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1、挤压工艺及模具设计,王春华 2012.2,第一章 绪论,本章内容： 发展历史 挤压的基本类型 挤压工艺特点,一、挤压的概念：,挤压概念：将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。 实现条件： 1、模具来控制金属流动 2、金属体积的大量转移来成形零件,二、挤压的发展历史,现代冷挤压技术是从18世纪末（1789）开始的，法国人在法国革命时代把铅从小孔中挤出制成枪弹，开始了冷挤压。 1830年在法国已经有人开始利用机械压力机，采用反挤压方法制造铅管和锡管 。 1886年英国开始加工软金属，后又对锌、铝、铜等硬金
2、属进行冷加工。,1903年美国利用冷挤压制成薄壁黄铜管， 1906年美国为了制造黄铜的西服纽扣，已经取得了正挤压空心杯形坯料的专利权 。 第一次世界大战 （1914年8月1918年11月 ） 美国用冷挤压法生产大量 黄铜弹壳。,1921年德国制造出冷挤压管的专用 压力机，在1931年成功挤出钢管但没有投入生产。 第二次世界大战以前的1934年，德国人就利用冷挤压法试制了钢弹壳，但因热胶着严重，没有成功。直到第二次世界大战中期（1937年）由于采用了新的表面润滑处理方法使工件表面形成磷酸盐薄膜，挤压方法制造钢质弹壳获得成功 。,60年代，日本汽车工业的成长，为冷挤压技术的发展创造了有利的条件。从
3、冷挤压设备上看，自从1933年，日本会田株式会社生产了日本第一台 2000kN PK型精压机以来，到目前为止，己生产了2000多台PK系列压力机。随着汽车工业的发展，对高精度压力机的要求愈加迫切，会田株式会社又研制成功了各种锻造压力机。,从冷挤压产品上看，日本70年代成功冷挤压启动离合器齿轮、传动轴花键、交流发电机磁极铁芯。80年代，又成功冷挤大型高精度等速圆球外座圈、内座圈、十字轴、汽车差速器伞齿轮等高精零件。为日本汽车的高性能化和降低生产成本做出了很大贡献。,我国70年代由于未从根本上解决工艺、设备、材料、模具、润滑、自动化装置以及毛坯料的原始尺寸、原始状态、后处理等一系列技术问题，因而未
4、得到较大发展 。 80年代科研人员通过生产实践攻克了冷挤压技术的不少难题与此同时冷锻设备也有了较大发展。目前， 我国己能用冷挤压工艺生产表壳、自行车飞轮、中轴、精锻齿轮、汽车用等速万向节、内燃机用火花塞与活塞销、汽车挺杆、照相机零件、汽车启动器定向套筒、启动齿轮等，且己达到国外同等水平。,冷挤压技术的发展趋势,1）随着能源危机的日趋严重，人们对环境质量将更加关注，加之市场竞争日益加剧，促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展。因此用挤压成形等工艺手段所生产的精化锻件的产量，在市场竞争中将得到较大的发展,2）汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提
5、出了较高的要求。如轿车发动机用连杆锻件除对大小头之间的误差有要求外，对每件的重量误差也要求不大于八克。新产品的高要求，将促进精化生产工艺的发展。,3）专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势。 4) 挤压专机将成为一种发展趋势。随着中小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤压工艺的推广应用，多工位冷挤压压力机、精压机及针对某种锻件而设计制造的专机会得到大力发展。,三、挤压技术的应用,冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用。,冷挤压件在汽车零件中的应用 冷挤压花键,冷挤压高强度螺母,冷挤压高强度螺栓,镁棒阳极,橡胶产品的挤压件,四、
6、挤压的基本类型,正挤压：金属被挤出方向与加压方向 相同，适用于各种形状的 实心件、管件和环形件的挤压； 正挤压实心件 正挤压空心件,反挤压：金属被挤出方向与加压方向 相反，适用于各种截面形状的 杯形 件的挤压,复合挤压： 一部分金属的挤出方向与加压方向相同，另一部分金属的挤出方向与加压方向相反，是正挤和反挤的复合。 a）挤压示意图 b）毛坯与挤压零件,复合挤压适用于各种复杂形状制件的挤压；改变凹模孔口或凸、凹模之间缝隙的轮廓形状，就可以挤出形状和尺寸不同的各种空心件和实心件。,径向挤压： 挤压时金属的流动方向与 凸模轴线方向相垂直 a）毛坯 b）零件 适用于盘类零件或有凸起的零件的挤压,减径挤
7、压：是一种变形程度较小的 变态正挤压法。 减径挤压花键,镦挤复合法 它是将局部镦粗和挤压结合 在一起的加工方法，如图所示。 该法主要用于制造带法兰 的空心杆类零件。,镦挤复合成形,五、挤压工艺的特点,1、节约原材料，生产效率高 冷挤压是少无切削加工工艺，与切削加工相比，节约原材料，同时，冷挤压是在压力机简单的往复运动中生产零件，生产效率高，比切削加工高30倍。,2、提高零件的力学性能 在冷挤压过程中，金属处于三向挤压应力状态，变形后材料的组织致密，又有连续的纤维流向，变形中的加工硬化也使材料的强度和刚度大大提高，从而可用低强度钢材代替高强度钢。,3、可加工形状复杂的零件 对复杂零件可以一次加工成型， 加工十分方便，大批大量生产时， 加工成本低。,4、提高零件的精度，降低表面粗糙度 由于金属表面在高压、高温（挤压过程中产生的热量）下受到模具光滑表面的熨平，因此，制件表面很光，表面强度也大为提高。冷挤压零件的精度可达1T81T9级，有色金属冷挤压零件的表面粗糙度可达Ra=1.60.4m。有的冷挤压件无需切削加工。,
