第六章冷挤压模具设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,(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。,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,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：,镦挤压模：,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,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,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,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,4,、镦挤模,图,6-5,所示,为镦挤模。,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：,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,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,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。,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,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,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,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,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,12,3,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，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,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,第二节,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,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,。,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,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,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,(,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。,1,、凹模型腔尺寸的确定,图,6-9,为正挤压凹模的形状尺寸。,(1),凹模型腔深度,h,3,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,60,o,126,o,较合理,(,对于较软的材料，,也可采用,180,o,),。,(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,(4),凹模型腔的工作带长度,h,1,应适当,选择：纯铝,h,1,12mm,；硬铝、纯铜、,黄铜,h,1,=13mm,；低碳钢,h,1,24mm,。,(5),在工作带以下的孔径,D,2,应使挤出,的零件不再与凹模接触，以免增加摩,擦力，需扩大为,D,2,=,D,1,+(0.20.4)mm,。,D,1,到,D,2,也应光滑过渡。,(6),底厚,h,2,应以强度要求进行选择，,一般可取,h,2,(1.11.2),D,。,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,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，在挤压中也不会产生钻料现象。图,c,的凹模内孔末端,10mm,处加工出,5,o,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,1,3 mm,为宜，贴合面以外应将其中一块加工成,1,o,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,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,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。,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，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,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,3,、反挤压凸模防止失稳措施,反挤压凸模的成形部分长度,h,1,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：,h,1,/d,1,710,；反挤压纯铜时,h,1,/d,1,56,；反挤,压黄铜时：,h,1,/d,1,45,；反挤压低碳钢时：,h,1,/d,1,2.53,。,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,(,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。,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、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,25,o,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,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,(,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,d,1,一般比凹模型腔直径小,0.1mm,，,这样既不会产生很大的纵向毛刺，又能,使,顶,部,及,时,退,回,。,其,支,承,部,分,直,径,d,=(1.31.5),d,1,，过渡圆弧应尽可能大。,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，,d,1,以下做出一定的退让量：,d,2,=,d,1,-(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,第三节,预应力组合凸模的设计,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,，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,1.,整体式凹模许用,应力,p110,0MPa,两层组合凹模许用,应力,1100,p140,0MPa,三层组合凹模许用,应力,140 0, p 250,0,MPa,根据单位挤压力大小，冷挤压凹模可采用三种类型图,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,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,r,1,、外半径为,r,2,、受,内压力,p,1,、外压力,p,2,、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),。,整体式凹模在挤压时，其受力情况与只受内压力,p,1,作用的壁,厚圆筒相同。因此，以,p,2,=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=r,1,的内壁,处。,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,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,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,p,2k,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,2,、,预应力圈受接触预应力,p,2k,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,(,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,6-27,2,、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,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,：,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,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,：,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,已知图算法单位挤压,力,2000MPa,，挤压,力,72,吨，计算凹模各,层尺寸,解：按图总直径比,a,4-6,，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,第一步：求组合凹模最外,层尺寸,D,1,27.6,；,a,41,取,4-6,，,d,4,27.6*6,165.6,结合模架,尺寸圆整为,d,4,150,，,a,41,（实际值）,=150/27.6=5.54,第六章,冷挤压模具设计,第二步：求各层外形,尺寸,查图,a,21,1.52,，,a,32,1.74,则,d,2,a,21,*d,1,=1.52*20.4=,d,3,=a,32,*d,2,=,第六章,冷挤压模具设计,第三步：求各层间轴向,压合量,a,41,=5.54,查表,2,0.197,；,3,0.08,则,c,2,（,轴向压合,量,）；,2,*d,2,0.197*42,8.3,C,3,（,轴向压合量,）,3,*d,3,0.08*73,5.8,第六章,冷挤压模具设计,第四步：求各层间,过盈量,U2,（双向过盈量）,=2*d2=0.0105*42,=0.44,转化压合量（,0.44/2,）,/tg1.5,0.22/0.026,8.4,与压合量一致,试作,U3,过盈量？,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,第四节,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,；,将挤压件从凹模内顶出的装置称为,顶出装置,。,第六章,冷挤压模具设计,一、卸件装置,当凸模向下运动进行挤压时，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,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,二、顶出装置,如果挤压件卡在凹模内，就需要专用的顶出装置将之顶出。,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,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,2,、,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,3,、,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,第五节,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。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,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,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,三、导柱导套的尺寸,导柱直径,d,一般取,40,60mm,。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,d,0,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,d,1,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)d,0,。,第六章,冷挤压模具设计,第六节,压力垫板的设计,一、压力垫板的作用,冷挤压时，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,设垫板在直径为,d,0,的范围内作用着均匀的单位压力,p,0,，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/d,0,增加时，则,d/d,0,增加，即压力的作用范围扩大，而传递,压力比,p,max,/p,0,、,p,min,/p,0,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,二、压力垫板的设计计算,（一）确定压力垫板尺寸,已知从凸模或凹模传递来的压力,p,0,、作用范围直径,d,0,及模板,的材料种类，要确定压力垫板的最小厚度,t,min,及最小直径,d,min,。由,模板的材料种类查得其抗压强度,bc,，可直接将,bc,作为,p,max,，或,者考虑一个安全系数后得到许用抗压强度,bc,作为,p,max,；然后，,由,p,max,/p,0,。值查图,6-44,得到比值,t/d,0,及,d/d,0,，进而算得,t,min,及,d,min,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,t,min,即,可。,第六章,冷挤压模具设计,（二）校核模板的强度,已知均布压力,p,0,、作用范围直径,d,0,，根据模具结构尺寸选定,的压力垫板厚度,t,、直径,d,以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/d,0,查图,6-44,可得,p,max,/p,0,及,d/d,0,；然后由已知的,p,0,及,d,0,算得,p,max,及,d,min,。,如果,p,max,/0.25d,0,2,bc,，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,dd,min,，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,dd,min,。,第六章,冷挤压模具设计,第七节,凸模和凹模的紧固方法,一、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,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,二、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,第八节,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,1,）必须具有高强度、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,二、冷挤压工作零件常用材料,1,、,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,、,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,4,、,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。,第六章,冷挤压模具设计,4,、,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。,