第五章冷擠壓變形工序設計

本章主要內容冷擠壓零件圖設計冷擠壓的許用變形程度冷擠壓變形工序設計第二節擠壓零件圖設計冷擠壓零件圖是根據產品零件圖、冷擠壓工藝與后道機加工工藝要求而設計的。是編制冷擠壓工藝、設計冷擠壓模具、檢驗冷擠壓產品形狀尺寸的重要技術文件。一、設計冷擠壓圖的幾個基本原則：1）根據冷擠壓件的形狀尺寸與特點，盡量用最少的擠壓工序來加工2）要易于擠壓成形，使模具均勻受力，保證模具的使用壽命3）冷擠壓圖中的尺寸精度要求，應在冷擠壓成形的加工范圍內4）盡量使后續加工做到少無切削5）有更好的成形方法的話，不必強求用冷擠壓方法二、冷擠壓零件圖的工藝性分析及工序設計

由原始毛坯獲得冷擠壓件是通過不同的冷擠壓工序來完成的，因此，對冷擠壓件進行工藝性分析進而設計合理的冷擠壓加工工序是制訂冷擠壓工藝過程的主要工作。1、適合冷擠壓成形的零件形狀

冷擠壓成形是使金屬在模腔內產生塑性流動，從而獲得所需的形狀和尺寸的擠壓件。因此，研究哪些零件適合于冷擠壓成形，哪些零件的冷擠壓工藝性較差是很必要的。

1）斷面形狀對稱冷擠壓件的形狀對稱所需的擠壓力較小，模具使用壽命較長。非對稱形零件擠壓時，對模具作用有不平衡的側向力，易使下模的中心移動而降低產品精度，或易使凸模折斷。例如，下圖所示零件外壁上只有一個凸肋，斷面形狀不對稱，進行擠壓件設計時，在與凸肋相對的另一側，增設一個形狀和尺寸完全相同的凸肋(A)，以保證形狀對稱。擠壓之后，再將不需要的那個凸肋(A)切除掉，恢復原來的非對稱形狀。

非對稱形狀的改進設計a)非對稱形狀b)對稱形狀2、斷面積之差應盡量小

零件的斷面積之差過大，擠壓時，在斷面變化的過渡部位不均勻變形的程度就會加劇，所產生的附加拉應力有可能造成該處材料的破裂，還會引起模具局部過載、劇烈磨損和早期破壞。斷面積相差越大，變形程度也越大，就需要改進設計、改變成形方法或增加成形工序。

減小斷面積差的工藝設計a)毛坯b)預成形件c)空心擠壓件

斷面過渡部位的設計（a）不合理的急劇過渡（b）合理的錐形過渡3、斷面過渡

零件的斷面變化應平緩進行，因為斷面急劇過渡，就會造成變形不均，應力分布也不均，因此，該處就易產生裂紋。相對應的模腔部位，就是熱處理和擠壓時應力集中的區域，這樣就會導致模具早期破壞。采用平底凹模制成的實心件和采用直角過渡的階梯形沖頭擠壓成形的杯形件，均屬于不合理的斷面過渡形式，必須作改進設計，將斷面變化部位設計成錐形過渡，過渡部分的銜接處采用充分平滑的圓弧連接。低碳鋼可選取α=15°～40°階梯孔之間的錐形過渡，其錐頂角β可在30°～60°范圍內。

擠壓件底部設計：避免尖角出現，最好設計成錐形，如右圖。3、適合于冷擠壓成形的最佳形狀

1）底部帶孔的杯形件，如圖所示。可通過正反分步或復合擠壓成形獲得高精度的內孔及外表面。2）帶有深孔的雙杯形件，如圖所示。可以通過兩次反向擠壓或對向反擠壓成形的方式獲得。活塞銷也可劃分為這類零件，只不過是擠壓后需沖去中間連皮。3）帶有較大法蘭的軸類件，如圖所示。可以采用閉式鐓擠成形的方式獲得，它比切削加工省材，且生產率也較高。4）多臺階的階梯軸類零件，如圖所示。采用正擠或減徑擠壓，盡管工序較多，但極易成形，擠壓件精度高，質量好，尤其適宜于大批量生產。5）小型花鍵軸和齒輪軸，如圖所示。采用復合擠壓成形可以獲得優質擠壓件，與切削加工相比，省材料，性能好，生產率高。6）截面為正方形、六邊形、八邊形等正多邊形薄壁件，如圖所示。采用冷擠壓成形可以一次加工多件，然后再切斷成單個零件。7）深孔杯形件，如彈殼等。先采用反擠壓制坯，再采用正擠壓拉伸成形，成形工序少，擠壓件的性能好。4、冷擠壓件斷面形狀1）應避免錐形：擠壓錐形時，會產生一個水平分力，給擠壓帶來困難，因此盡量將外壁設計成直壁，易取件，模具易制造。2）應避免階梯形3）避免細小深孔：深孔處金屬流動嚴重不均勻，單位擠壓力過高，也不經濟，所以用機加工成形較好。如果一定要擠壓成形小孔的話，孔深直徑比不能超過1.5、圓角半徑

所有尖角處都要設計成圓角，否則