冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度

1、第五章第五章 冷擠壓變形工序設(shè)計冷擠壓變形工序設(shè)計 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 冷擠壓零件圖設(shè)計冷擠壓零件圖設(shè)計 冷擠壓的許用變形程度冷擠壓的許用變形程度 冷擠壓變形工序設(shè)計冷擠壓變形工序設(shè)計 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 第三節(jié)第三節(jié) 冷擠壓的許用變形程度冷擠壓的許用變形程度 每道冷擠壓變形工序所允許的變形程每道冷擠壓變形工序所允許的變形程 度稱為許用變形程度。度稱為許用變形程度。 許用變形程度越大，工序就愈少，則許用變形程度越大，工序就愈少，則 生產(chǎn)率就愈高。但隨著許用度變形程度的生產(chǎn)率就愈高。但隨著許用度變形程度的 增大，單位擠壓力也會隨之增大，這就有增大，單位擠壓力也會隨之增大，這就有 可能

2、超出模具的許用單位壓力，導(dǎo)致模具可能超出模具的許用單位壓力，導(dǎo)致模具 的損壞。因此，許用變形程度的大小應(yīng)嚴的損壞。因此，許用變形程度的大小應(yīng)嚴 格控制。格控制。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 一、影響許用變形程度的因素一、影響許用變形程度的因素 1 1）模具材料許用單位壓力）模具材料許用單位壓力 冷擠壓模具的強度越高，模具許用單位壓力冷擠壓模具的強度越高，模具許用單位壓力 就越大，則許用變形程度值也就越大。在當(dāng)前技就越大，則許用變形程度值也就越大。在當(dāng)前技 術(shù)條件下，從模具材料、結(jié)構(gòu)和使用壽命等方面術(shù)條件下，從模具材料、結(jié)構(gòu)和使用壽命等方面 考慮，鋼的冷擠壓模具許用單位壓力以考慮，鋼的冷擠壓模具許

3、用單位壓力以20002000 2500MPa2500MPa為上限來確定許用變形程度是可行的。為上限來確定許用變形程度是可行的。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 2 2）擠壓材料種類）擠壓材料種類 被擠金屬材料強度越大，擠壓時變形抗力也被擠金屬材料強度越大，擠壓時變形抗力也 越大，則許用變形程度值就越小。擠壓件的材料越大，則許用變形程度值就越小。擠壓件的材料 種類不同，許用變形程度值就不一樣，有色金屬種類不同，許用變形程度值就不一樣，有色金屬 比黑色金屬的許用變形程度值大，黑色金屬的許比黑色金屬的許用變形程度值大，黑色金屬的許 用變形程度又隨含碳量的增加而減小。用變形程度又隨含碳量的增加而減小。 冷擠

4、壓的實際應(yīng)用變形程度 3 3）擠壓方式）擠壓方式 同一擠壓件采用不同的冷擠壓方式，需要的同一擠壓件采用不同的冷擠壓方式，需要的 單位擠壓力不一樣，因而其許用變形程度也就不單位擠壓力不一樣，因而其許用變形程度也就不 一樣。正擠壓和反擠壓的許用變形程度是不同的。一樣。正擠壓和反擠壓的許用變形程度是不同的。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 4 4）模具工作部分的結(jié)構(gòu)形式）模具工作部分的結(jié)構(gòu)形式 模具工作部分的形狀不同，成形相同擠壓件模具工作部分的形狀不同，成形相同擠壓件 所需的單位壓力是不一樣的，因此，許用變形程所需的單位壓力是不一樣的，因此，許用變形程 度也就不一樣。度也就不一樣。 5 5）坯料表面潤滑

5、狀態(tài)）坯料表面潤滑狀態(tài) 毛坯表面潤滑條件好壞直接影響到單位擠壓毛坯表面潤滑條件好壞直接影響到單位擠壓 力的大小，因此，潤滑條件的優(yōu)劣理應(yīng)對許用變力的大小，因此，潤滑條件的優(yōu)劣理應(yīng)對許用變 形程度值有較大的影響。形程度值有較大的影響。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 二、有色金屬的許用變形程度二、有色金屬的許用變形程度 由于有色金屬冷擠壓時所需的單位擠壓力較由于有色金屬冷擠壓時所需的單位擠壓力較 小，因此以不超出模具的許用單位壓力為依據(jù)，小，因此以不超出模具的許用單位壓力為依據(jù)， 所允許的變形程度是很高的。所允許的變形程度是很高的。 有色金屬種類有色金屬種類 冷擠壓方式冷擠壓方式 許用斷面縮減率許用斷

6、面縮減率 A(%) 鉛、錫、鋅、鋁等鉛、錫、鋅、鋁等 軟金屬軟金屬 正擠壓正擠壓 9599 反擠壓反擠壓 9095 無氧銅、純銅、黃銅無氧銅、純銅、黃銅 、硬鋁、鎂、硬鋁、鎂 正擠壓正擠壓 9095 反擠壓反擠壓 7590 注：注：1.1.潤滑條件良好。潤滑條件良好。2 2低強度金屬取上限，高強度金屬取下限。低強度金屬取上限，高強度金屬取下限。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 三、黑色金屬的許用變形程度三、黑色金屬的許用變形程度 1 1、正擠壓的許用變形程度、正擠壓的許用變形程度 正擠壓時，毛坯材料硬度與許用變形程度的正擠壓時，毛坯材料硬度與許用變形程度的 關(guān)系見下圖。該關(guān)系曲線由實驗測得，其試驗條

7、關(guān)系見下圖。該關(guān)系曲線由實驗測得，其試驗條 件是：毛坯的相對高度件是：毛坯的相對高度h0h0d0=1.0d0=1.0、凹模錐角、凹模錐角 120120、毛坯經(jīng)退火軟化、表面磷化加皂化處理，、毛坯經(jīng)退火軟化、表面磷化加皂化處理， 模具的許用單位壓力分別為模具的許用單位壓力分別為2000MPa2000MPa和和2500MPa2500MPa。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 黑色金屬正擠壓的許用變形程度黑色金屬正擠壓的許用變形程度 1 1一模具的許用單位壓力為一模具的許用單位壓力為2500MPa 2500MPa 2 2一模具的許用單位壓力為一模具的許用單位壓力為2000MPa2000MPa 冷擠壓的實際應(yīng)

8、用變形程度 2 2、反擠壓的許用變形程度、反擠壓的許用變形程度 反擠壓時，毛坯材料硬度與許用變形程度的反擠壓時，毛坯材料硬度與許用變形程度的 關(guān)系見下圖。該關(guān)系曲線由實驗測得，其試驗條關(guān)系見下圖。該關(guān)系曲線由實驗測得，其試驗條 件是：毛坯的相對高度件是：毛坯的相對高度h0h0d0d01.01.0、經(jīng)退火軟化、經(jīng)退火軟化、 表面磷化加皂化處理，模具的許用單位壓力分別表面磷化加皂化處理，模具的許用單位壓力分別 為為 2000MPa2000MPa和和2500MPa2500MPa。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 黑色金屬反擠壓的許用變形程度黑色金屬反擠壓的許用變形程度 1 1一模具的許用單位壓力為一模具的

9、許用單位壓力為2500MPa 2500MPa 2 2一模具的許用單位壓力為一模具的許用單位壓力為2000MPa2000MPa 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 反擠壓的最大變形程度隨坯料硬度的反擠壓的最大變形程度隨坯料硬度的 增加而減小，最小變形程度隨坯料硬度的增增加而減小，最小變形程度隨坯料硬度的增 加而加而 上升。上升。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 碳鋼和某些低合金鋼的許用變形程度碳鋼和某些低合金鋼的許用變形程度 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 四、四、不同擠壓方法的一次成形范圍不同擠壓方法的一次成形范圍 不同擠壓方法的一次成形范圍是指在當(dāng)前技不同擠壓方法的一次成形范圍是指在當(dāng)前技 術(shù)條件下，一次成形所允

10、許的加工界限。它是根術(shù)條件下，一次成形所允許的加工界限。它是根 據(jù)不超出冷擠壓加工的許用變形程度、一定的模據(jù)不超出冷擠壓加工的許用變形程度、一定的模 具使用壽命以及良好的冷擠壓件質(zhì)量等原則來確具使用壽命以及良好的冷擠壓件質(zhì)量等原則來確 定的。定的。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 1、正擠壓件的一次成形范圍正擠壓件的一次成形范圍 正擠壓件的典型形狀正擠壓件的典型形狀 a)a)正擠壓實心件正擠壓實心件 b)b)正擠壓空心件正擠壓空心件 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 1) 1) 毛坯高徑比毛坯高徑比h0/d0h0/d0正擠壓時正擠壓時 毛坯高徑比毛坯高徑比h0/d0(h0h0/d0(h0為毛坯高度；為毛坯高

11、度；d0d0為毛坯直為毛坯直 徑，徑，d0Dd0D；D D為擠壓件頭部直徑為擠壓件頭部直徑) )過大，必然會加大過大，必然會加大 摩擦阻力，增大擠壓力，見下圖。摩擦阻力，增大擠壓力，見下圖。 由圖可以看出，擠壓力增大倍數(shù)由圖可以看出，擠壓力增大倍數(shù)n n隨高徑比隨高徑比 h0/d0h0/d0增大而加大，為了不使單位擠壓力超出許用值，增大而加大，為了不使單位擠壓力超出許用值， 一般應(yīng)限制一般應(yīng)限制h0/d08h0/d08。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 毛坯高徑比對擠壓力的影響毛坯高徑比對擠壓力的影響 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 2)2)正擠壓實心件桿部直徑正擠壓實心件桿部直徑d1d1 桿徑桿徑d1d

12、1過小，變形程度會超出許用變形程度過小，變形程度會超出許用變形程度 桿徑桿徑d1d1過大，中心層易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。過大，中心層易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。 對于黑色金屬實心件正擠壓，為限制變形程對于黑色金屬實心件正擠壓，為限制變形程 度不超出許用變形程度，且又不致產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，度不超出許用變形程度，且又不致產(chǎn)生內(nèi)部裂紋， 一次成形的桿徑一次成形的桿徑d1d1應(yīng)在下述范圍內(nèi)：應(yīng)在下述范圍內(nèi)： 0 085Dd1085Dd105D 5D （注：（注：D D為擠壓件頭部直徑）為擠壓件頭部直徑） 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 3) 3)余料高度余料高度h1h1 擠壓終了時，毛坯的剩余高度稱為余料高度。擠壓終了時，毛坯的剩

13、余高度稱為余料高度。 正擠壓時，余料高度正擠壓時，余料高度h1h1過小，單位擠壓力就會急過小，單位擠壓力就會急 劇增加，對于實心件正擠壓還會從頭部端表面開劇增加，對于實心件正擠壓還會從頭部端表面開 始引起縮孔缺陷。始引起縮孔缺陷。 對于黑色金屬實心件，對于黑色金屬實心件，h1=d1h1=d12 2；空心件；空心件h1h1 (d1-d0)(d1-d0)2 2。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 4) 4)凹模錐角凹模錐角 如果零件結(jié)構(gòu)要求如果零件結(jié)構(gòu)要求=180=180，此時，為了降，此時，為了降 低單位擠壓力，延長模具壽命和確保優(yōu)質(zhì)的擠壓低單位擠壓力，延長模具壽命和確保優(yōu)質(zhì)的擠壓 件，可以分兩道工序成

14、形，先擠成帶有錐角件，可以分兩道工序成形，先擠成帶有錐角 180180的擠壓件，然后再鐓粗至要求的尺寸；的擠壓件，然后再鐓粗至要求的尺寸； 如果允許自選錐角如果允許自選錐角，可根據(jù)擠壓件的原材料種，可根據(jù)擠壓件的原材料種 類、單位擠壓力以及機械加工余量的大小來選擇類、單位擠壓力以及機械加工余量的大小來選擇 合理的凹模錐角合理的凹模錐角， 對于黑色金屬，一般取對于黑色金屬，一般取 =90 =90150150， 以以=120=120為最佳；為最佳； 對于有色金屬，一般取對于有色金屬，一般取=140=140170170。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 反擠壓杯形件的典型形狀反擠壓杯形件的典型形狀 a)a

15、)直孔杯形件直孔杯形件 b)b)階梯孔杯形件階梯孔杯形件 2 2、反擠壓杯形件的一次成形范圍、反擠壓杯形件的一次成形范圍 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 1) 1) 孔的深度孔的深度h h 為了保證反擠壓凸模在擠壓過程中不失去穩(wěn)為了保證反擠壓凸模在擠壓過程中不失去穩(wěn) 定性，孔的深度定性，孔的深度h h應(yīng)受凸模長徑比的限制。以此為應(yīng)受凸模長徑比的限制。以此為 依據(jù)，對于不同材料杯形件允許的相對孔深依據(jù)，對于不同材料杯形件允許的相對孔深h hd1d1 分別為分別為 有色金屬及其合金杯形件有色金屬及其合金杯形件 3 36 6 黑色金屬杯形件黑色金屬杯形件 2 23 3 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 2 2）

16、底厚底厚s1s1 底厚底厚s1s1過小，除了引起擠壓力急劇上升以外，過小，除了引起擠壓力急劇上升以外， 還可能在底部轉(zhuǎn)角處引起縮孔缺陷。還可能在底部轉(zhuǎn)角處引起縮孔缺陷。 因此，一般情況下應(yīng)使因此，一般情況下應(yīng)使s1s0(s0s1s0(s0為壁厚為壁厚) )， 特殊情況才允許特殊情況才允許s1s0s11h2/d21， 但必須限制但必須限制h2/d21.2h2/d21.2。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 3 3、復(fù)合擠壓件的一次成形范圍、復(fù)合擠壓件的一次成形范圍 復(fù)合擠壓的典型形狀復(fù)合擠壓的典型形狀 a)a)雙杯類擠壓件雙杯類擠壓件 b)b)杯桿類擠壓件杯桿類擠壓件 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 1)1)

17、雙杯類擠壓件的復(fù)合擠壓雙杯類擠壓件的復(fù)合擠壓 由分析可以看出，復(fù)合擠壓力總不會超過單由分析可以看出，復(fù)合擠壓力總不會超過單 純正擠壓或單純反擠壓的擠壓力，因此，復(fù)合擠純正擠壓或單純反擠壓的擠壓力，因此，復(fù)合擠 壓件的一次成形范圍理應(yīng)比單純正擠壓或單純反壓件的一次成形范圍理應(yīng)比單純正擠壓或單純反 擠壓大一些。但在生產(chǎn)實際中，從安全角度考慮，擠壓大一些。但在生產(chǎn)實際中，從安全角度考慮， 擬分別將雙杯類擠壓件按單個反擠壓件的一次成擬分別將雙杯類擠壓件按單個反擠壓件的一次成 形范圍來確定其一次成形范圍。形范圍來確定其一次成形范圍。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 2)2)杯桿形零件的復(fù)合擠壓杯桿形零件的復(fù)合擠壓 對于杯形部分的尺寸仍按與反擠壓件相同的對于杯形部分的尺寸仍按與反擠壓件相同的 成形范圍來確定；成形范圍來確定； 而對于正擠壓成形的桿徑而對于正擠壓成形的桿徑d2d2的一次成形范圍的一次成形范圍 可以擴大一些，一般可取可以擴大一些，一般可取d20d204D4D，其他尺寸仍，其他尺寸仍 按與單個正擠件相同的成形范圍來確定。按與單個正擠件相同的成形范圍來確定。 冷擠壓的實際應(yīng)用變形程度 4 4、減徑擠壓件的一次成形范圍、減徑擠壓件的一次成形范圍 減徑擠