式凹模的材料。但当组合凹模使硬质合金能作为内凹模的材料，充分发挥其硬度高、极耐磨的特点。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 已知图算法单位挤已知图算法单位挤压力压力2000MPa2000MPa，挤压，挤压力力7272吨，计算凹模各吨，计算凹模各层尺寸层尺寸解：按图总直径比a4-6，根据条件采用三层组合预应力凹模第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第一步：求组合凹模最外层尺寸D127.6；a41取4-6，d427.6*6165.6结合模架尺寸圆整为d4150，a41（实际值）=150/27.6=5.

26、54第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第二步：求各层外形第二步：求各层外形尺寸尺寸查图a211.52，a321.74则d2a21*d1=1.52*20.4=d3=a32*d2=第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第三步：求各层间轴向第三步：求各层间轴向压合量压合量a41=5.54查表20.197；3 0.08则c2（轴向压合轴向压合量量）；2*d20.197*428.3C3（轴向压合量轴向压合量）3*d30.08*735.8第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第四步：求各层第四步：求各层间过盈量间过盈量U2（双向过盈量）（双向过盈量）=2*d2=0.0105*42=0

27、.44转化压合量（0.44/2）/tg1.50.22/0.0268.4与压合量一致试作U3过盈量？第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 多层凹模组合，越向外层，应力圈越厚，越向外层应力圈材料越软，硬度越低第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第四节第四节 卸件和顶出装置的设计卸件和顶出装置的设计挤压结束后，挤压件由于弹性变形的恢复，有可能紧包在凸模上，也有可能卡在凹模型腔内，这就需要将挤压件卸下或顶出。将挤压件从凸模上卸下的装置称为卸件装置卸件装置；将挤压件从凹模内顶出的装置称为顶出装置顶出装置。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 一、卸件装置一、卸件装置当凸模向下运动进行

28、挤压时，卸料板下面的弹簧被压缩。当挤压结束后凸模向上运动弹簧恢复，使卸料板与固定螺栓的螺母端面相靠紧。凸模继续向上运动时，挤压件碰到卸料板被卡下。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 装在卸料板内的卸件环经热处理淬火，提高其耐磨性，可延长卸料板的使用寿命，同时使卸料板具有通用性，通过更换卸件环来满足不同尺寸挤压件的需要。黑色金属反挤压件的壁部较厚，一般选用整体式卸件环。当壁厚小于0.5mm时，应选用图6-35所示的组合式卸件环。这种卸件环周边凹槽处圈有弹簧，以确保卸件环始终紧贴在凸模上。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、顶出装置二、顶出装置如果挤压件卡在凹模内，就需要专用的

29、顶出装置将之顶出。顶出装置一般装在下模部分。常见的顶出装置主要有三种基本类型：垫块顶料；顶杆顶料；套筒顶料。1、垫块硬料垫块硬料见图6-37，其利用装在凹模1型腔中的扁形垫块2和顶杆4将挤压件凹模内顶出。这种顶出形式结构简单，便于加工，节省材料，但顶出挤压件时有可能将垫块一起顶出凹模。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 2、顶杆顶料顶杆顶料见图6-38。图a将顶料杆安置在下凸模中，这种形式用于大型正挤压的空心或筒形件。图b用于杆径较小的长杆形件的正挤压，为了便于加工和更换方便，将顶料杆2做成圆柱形，镶在顶杆5的凹窝内。图c通过顶杆带动顶料杆顶出工件，使用广泛，结构简单，使用方便，不仅用

30、于正挤压和反挤压，也可用于复合挤压模具。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 3、套筒顶料套筒顶料方式见图6-39，套在下凹模3上的粗大端部的筒状形顶出器2兼有从下凹模3上卸料和与凹模1中顶出的双重功能，主要用于下部带孔零件的卸料和顶出。该装置借助下部三个均匀的圆柱销4带动环形顶出器，将挤压件从凹模中顶出。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第五节第五节 导向装置的设计导向装置的设计为了保证冷挤压时凸、凹模的同轴度要求，减少因偏心负荷所产生的弯曲力矩而损坏凸模，并提高挤压件的精度，一般在冷挤压模具上都没有必要的导向装置。常用冷挤模的导向方法主要有导柱导套导向、模口导向和导筒导向。

31、由于导柱导套的导向精度高，安装方便，使用寿命长，所以应用得比较广泛。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 一、导柱导套布置形式一、导柱导套布置形式冷挤压模具的导柱导套布置方式如图6-40所示。1、双导柱中间布置。2、双导柱对角布置。3、四导柱封闭布置。其中四导柱封闭布置适用于模版面积较大、受力不均匀有偏心载荷的场合。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、导柱导套紧固方法二、导柱导套紧固方法导柱导套与模板的紧固方法主要有三种：1、基孔制过度配合该方法采用压板螺钉将导柱、导套紧固在上、下模板上，见图6-41。2、基孔制过盈配合将导柱、导套直接压入上、下模板。3、采用低熔点合金环氧树

32、脂或无机粘结剂将导柱导套直接紧固在上、下模板上。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 三、导柱导套的尺寸三、导柱导套的尺寸导柱直径d一般取4060mm。导柱压入模板长度l不得小于1.5 d，总长度L一般按模具的结构尺寸来确定，但必须保证凸模进入凹模之前导柱伸入导套10mm以上。导套内孔径d0与导柱直径d的配合为基孔制间隙配合。如采用导套压入上模板，导套直径d1应比导柱d大0.5mm以上。导套压入段的长度l不得小于1.5 d；导向段长度(L-l)=(23)d0。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第六节第六节 压力垫板的设计压力垫板的设计一、压力垫板的作用一、压力垫板的作用冷挤压时

33、，模具型腔中的单位挤压力很高，如凸模或凹模所传递的轴向压力直接作用在上下模板上，有可能要造成模板的压塌。因此必须在模板与凸、凹模之间设置淬硬的压力垫板，起到减缓轴向压力的作用。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 设垫板在直径为d0的范围内作用着均匀的单位压力p0，压力在板内传播呈扇形向外扩大，传到垫板与模板接触面上时，压力的分布以加压中心为最大，周边为最小。当t/d0增加时，则d/d0增加，即压力的作用范围扩大，而传递压力比pmax/p0、pmin/p0急剧下降，也即单位压力得到较大的缓和。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、压力垫板的设计计算二、压力垫板的设计计算（一）确

34、定压力垫板尺寸（一）确定压力垫板尺寸已知从凸模或凹模传递来的压力p0、作用范围直径d0及模板的材料种类，要确定压力垫板的最小厚度tmin及最小直径dmin。由模板的材料种类查得其抗压强度bc，可直接将bc作为pmax，或者考虑一个安全系数后得到许用抗压强度bc作为pmax；然后，由pmax/p0。值查图6-44得到比值t/d0及d/d0，进而算得tmin及dmin实际取用时，只要选定的压力垫板厚度t及直经d大于算得的tmin即可。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计（二）校核模板的强度（二）校核模板的强度 已知均布压力p0、作用范围直径d0，根据模具结构尺寸选定的压力垫板厚度t、直径d以

35、及模板材料的许用抗压强度bc，应校核模板强度及压力垫板尺寸是否合适。由算得的t/d0查图6-44可得pmax/p0及d/d0；然后由已知的p0及d0算得pmax及dmin。如果pmax/0.25d02bc，则说明模板强度足够，否则就要要增加垫板厚度或采用多层压力垫板；如果选定的ddmin，则说明按模具结构选定的压力垫板直径d是合适的，否则就要增大垫板直径d，以保证ddmin。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第七节第七节 凸模和凹模的紧固方法凸模和凹模的紧固方法一、一、凸模的紧固方法凸模的紧固方法常用的凸模紧固方法见图6-45。图a是利用螺栓将凸模4和垫块2直接紧固在上模板1上。图b

36、和图c是利用圆形外螺母6和内螺母7，通过压套3将凸模固定在凸模座5上。图d是利用压板8，通过压套3用螺钉紧固到凸模座5上。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、二、组合凹模的紧固方法组合凹模的紧固方法常用的组合凹模紧固方法见图6-47。图a是用螺钉直接将外预应力圈3固定在凹模座5上。图b采用压板6通过螺钉紧固在凹模座5上，凹模的对中可以用四个调节螺钉进行调整。图c是采用大螺母7将外预应力圈3直接与凹模座5固定。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 第八节第八节 冷挤压模具材料及选用方法冷挤压模具材料及选用方法一、对冷挤压工作零件材料的要求一、对冷挤压工作零件材料的要求1）必须具

37、有高强度、硬度和耐磨损性能。2）应具有相当高的韧性，可以避免由于冲击、偏心载荷，疲劳应力集中而引起的折断和开裂破坏。3）具有足够的耐热性能。4）材料必须有良好的加工性能，如机加工时要容易进行切削；热处理时，变形和热裂倾向小。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 二、冷挤压工作零件常用材料二、冷挤压工作零件常用材料1、碳素工具钢碳素工具钢 碳素工具钢是冷挤压模具钢中价格最低廉的钢种。T10A是常用的碳素工具钢牌号。其优点是加工及热处理方便，具有良好的切削和耐磨性能；但缺点是淬透性、强韧性及耐热性能差、热处理变形大、使用寿命低。因此，该材料只能用于尺寸较小、形状简单、负载不大的模具零件。2、

38、高合金工具钢高合金工具钢 含铬量为l2的高合金工具钢，是冷挤压模具材料中普遍采用的高碳高铬钢种。Cr12、Crl2Mo和Crl2MoV是经常使用的牌号。该类钢热处理变形小。淬透性好，耐磨性较高，韧性优良，适宜制作冷挤压凸模和凹模。3、高速工具钢 常用的牌号有Wl8Cr4V和W6Mo5Cr4v2等。该类钢种具有很高的强度、良好的耐磨性和韧性，尤其是高温硬度高、热硬性极好，抗软化变形能力强，是制造凸模的优良材料。第六章冷挤压模具设计第六章 冷挤压模具设计 4、硬质合金硬质合金 一般用于冷挤压模具工作零件的硬质合金为钨钴系硬质合金，常有牌号有YGl5、YG20、YG25，其中数字表示含钴量的质量分数。如YGl5表示含钴量为15%，其余为钛化钨。硬质合金具有极高的硬度、良好的红硬性、较小的膨胀系数、足够的强度，并且耐磨、耐高温，是优良的模具材料。但是硬质合金抗弯、抗拉强度低，所以常用作凹模或凹模镶块材料。5、钢结硬质合金钢结硬质合金 钢结硬质合金是以铁粉加少量的合金元索(如铬铁、钼铁、钒铁和钨等)粉末作粘结剂。以碳化钛为硬质相，用一般粉末冶金方法烧结而成。由于其基本体为钢，因此可以切削加工、焊接、热处理，甚至还可以进行一定程度的塑性变形，并具有硬质合金所没有的较好的抗弯强度和韧性，是一种新型的冷挤压模具材料。2022-8-17第六章冷挤压模具设计