冷镦(挤压)工艺中主要工模具概要课件

冷镦（挤压）工艺中主要工模具概要 主讲人：程从志冷镦（挤压）工艺中主要工模具概要 主讲人：程从志1冷镦（挤压）工艺中主要工模具概要l工模具在冷镦工艺生产中具有重要的作用。它除了满足产工模具在冷镦工艺生产中具有重要的作用。它除了满足产品形状的尺寸要求以外，还要满足特殊的冷镦工艺冲击韧品形状的尺寸要求以外，还要满足特殊的冷镦工艺冲击韧性及强度的要求，保证有较高的使用寿命来适应自动化、性及强度的要求，保证有较高的使用寿命来适应自动化、大批量生产的需要，因此对工模具的结构设计、材料选择、大批量生产的需要，因此对工模具的结构设计、材料选择、热处理等皆有独特的要求。热处理等皆有独特的要求。冷镦（挤压）工艺中主要工模具概要工模具在冷镦工艺生产中具有重21 冷镦用工模具结构冷镦用工模具结构1.1 工模具分类工模具分类la.按产品名称分类按产品名称分类l这是常用的习惯分类方法。这是常用的习惯分类方法。la)杆形件模具：包括螺栓模具、内六角圆柱头螺钉模具、机器螺杆形件模具：包括螺栓模具、内六角圆柱头螺钉模具、机器螺钉模具、铆钉模具等。钉模具、铆钉模具等。lb)螺母类模具。螺母类模具。lb.按模具形状分类按模具形状分类la)凸模，又称上模，一般固定在设备滑块的模具夹持器上。凸模，又称上模，一般固定在设备滑块的模具夹持器上。lb)凹模，又称下模、顶模，一般固定在设备床身的模座上。凹模，又称下模、顶模，一般固定在设备床身的模座上。lc.配套辅助工具配套辅助工具l主要指冷镦生产紧固件所需模具以外的相关工具。如送料轮、加主要指冷镦生产紧固件所需模具以外的相关工具。如送料轮、加工内、外螺纹的丝锥、搓丝板、滚丝轮等。工内、外螺纹的丝锥、搓丝板、滚丝轮等。1 冷镦用工模具结构1.1 工模具分类a.按产品名称分类31.2 主要工模具设计概要主要工模具设计概要1.2.1 送料辊轮送料辊轮l送料辊轮由一对辊轮组成，如图送料辊轮由一对辊轮组成，如图36-56所示。冷镦机床的滑块往复一所示。冷镦机床的滑块往复一次，辊轮转动一定角度，将夹持的线材送出一定的长度。轮槽次，辊轮转动一定角度，将夹持的线材送出一定的长度。轮槽R尺寸尺寸根据线材粗细根据线材粗细,由公式由公式36-28确定。确定。1.2 主要工模具设计概要1.2.1 送料辊轮送料辊轮由一4l R=R料料max+(0.050.15)mm （公式（公式36-28）l 式中：式中：R料料max线材最大直径线材最大直径,mmlR大小选择要适宜，过大会把线材压扁；过小会将线材压出四条线痕，大小选择要适宜，过大会把线材压扁；过小会将线材压出四条线痕，影响产品质量。表影响产品质量。表36-17列出了轮槽列出了轮槽R尺寸选用表。尺寸选用表。l送料轮可选用高碳工具钢或送料轮可选用高碳工具钢或40Cr制造。轮槽采用表面淬火，硬度为制造。轮槽采用表面淬火，硬度为 5860 HRC。l轮槽拉伤或磨损轮槽拉伤或磨损,可拆下可拆下,经退火后进行修复。辊轮可反复修磨经退火后进行修复。辊轮可反复修磨35次，次，直至两轮中心距不能保证压紧线材而影响送料时，则可报废。直至两轮中心距不能保证压紧线材而影响送料时，则可报废。线材直径材直径R线材直径材直径R2.53.01.55.86.73.353.03.61.86.77.83.93.64.32.157.88.94.454.35.02.58.91055.05.82.91011.35.65 R=R料max+(0.050.15)mm 5l1.2.2 切料模具切料模具la.切料模切料模l切料模又称割模，如图切料模又称割模，如图36-57所示。孔径所示。孔径d的选择可按公式的选择可按公式36-29计算：计算：ld=d材材max+(0.050.1)mm （公式（公式36-29）l式中：式中：d材材max线材最大直径线材最大直径,mm。l切料模进料端有切料模进料端有30喇叭口，使线材端部容易通过。切料模刃口容易喇叭口，使线材端部容易通过。切料模刃口容易磨损，可选用合金工具钢或高速工具钢制造，热处理硬度磨损，可选用合金工具钢或高速工具钢制造，热处理硬度6062 HRC。为提高切料模使用寿命，切料模可镶硬质合金。常用的。为提高切料模使用寿命，切料模可镶硬质合金。常用的A型及型及B型切料模型式与尺寸及技术要求型切料模型式与尺寸及技术要求,您您表表36-18及及表表36-19。1.2.2 切料模具6lb.切料刀板切料刀板l切料刀板如图切料刀板如图36-58所示。刃口部分所示。刃口部分R尺寸可按公式尺寸可按公式36-30计算。计算。l式中：式中：d材材max线材最大直径线材最大直径/mml 制造公差。取（制造公差。取（0.030.05）/mml刀板刃口刀板刃口R一定要圆整、光滑，刀板与切料一定要圆整、光滑，刀板与切料模的间隙一般在模的间隙一般在0.1mm左右。刀板材料选用左右。刀板材料选用T10或或9CrSi、GCr15，刃口部分热处理硬度，刃口部分热处理硬度5860 HRC。为提高刀板寿命，可在刃口部分。为提高刀板寿命，可在刃口部分镶上硬质合金。镶上硬质合金。l一般单、双击冷镦机和多工位冷镦机上采用连切带送的切料方式。即切一般单、双击冷镦机和多工位冷镦机上采用连切带送的切料方式。即切刀将线材切断后，由切刀上的弹簧压钳夹紧，将坯料送至第一工位的镦刀将线材切断后，由切刀上的弹簧压钳夹紧，将坯料送至第一工位的镦制中心。常用的制中心。常用的A型、型、B型与型与C型切料刀型式与尺寸及技术要求型切料刀型式与尺寸及技术要求,如如图图36-59、图图36-60及表及表36-20(1),(2),(3)表表36-21(1),(2)表表36-22(1),(2)表表36-23(1),(2)所示。所示。b.切料刀板7l1.2.3 初镦冲头初镦冲头l初镦冲头又称初冲，用于双击自动冷镦或两次以上的镦锻工艺。初镦冲头又称初冲，用于双击自动冷镦或两次以上的镦锻工艺。l初镦冲头，主要是锥形工作模腔的设计。主要工艺尺寸参数由变形工初镦冲头，主要是锥形工作模腔的设计。主要工艺尺寸参数由变形工艺及计算艺及计算l公式确定。常用的初镦冲头型式与尺寸及技术要求公式确定。常用的初镦冲头型式与尺寸及技术要求,如表如表36-24(1),(2)所示。所示。l1.2.4 终镦冲头终镦冲头l 终镦冲头又称光冲，用于双击自动冷镦机和多工位自动冷镦机。终镦冲头又称光冲，用于双击自动冷镦机和多工位自动冷镦机。型式与尺寸及技术要求型式与尺寸及技术要求,如如表表36-25所示。所示。l1.2.5 冲裁模冲裁模l1.2.5.1.切边模切边模l 切边模适用于多工位自动冷镦机、自动切边机、冲床等专用设备。切边模适用于多工位自动冷镦机、自动切边机、冲床等专用设备。常用切边模的型式与尺寸及技术要求常用切边模的型式与尺寸及技术要求,如如表表36-26所示。所示。l切边模的刃口厚度尺寸切边模的刃口厚度尺寸h很重要。很重要。h过大过大,切边时易啃模切边时易啃模,使模具断裂使模具断裂,顶针顶料时费劲顶针顶料时费劲,易折断易折断,同时产品的切面同时产品的切面s也粗糙也粗糙,螺栓杆部容易弯曲螺栓杆部容易弯曲;h大小大小,使产品的使产品的s面切的不平面切的不平,呈波浪形。一般坯料材质较软呈波浪形。一般坯料材质较软,h宜取宜取小小,材质较硬材质较硬h宜取大。宜取大。1.2.3 初镦冲头8l切边模的材质可选用切边模的材质可选用Gr12MoV或或9CrSi、LD钢钢,热处理硬度为热处理硬度为5860HRC。l2.内六角圆柱头螺钉冲模内六角圆柱头螺钉冲模l按冷镦内六角圆柱头螺钉变形工艺，冲模分预冲模和精冲模。按冷镦内六角圆柱头螺钉变形工艺，冲模分预冲模和精冲模。图图36-61为预镦内六角冲头组合结构图，为预镦内六角冲头组合结构图，图图36-62为精镦内六角冲头组合结为精镦内六角冲头组合结构图。构图。l2.1 用于双击整模自动冷镦机的内六角预镦冲头用于双击整模自动冷镦机的内六角预镦冲头l适用于双击整模自动冷镦机的内六角预镦冲头如图适用于双击整模自动冷镦机的内六角预镦冲头如图36-61所示，预镦所示，预镦冲头顶杆冲头顶杆2，在工作行程中相对整个组合冲模不动，而预镦冲头，在工作行程中相对整个组合冲模不动，而预镦冲头1则在则在冲头冲击时，能向后退缩，在返回时又靠弹簧冲头冲击时，能向后退缩，在返回时又靠弹簧5的力作用下向外伸出，的力作用下向外伸出，在冲击开始时，冲头在冲击开始时，冲头1即可将坯件推入下模，避免了冲模和夹钳相碰，即可将坯件推入下模，避免了冲模和夹钳相碰，还可用直孔部分将坯件笼住，增加坯件的稳定性，使坯件在镦锻过程还可用直孔部分将坯件笼住，增加坯件的稳定性，使坯件在镦锻过程中不产生弯曲，使坯件在下模内变形形成预想的头部形状。中不产生弯曲，使坯件在下模内变形形成预想的头部形状。l适用于双击整模自动冷镦机的适用于双击整模自动冷镦机的A型预镦冲头及型预镦冲头及A型预镦冲头顶杆的型型预镦冲头顶杆的型式、尺寸及技术要求式、尺寸及技术要求,如如表表36-27、表表36-28所示。所示。切边模的材质可选用Gr12MoV或9CrSi、LD钢,热处理9l2.2 用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头l图图36-63所示为多工位自动冷镦机使用的内六角上、下模工作图。所示为多工位自动冷镦机使用的内六角上、下模工作图。l图图36-64为预镦内六角冲头组合图。预镦内六角冲头为预镦内六角冲头组合图。预镦内六角冲头1在工作行程中与在工作行程中与下模配合镦出锥形球头。由于冲头承受轴向力，下模配合镦出锥形球头。由于冲头承受轴向力，R凹穴又比较浅，因凹穴又比较浅，因此预镦冲头不会从冲头套脱出。冲头和套采用过盈配合（此预镦冲头不会从冲头套脱出。冲头和套采用过盈配合（H8/S7）。）。l适用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头的型式、尺寸及技术要求适用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头的型式、尺寸及技术要求,如如表表36-29所示。所示。l表表36-30所示为二序冲头，即精镦内六角冲头图的型式和尺寸。图中所示为二序冲头，即精镦内六角冲头图的型式和尺寸。图中可以看出，它与预镦冲头只是冲头的头部几何形状不同，而冲头材料可以看出，它与预镦冲头只是冲头的头部几何形状不同，而冲头材料及热处理硬度与预镦冲头相同。及热处理硬度与预镦冲头相同。l2.3精镦冲头：精镦冲头：l图图36-65、图、图36-66、图、图36-67示出了适用于多工位自动冷镦机的示出了适用于多工位自动冷镦机的B、C及及D型三种精镦内六角冲头组合图。型三种精镦内六角冲头组合图。l表表36-31、表表36-32、表表36-33示出了适用于多工位自动冷镦机的示出了适用于多工位自动冷镦机的B、C及及D型三种常用的精镦内六角冲头的型式、尺寸及技术要求。型三种常用的精镦内六角冲头的型式、尺寸及技术要求。2.2 用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头10l3 六角螺母用冲孔冲头六角螺母用冲孔冲头l3.1 常用的型式常用的型式l按冲孔螺母的规格大小、孔冲及其组合方式可分为按冲孔螺母的规格大小、孔冲及其组合方式可分为A、B及及C种型式种型式,如如图图36-68、图、图36-69、图、图36-70所示。所示。l3.2 型式与尺寸型式与尺寸l相应的六角螺母冲孔冲头及冲头模套的型式、尺寸及技术要求相应的六角螺母冲孔冲头及冲头模套的型式、尺寸及技术要求,如表如表36-34(1),(2)表表36-35(1),(2)表表36-36(1),(2),(3)表表36-37表表36-38(1),(2)表表36-39所示。所示。l3.3 冲头的头部形状冲头的头部形状l六角螺母冲孔冲头的头部形状与冲孔质六角螺母冲孔冲头的头部形状与冲孔质量及使用寿命有很大关系，图量及使用寿命有很大关系，图36-71为孔冲为孔冲头部形状，顶部做成头部形状，顶部做成150锥角，便于与螺锥角，便于与螺母凹穴对中定位。刃带母凹穴对中定位。刃带d的高度的高度h不宜过厚不宜过厚,否则冲孔时摩擦力大，易发热，退料时增否则冲孔时摩擦力大，易发热，退料时增大拉力大拉力;也不宜太薄，如果太薄也不宜太薄，如果太薄,d尺寸很快尺寸很快被磨损，使被磨损，使d尺寸不均，冲孔不符合尺寸要尺寸不均，冲孔不符合尺寸要求。求。3 六角螺母用冲孔冲头11lh取（取（12）mm，d1与与d用光滑圆弧连接，其他数据为：用光滑圆弧连接，其他数据为：ld=d小小max （公式（公式36-31）ld1=d-(0.30.8)mm （公式（公式36-32）lD1=d公称公称 （公式（公式36-33）lD=D1+(46)mm （公式（公式36-34）l式中：式中：d小小max螺孔小径最大尺寸螺孔小径最大尺寸,mm;l d公称公称螺母公称直径螺母公称直径,mm。l以上介绍了六角头螺栓切边模、圆柱头内六角螺钉初镦、精镦冲头及以上介绍了六角头螺栓切边模、圆柱头内六角螺钉初镦、精镦冲头及六角螺母冲孔冲头。从它们的服役条件分析，皆是在冲击状态下工作，六角螺母冲孔冲头。从它们的服役条件分析，皆是在冲击状态下工作，因此它们的共性是要求有足够的冲击韧性，使受冲击载荷而不易折断。因此它们的共性是要求有足够的冲击韧性，使受冲击载荷而不易折断。此外，它们的工作带处于冲切状态，受着较强的拉应力，常产生工作此外，它们的工作带处于冲切状态，受着较强的拉应力，常产生工作带尺寸因磨损而超差。实际上在生产中带尺寸因磨损而超差。实际上在生产中,这类模具常常是工作刃部掉这类模具常常是工作刃部掉渣、崩裂或折断而使模具报废。因此对这类冲裁类模具应有足够的冲渣、崩裂或折断而使模具报废。因此对这类冲裁类模具应有足够的冲击韧性和耐磨性。击韧性和耐磨性。h取（12）mm，d1与d用光滑圆弧连接，其他数据为：12l4 下模下模l下模又称凹模、顶模等，它在坯件的冷镦变形中起着承受坯件在工作下模又称凹模、顶模等，它在坯件的冷镦变形中起着承受坯件在工作型腔里成型的作用。它要经受很大的冲击力、摩擦力及张力等，因此型腔里成型的作用。它要经受很大的冲击力、摩擦力及张力等，因此要求下模要有相当的强韧性和耐磨性。因为它起着坯件最后成型的作要求下模要有相当的强韧性和耐磨性。因为它起着坯件最后成型的作用，尺寸精度、形位公差都要有严格要求。用，尺寸精度、形位公差都要有严格要求。l4.1 冷镦杆形件用下模分类冷镦杆形件用下模分类l冷镦杆形件产品用下模按结构形状可分为三大类：冷镦杆形件产品用下模按结构形状可分为三大类：la.开式下模开式下模l开式下模用于开式下模用于Z14、Z15类单、双击分模自类单、双击分模自动冷镦机，下模结构动冷镦机，下模结构形状见图形状见图36-72，由正，由正方形截面并带凹模的方形截面并带凹模的两块长方体组成。工两块长方体组成。工作时由分模夹紧机构作时由分模夹紧机构将两块开式凹模合在一起，形成一个完整的模腔，其一端为成型用，另将两块开式凹模合在一起，形成一个完整的模腔，其一端为成型用，另一端为剪切线材用。当某一个槽形磨损超差，可转换另一面与之组合一端为剪切线材用。当某一个槽形磨损超差，可转换另一面与之组合继续使用。继续使用。4 下模13l开式下模加工的产品，在头杆结合处及杆部两块分模的分合处会形成开式下模加工的产品，在头杆结合处及杆部两块分模的分合处会形成一道细小的飞边筋。飞边的大小决定于分模的加工精度及闭合时的夹一道细小的飞边筋。飞边的大小决定于分模的加工精度及闭合时的夹紧程度。开式下模不能缩径，仅适用于加工细杆、头部形状简单的沉紧程度。开式下模不能缩径，仅适用于加工细杆、头部形状简单的沉头、半沉头、扁圆头等螺钉。开式下模可用头、半沉头、扁圆头等螺钉。开式下模可用T10或低合金工具钢制造。或低合金工具钢制造。lb.整体式下模整体式下模l除头部形状简单、杆部较长的产品可使用开式下模以外，一般如六角除头部形状简单、杆部较长的产品可使用开式下模以外，一般如六角头螺栓、圆柱头内六角螺钉、螺母等产品用下模大都用整体式下模。头螺栓、圆柱头内六角螺钉、螺母等产品用下模大都用整体式下模。整体式下模与上模的分模面视产品头部形状而定。由于顶料杆一般都整体式下模与上模的分模面视产品头部形状而定。由于顶料杆一般都装在下模内，所以，通常以产品头部最大截面处为分模面。如半圆头装在下模内，所以，通常以产品头部最大截面处为分模面。如半圆头形状的产品，易于脱模，其头部可在上模内成型。而沉头、内六角圆形状的产品，易于脱模，其头部可在上模内成型。而沉头、内六角圆柱头、方头、六角头等需在下模内成型，这时的下模型腔应制出拔模柱头、方头、六角头等需在下模内成型，这时的下模型腔应制出拔模斜度。斜度。图图36-73示出了几种整体式下模。示出了几种整体式下模。lc.组合式下模组合式下模l当下模的成型型腔为多边形等形状比较复杂时，为了模具制造容易，当下模的成型型腔为多边形等形状比较复杂时，为了模具制造容易，防止台阶、转角处应力集中，根据防止台阶、转角处应力集中，根据“未裂先分未裂先分”的原则，常将型腔部的原则，常将型腔部分进行剖分，由几部分组成成型模块（片）。使用时与下模下孔部分分进行剖分，由几部分组成成型模块（片）。使用时与下模下孔部分（制成的顶锻模芯），借助模套的过盈预紧力镶配在一起。（制成的顶锻模芯），借助模套的过盈预紧力镶配在一起。l图图36-74示出了几种成型下模模块（片）。示出了几种成型下模模块（片）。开式下模加工的产品，在头杆结合处及杆部两块分模的分合处会形成14l成型模片的型腔应制有成型模片的型腔应制有010015的出模斜度，多边成型模片的棱的出模斜度，多边成型模片的棱角处，要以圆角过度，防止应力集中损坏模具。角处，要以圆角过度，防止应力集中损坏模具。l与直孔模芯镶配使用的成型模片，在两者结合处应制有排气槽，以便与直孔模芯镶配使用的成型模片，在两者结合处应制有排气槽，以便金属流动时充满模腔。金属流动时充满模腔。l4.2 下模设计原则下模设计原则l由于下模承受坯件的变形力较大，多数情况下，它既要承受压应力，由于下模承受坯件的变形力较大，多数情况下，它既要承受压应力，又要承受轴向拉应力、径向拉应力等多种应力，受力情况复杂。因此又要承受轴向拉应力、径向拉应力等多种应力，受力情况复杂。因此下模的使用寿命是生产合格产品，保证设备正常开动的关键。如何提下模的使用寿命是生产合格产品，保证设备正常开动的关键。如何提高下模的使用寿命，是工模具设计者要考虑的首要问题。用普通材料高下模的使用寿命，是工模具设计者要考虑的首要问题。用普通材料制成的整体式下模是不可能达到高寿命的。因此，设计者常从模具结制成的整体式下模是不可能达到高寿命的。因此，设计者常从模具结构、选用材料及处理工艺上着手考虑。构、选用材料及处理工艺上着手考虑。l下模类模具的设计原则主要有以下几个方面：下模类模具的设计原则主要有以下几个方面：la.以组合式下模代替整体式下模。设计组合式下模时，其组合原则应以组合式下模代替整体式下模。设计组合式下模时，其组合原则应从应力集中处着眼，遵循从应力集中处着眼，遵循“未裂先分未裂先分”的原则，使模具从结构上就消的原则，使模具从结构上就消除了应力集中区；除了应力集中区；lb.模芯材料选用具有较高碳化物的、耐磨性好的，并且有一定韧性的模芯材料选用具有较高碳化物的、耐磨性好的，并且有一定韧性的材料，如材料，如YG20C；lc.模芯用的中套、外套选用强度较高的材料，如模芯用的中套、外套选用强度较高的材料，如60Si2Mn、5CrNiMo等，中套与外套过盈压配。等，中套与外套过盈压配。成型模片的型腔应制有010015的出模斜度，多边成15ld.设计模具时，应同时考虑加工工艺，进行综合经济分析，考虑模具设计模具时，应同时考虑加工工艺，进行综合经济分析，考虑模具的标准化、系列化和通用化。的标准化、系列化和通用化。l4.3 下模设计实例分析下模设计实例分析l以冷镦扁圆头螺栓下模的设计为例以冷镦扁圆头螺栓下模的设计为例,对下模结构设计实例进行分析。对下模结构设计实例进行分析。如如图图36-75所示，其使用寿命很低，主要失效形式因工作型腔崩裂约所示，其使用寿命很低，主要失效形式因工作型腔崩裂约占占80%以上。原因是转角处没有足够的圆弧过渡，模具在使用中发生以上。原因是转角处没有足够的圆弧过渡，模具在使用中发生严重的应力集中，在应力集中区（见严重的应力集中，在应力集中区（见图图36-76）的金属处于三向拉应）的金属处于三向拉应力状态，加速了产生脆性断裂，导致模具早期失效。力状态，加速了产生脆性断裂，导致模具早期失效。l设想，将三向拉应力状态变为三向压应力状态，则将使应力集中区消设想，将三向拉应力状态变为三向压应力状态，则将使应力集中区消除。除。图图36-77所示的组合下模结构设计，就是将工作型腔转折处的应所示的组合下模结构设计，就是将工作型腔转折处的应力集中区分开，经过过盈压配，组成组合式下模。则内芯力集中区分开，经过过盈压配，组成组合式下模。则内芯5处于三向处于三向压应力状态之下，使之从脆性状态转变成了韧性状态，从而使模具使压应力状态之下，使之从脆性状态转变成了韧性状态，从而使模具使用寿命大幅度提高。用寿命大幅度提高。l如将此组合式下模的结构，设计成如如将此组合式下模的结构，设计成如图图36-78所示的型式，由于无斜所示的型式，由于无斜面，加工也方便，容易装配。模片面，加工也方便，容易装配。模片4的设计消除了应力集中，由于三的设计消除了应力集中，由于三层组合，对内芯而言，压力更强。内芯可采用硬质合金层组合，对内芯而言，压力更强。内芯可采用硬质合金YG20C，中套、，中套、内套、模片均采用内套、模片均采用60Si2Mn钢。据生产实践，钢。据生产实践，M12M16的下模，平的下模，平均使用寿命可达均使用寿命可达2030万件万件/只，比整体式下模的使用寿命高出只，比整体式下模的使用寿命高出5060倍。倍。d.设计模具时，应同时考虑加工工艺，进行综合经济分析，考虑16l设计三层组合凹模时，各层模套的直径可根据经验公式计算。图设计三层组合凹模时，各层模套的直径可根据经验公式计算。图36-79表示三层组合下模，表示三层组合下模，d1为组合下模内径，为组合下模内径，d4为最大外径，为最大外径，d2、d3为中套的内径和外径。为中套的内径和外径。d4/d1称为总直径比称为总直径比,用用a41表示，则：表示，则：设计三层组合凹模时，各层模套的直径可根据经验公式计算。图3617la21合理、合理、a32合理的数值与总直径比合理的数值与总直径比a41之间的关系见之间的关系见图图36-80。la21=d2/d1、a41=d4/d1、a32=d3/d2la21=0.07a41+1.15la32=0.1a41+1.2l各层径向过盈量可按下式计算：各层径向过盈量可按下式计算：l u2=2d2 （公式（公式36-44）l u3=3d3 （公式（公式36-45）l式中：式中：u2d2处的径向过盈量；处的径向过盈量；lu3d3处的径向过盈量；处的径向过盈量；l2d2处的径向过盈量系数；处的径向过盈量系数；l3d3处的径向过盈量系数。处的径向过盈量系数。l径向过盈量系数径向过盈量系数2、3与总直径比与总直径比a41之间的关系见之间的关系见图图36-81。l各层套的技术条件是：内芯各层套的技术条件是：内芯5961 HRC，中套，中套4548 HRC，外套，外套4045 HRC。a21合理、a32合理的数值与总直径比a41之间的关系见图318l5 缩径模缩径模l5.1 导入角与定径带导入角与定径带l六角头螺栓、内六角圆柱头螺钉等杆类螺纹件螺坯部分的加工，视线六角头螺栓、内六角圆柱头螺钉等杆类螺纹件螺坯部分的加工，视线材的粗细材的粗细,采用一次或一次以上的缩径，使之达到螺坯尺寸要求。不采用一次或一次以上的缩径，使之达到螺坯尺寸要求。不管几次缩径，均需使用缩径模进行缩径。缩径模的工作尺寸见管几次缩径，均需使用缩径模进行缩径。缩径模的工作尺寸见图图36-82，导入角，导入角，定径带，定径带h是两个主要参数。导入角是使坯件顺利进入定是两个主要参数。导入角是使坯件顺利进入定径带的关键尺寸。导入角过大，坯件未进入定径带前就被镦粗，使坯径带的关键尺寸。导入角过大，坯件未进入定径带前就被镦粗，使坯料进入定径带受阻；导入角过小，坯料难以往缩径模进料。经验表明，料进入定径带受阻；导入角过小，坯料难以往缩径模进料。经验表明，缩径模导入角在缩径模导入角在2830为宜。为宜。l定径带是缩径模的主要工作部分，它起着螺坯尺寸的最后定径作用。定径带是缩径模的主要工作部分，它起着螺坯尺寸的最后定径作用。定径带定径带h宽度应适宜，过宽，不仅缩径力增大，还会引起杆部拉毛，宽度应适宜，过宽，不仅缩径力增大，还会引起杆部拉毛，即产生热胶合。即产生热胶合。h过窄，会引起杆部严重弯曲。一般过窄，会引起杆部严重弯曲。一般h=(12)mml定径带的宽度也要求均匀，见定径带的宽度也要求均匀，见图图36-83，hahb，金属在缩径变形中，金属在缩径变形中，定径带较宽的一面（定径带较宽的一面（ha）的阻力将大于定径带较窄的一面（）的阻力将大于定径带较窄的一面（hb），），由于受力不均，金属流动的多少也势必不均，因此使杆部产生弯曲。由于受力不均，金属流动的多少也势必不均，因此使杆部产生弯曲。l5.2 缩径模型式与尺寸缩径模型式与尺寸l缩径模的型式、尺寸及技术要求缩径模的型式、尺寸及技术要求,见见表表36-40。5 缩径模19l5.3 冷镦六角螺母的下模设计冷镦六角螺母的下模设计l六角下模是使螺母成型的重要模具。六角下模采用整体结构，见六角下模是使螺母成型的重要模具。六角下模采用整体结构，见图图36-84，在冷镦过程中，可能在坯料稍大，坯料硬度过高或出现镦双，在冷镦过程中，可能在坯料稍大，坯料硬度过高或出现镦双料（即重帽）时，在六角棱角处产生应力集中料（即重帽）时，在六角棱角处产生应力集中,导致裂纹。即使在正导致裂纹。即使在正常工作情况下，也会因整体模芯在成型区形成高的径向应力使六角棱常工作情况下，也会因整体模芯在成型区形成高的径向应力使六角棱角处产生疲劳裂纹，逐渐因应力集中而产生开裂，模芯报废。角处产生疲劳裂纹，逐渐因应力集中而产生开裂，模芯报废。l整体结构的六角下模是由于应力集中而引致开裂，要解决开裂问题，整体结构的六角下模是由于应力集中而引致开裂，要解决开裂问题，必须避免应力集中，因此，应用必须避免应力集中，因此，应用“未裂先分未裂先分”的原理，将整体下模从的原理，将整体下模从应力容易集中的棱角处进行剖分，即将整体下模剖分成六块扇形块，应力容易集中的棱角处进行剖分，即将整体下模剖分成六块扇形块，组成组合下模，称六瓣组合下模，见组成组合下模，称六瓣组合下模，见图图36-85。这样可以消除棱角处。这样可以消除棱角处的应力集中，使整个模具的应力趋于均匀化。这样就大大提高了模具的应力集中，使整个模具的应力趋于均匀化。这样就大大提高了模具的使用寿命。的使用寿命。l模芯扇形块采用模芯扇形块采用YG20C硬质合金制造。硬质合金制造。l中套、外套采用中套、外套采用60Si2Mn制造，热处理硬度制造，热处理硬度4550 HRC。压配过盈。压配过盈配合。配合。l由硬质合金制造的六瓣结构六角下模，平均使用寿命比由硬质合金制造的六瓣结构六角下模，平均使用寿命比Cr12MoV钢制钢制造的整体六角下模，使用寿命高出造的整体六角下模，使用寿命高出200倍左右。倍左右。5.3 冷镦六角螺母的下模设计20