《挤压工艺及模具 教学课件 ppt 作者 贾俐俐 主编 第六章 冷挤压模具设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挤压工艺及模具 教学课件 ppt 作者 贾俐俐 主编 第六章 冷挤压模具设计（124页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、14681D6,主编,第六章 冷挤压模具设计,第六章 冷挤压模具设计,第一节 冷挤压模具的结构及分类 第二节 模具工作部分的设计 第三节 预应力组合凹模的设计 第四节 卸件和顶出装置的设计 第五节 导向装置的设计 第六节 压力垫板的设计 第七节 凸模和凹模的紧固方法 第八节 冷挤压模具材料及选用方法 第九节 冷挤压模具的设计实例,第一节 冷挤压模具的结构及分类,一、概述 二、冷挤压模具分类,一、概述,1. 特点 冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相
2、当恶劣。 2. 组成,1. 特点,1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作。 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)模具易损部分应更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性。 5)为提高工作部分强度，凹模一般采用预应力组合形式，凸模有时也采用组合形式。,1. 特点,6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，以防止压坏上下模板。 7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具
3、有较高的强度和刚度。,2. 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、导板、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。,二、冷挤压模具分类,(一)按工艺性质分类 (二)按有无导向装置分类,(一)按工艺性质分类,1.正挤压模 图6-1所示为实心件正挤压模。 2.反挤压模 图6-3所示是一种典型的具有导向装置的反挤压模。 3.复合挤压模 图6-4为活塞销的复合挤压的模具图。 .镦挤模 图6-5所示为镦挤模。,1
4、.正挤压模,图6-1 带导柱导套实心件正挤压模 螺杆 弹簧垫圈 调节螺母 拉杆 顶杆 凸模 活动护套,1.正挤压模,图6-2 空心钢零件正挤压模具 1凸模固定圈 2凹模 3上模板 4、12、14螺钉 5凹模固定圈 6导套 7导柱 8垫块 9垫板 10顶出杆 11下模板 13垫板 15凸模芯轴 16凸模,2.反挤压模,图6-3 反挤压模 1下模座 2导柱 3拉杆 4导套 5上模座 6定位圈 7凸模 8模柄 9、19压力垫板 10压环 11大螺母 12卸件环 13卸料板 14凹模 15加强圈 16紧固圈 17顶出杆 18垫块 20顶板 21拉簧 22活动板 23顶杆 24斜块,.复合挤压模,图6-
5、4 活塞销复合挤压模 1顶杆 2顶件套 3下凸模 4凹模 5上凸模 6限流套,.镦挤模,图6-5 镦挤模 外套 凸模 定位圈 螺母 凹模 顶杆,(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-所示，它是冷挤压模具中最常见的一种模具结构。 2.模口导向冷挤压模 图6-6为模口导向冷挤压模。 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，它是一副导筒导向挤压模。,1.导柱导套导向冷挤压模,该类模具如图6-1图6-所示，它是冷挤压模具中最常见的一种模具结构。,2.模口导向冷挤压模,图6-6 模口导向反挤压摸,3.导筒导向冷挤压模,图6-7 双端花键挤
6、压模具简图,第二节 模具工作部分的设计,一、正挤压模具工作部分零件设计 二、反挤压模具工作部分零件设计 三、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差,一、正挤压模具工作部分零件设计,(一)正挤压凸模 (二)正挤压凹模,(一)正挤压凸模,1)要避免在挤压后零件上形成毛刺，这就要求较小的间隙，这一点在挤压比较软的有色金属材料时特别重要。 2)为必须保证挤压时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。 1.正挤压凸模的形式 正挤压凸模基本上有五种形式，见图6-8。 2.正挤压凸模尺寸参数设计 以图6-e的凸模为例，凸模各部分尺寸参数见表6-1。,1.正挤压凸模的形式,图6-8 正挤压凸模主
7、要形式,2.正挤压凸模尺寸参数设计,表6-1 正挤压凸模(图6-9e)尺寸参数设计计算表,(二)正挤压凹模,.凹模型腔尺寸确定 图6-为正挤压凹模形状尺寸。 2.凹模结构形式 正挤压组合凹模的结构形式有六种，见图6-10。,.凹模型腔尺寸确定,图6-9 正挤压凹模 1凹模 2顶杆 3导向垫板,2.凹模结构形式,图6-10 正挤压凹模结构形式,二、反挤压模具工作部分零件设计,(一)反挤压凸模 (二)反挤压凹模 (三)反挤压顶杆,(一)反挤压凸模,.反挤压凸模形式 合理的反挤压凸模成形部分形状和尺寸，可以有利于金属的流动，降低单位挤压力，从而提高模具的使用寿命。 2.反挤压凸模尺寸参数设计 反挤压
8、凸模所受到的单位挤压力比正挤压时大。 .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。,(一)反挤压凸模,图6-11 反挤压凸模组成部分,.反挤压凸模形式,图6-12 反挤压凸模形式 a)带平底锥形凸模 b)尖顶锥形凸模 c) 平底凸模,2.反挤压凸模尺寸参数设计,表6-2 反挤压凸模尺寸参数设计计算表,.反挤压凸模防止失稳措施,图6-13 有色金属反挤压凸模工作端面工艺凹槽,(二)反挤压凹模,1.反挤压凹模形式 根据零件的形状、尺寸、精度及材料种类不同，反挤压凹模也有各种形式。 2.反挤压内层凹模尺寸确定 一般内凹模型腔尺寸参数
9、见图6-17，其尺寸计算见表6-3。,1.反挤压凹模形式,图6-14 反挤压凹模典型结构,1.反挤压凹模形式,图6-15 盛料腔模具结构,1.反挤压凹模形式,图6-16 常用反挤压凹模形式,1.反挤压凹模形式,图6-17 反挤压内层凹模型腔尺寸,2.反挤压内层凹模尺寸确定,表6-3 反挤压内层凹模型腔尺寸确定表,(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。,(三)反挤压顶杆,图6-18 常用顶杆形式,三、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差,1.要求
10、保证挤压件外径尺寸时(图6-19a) 2.要求保证挤压件内径尺寸时(图6-19b),三、反挤凸模与凹模制造尺寸与公差,图6-19 要求外径及内径尺寸的挤压件,1.要求保证挤压件外径尺寸时(图6-19a),2.要求保证挤压件内径尺寸时(图6-19b),第三节 预应力组合凹模的设计,一、整体式凹模受力分析 二、预应力组合凹模受力分析 三、组合凹模尺寸计算 四、组合凹模的压合工艺,第三节 预应力组合凹模的设计,图6-20 整体式凹模的开裂,第三节 预应力组合凹模的设计,图6-21 冷挤压凹模的三种结构形式 a)整体式凹模 b)两层组合凹模 c)三层组合凹模,一、整体式凹模受力分析,1)当作用在整体式
11、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。 2)当作用在整体式凹模内壁的最大等效应力max超过凹模材料许用应力时，就要从凹模内璧处开始产生破坏。,一、整体式凹模受力分析,一、整体式凹模受力分析,图6-22 整体式凹模内 应力分布情况,一、整体式凹模受力分析,一、整体式凹模受力分析,一、整体式凹模受力分析,一、整体式凹模受力分析,一、整体式凹模受力分析,图6-23 及与a的关系曲线,二、预应力组合凹模受力分析,(一)未挤压时组合凹模预应力分布 (二)组合凹模挤压时的应力分布,(一)未挤压时组合凹模预应力分布,1.内凹模受接触预压力p2k作用时
12、的预应力分布 由于组合凹模采用过盈配合，装配前预应力圈的内径略小于内凹模外径。 2.预应力圈受接触预压力p2k作用时的预应力分布 设预应力圈内壁受接触预压力为p2k，这里p2k与内凹模外壁所受的预压力p2k为作用力与反作用力的关系。 3.组合凹模组合后而未挤压时的预应力分布 组合凹模组合后而未挤压时的预应力，等于内凹模受接触预压力p2k作用产生的预应力与预应力圈受接触预压力p2k作用产生的预应力相叠加而成，其分布情况见图6-26。,(一)未挤压时组合凹模预应力分布,图6-24 内凹模受接触预压力 作用时的预应力分布,(一)未挤压时组合凹模预应力分布,(一)未挤压时组合凹模预应力分布,图6-25
13、 预应力圈受接触预压力,(一)未挤压时组合凹模预应力分布,图6-26 组合凹模未挤压时,(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应力分布 2.组合凹模挤压时的实际应力分布 组合凹模挤压时的实际应力应为未挤压时预应力与挤压时不考虑接触预应力时的应力相叠加而成，其分布情况见图6-28。,1.组合凹模作为整体凹模时应力分布,1.组合凹模作为整体凹模时应力分布,图6-27 不考虑接触预压力作用组,2.组合凹模挤压时的实际应力分布,图6-28 组合式凹模挤压时,三、组合凹模尺寸计算,1.凹模形式的确定 2.组合凹模各圈尺寸确定 凹模的总直径比a一般取46的数值，但对于多层组合凹模而言，
14、中间各圈直径的确定必须合理，否则会影响凹模的强度。 3.组合凹模径向过盈量与轴向压合量c的确定,1.凹模形式的确定,(1)一般工具钢制成的内凹模 有足够的抗拉强度，允许在一定的拉应力状态下工作。 (2)硬质合金作为内凹模材料 由于抗拉强度很低甚至为零。,2.组合凹模各圈尺寸确定,2.组合凹模各圈尺寸确定,图6-29 在两层组合凹模中,合理的中层,2.组合凹模各圈尺寸确定,图6-30 在三层组合凹模中, 及合,3.组合凹模径向过盈量与轴向压合量c的确定,()两层组合凹模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定 在决定了各圈直径后,可按图6-31与图6-32决定d2处的径向过盈量2与轴向压合量c2。 (
15、)三层组合凹模径向过盈量2、3与轴向压合量c2、c3的确定 在决定了三层组合凹模的各圈直径之后,便可按图6-33与图6-34查出径向过盈系数与轴向压合系数,然后按下式计算径向过盈量2、3与轴向压合量c2、c3。,()两层组合凹模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定,()两层组合凹模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定,图6-31 两层组合凹模径向过盈系数与总直径比的关系图,()两层组合凹模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定,图6-32 两层组合凹模轴向压合系数与总直径比的关系,()两层组合凹模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定,图6-33 三层组合凹模的径向过盈系数与总直径比的关系,()两层组合凹
16、模径向过盈量2与轴向压合量c2的确定,图6-34 三层组合凹模的轴向压合系数与总直径比的关系,()三层组合凹模径向过盈量2、3与轴向压合量c2、c3的确定,四、组合凹模的压合工艺,1.热压配合法 先将外圈(预应力圈)加热后再套到内圈上，利用热胀冷缩的原理使外圈在冷却后将内圈(凹模)包紧，也俗称为“红套”。 .冷压配合法 采用干冰或低温处理装置将内凹模冷却，然后再将预应力圈套在内凹模外。 3.常温强力压合法 常温强力压合时各圈的配合面均为锥面，锥面配合斜度一般采用130，不宜超过3，否则在使用过程中会自动松脱。,第四节 卸件和顶出装置的设计,一、卸件装置 二、顶出装置,一、卸件装置,图6-35 组合式卸件环结构形式 a)圆形件分块方式 b)方形件分块方式 c)异形件分块方式,一、卸件装置,图6-36 固定卸料板卸料装置
