5-3-冷挤压的许用变形程度解析优秀PPT.ppt

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1、第五章 冷挤压变形工序设计第五章第五章 冷挤压变形工序设计冷挤压变形工序设计 本章主要内容本章主要内容冷挤压零件图设计冷挤压零件图设计冷挤压的许用变形程度冷挤压的许用变形程度冷挤压变形工序设计冷挤压变形工序设计第五章 冷挤压变形工序设计第三节第三节 冷挤压的许用变形程度冷挤压的许用变形程度 每道冷挤压变形工序所允许的变形程每道冷挤压变形工序所允许的变形程度称为许用变形程度。度称为许用变形程度。许用变形程度越大，工序就愈少，则许用变形程度越大，工序就愈少，则生产率就愈高。但随着许用度变形程度的生产率就愈高。但随着许用度变形程度的增大，单位挤压力也会随之增大，这就有增大，单位挤压力也会随之增大，这

2、就有可能超出模具的许用单位压力，导致模具可能超出模具的许用单位压力，导致模具的损坏。因此，许用变形程度的大小应严的损坏。因此，许用变形程度的大小应严格限制。格限制。第五章 冷挤压变形工序设计一、影响许用变形程度的因素一、影响许用变形程度的因素 1 1）模具材料许用单位压力）模具材料许用单位压力 冷挤压模具的强度越高，模具许用单位压力就冷挤压模具的强度越高，模具许用单位压力就越大，则许用变形程度值也就越大。在当前技术越大，则许用变形程度值也就越大。在当前技术条件下，从模具材料、结构和运用寿命等方面考条件下，从模具材料、结构和运用寿命等方面考虑，钢的冷挤压模具许用单位压力以虑，钢的冷挤压模具许用单

3、位压力以200020002500MPa2500MPa为上限来确定许用变形程度是可行的。为上限来确定许用变形程度是可行的。第五章 冷挤压变形工序设计 2 2）挤压材料种类）挤压材料种类 被挤金属材料强度越大，挤压时变形抗力也被挤金属材料强度越大，挤压时变形抗力也越大，则许用变形程度值就越小。越大，则许用变形程度值就越小。挤压件的材料挤压件的材料种类不同，许用变形程度值就不一样种类不同，许用变形程度值就不一样，有色金属，有色金属比黑色金属的许用变形程度值大，黑色金属的许比黑色金属的许用变形程度值大，黑色金属的许用变形程度又随含碳量的增加而减小。用变形程度又随含碳量的增加而减小。第五章 冷挤压变形工

4、序设计 3 3）挤压方式）挤压方式 同一挤压件接受不同的冷挤压方式，须要的同一挤压件接受不同的冷挤压方式，须要的单位挤压力不一样，因而其许用变形程度也就不单位挤压力不一样，因而其许用变形程度也就不一样。正挤压和反挤压的许用变形程度是不同的。一样。正挤压和反挤压的许用变形程度是不同的。第五章 冷挤压变形工序设计 4 4）模具工作部分的结构形式）模具工作部分的结构形式 模具工作部分的形态不同，成形相同挤压件模具工作部分的形态不同，成形相同挤压件所需的单位压力是不一样的，因此，许用变形程所需的单位压力是不一样的，因此，许用变形程度也就不一样。度也就不一样。5 5）坯料表面润滑状态）坯料表面润滑状态

5、毛坯表面润滑条件好坏干脆影响到单位挤压毛坯表面润滑条件好坏干脆影响到单位挤压力的大小，因此，润滑条件的优劣理应对许用变力的大小，因此，润滑条件的优劣理应对许用变形程度值有较大的影响。形程度值有较大的影响。第五章 冷挤压变形工序设计 二、有色金属的许用变形程度二、有色金属的许用变形程度 由于由于有色金属有色金属冷挤压时所需的单位挤压力较冷挤压时所需的单位挤压力较小，因此以不超出模具的许用单位压力为依据，小，因此以不超出模具的许用单位压力为依据，所允许的变形程度是很高的。所允许的变形程度是很高的。有色金属种类有色金属种类冷挤压方式冷挤压方式 许用断面缩减率许用断面缩减率A(%)铅、锡、锌、铝等铅、

6、锡、锌、铝等软金属软金属正挤压正挤压 9599反挤压反挤压 9095无氧铜、纯铜、黄铜、无氧铜、纯铜、黄铜、硬铝、镁硬铝、镁正挤压正挤压 9095 反挤压反挤压 7590 注：注：1.1.润润滑条件良好。滑条件良好。2 2低低强强度金属取上限，高度金属取上限，高强强度金属取下限。度金属取下限。第五章 冷挤压变形工序设计 三、黑色金属的许用变形程度三、黑色金属的许用变形程度 1 1、正挤压的许用变形程度、正挤压的许用变形程度 正挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的正挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的关系见下图。该关系曲线由试验测得，其试验条关系见下图。该关系曲线由试验测得，其试验条件是：毛坯的

7、相对高度件是：毛坯的相对高度h0h0d0=1.0d0=1.0、凹模锥角、凹模锥角120120、毛坯经退火软化、表面磷化加皂化处理，、毛坯经退火软化、表面磷化加皂化处理，模具的许用单位压力分别为模具的许用单位压力分别为2000MPa2000MPa和和2500MPa2500MPa。第五章 冷挤压变形工序设计黑色金属正挤压的许用变形程度黑色金属正挤压的许用变形程度1 1一模具的许用单位压力为一模具的许用单位压力为2500MPa 2500MPa 2 2一模具的许用单位压力为一模具的许用单位压力为2000MPa2000MPa第五章 冷挤压变形工序设计 2 2、反挤压的许用变形程度、反挤压的许用变形程度

8、反挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的反挤压时，毛坯材料硬度与许用变形程度的关系见下图。该关系曲线由试验测得，其试验条关系见下图。该关系曲线由试验测得，其试验条件是：毛坯的相对高度件是：毛坯的相对高度h0h0d0d01.01.0、经退火软化、经退火软化、表面磷化加皂化处理，模具的许用单位压力分别表面磷化加皂化处理，模具的许用单位压力分别为为 2000MPa 2000MPa和和2500MPa2500MPa。第五章 冷挤压变形工序设计黑色金属反挤压的许用变形程度黑色金属反挤压的许用变形程度1 1一模具的许用单位压力为一模具的许用单位压力为2500MPa 2500MPa 2 2一模具的许用单位压力为

9、一模具的许用单位压力为2000MPa2000MPa第五章 冷挤压变形工序设计 反挤压的最大变形程度随坯料硬度的反挤压的最大变形程度随坯料硬度的增加而减小，最小变形程度随坯料硬度的增增加而减小，最小变形程度随坯料硬度的增加而加而上升。上升。第五章 冷挤压变形工序设计 碳钢和某些低合金钢的许用变形程度碳钢和某些低合金钢的许用变形程度第五章 冷挤压变形工序设计四、四、不同挤压方法的一次成形范围不同挤压方法的一次成形范围 不同挤压方法的一次成形范围是指在当前技不同挤压方法的一次成形范围是指在当前技术条件下，一次成形所允许的加工界限。它是依术条件下，一次成形所允许的加工界限。它是依据不超出冷挤压加工的许

10、用变形程度、确定的模据不超出冷挤压加工的许用变形程度、确定的模具运用寿命以及良好的冷挤压件质量等原则来确具运用寿命以及良好的冷挤压件质量等原则来确定的。定的。第五章 冷挤压变形工序设计1、正挤压件的一次成形范围正挤压件的一次成形范围 正正挤压挤压件的典型形件的典型形态态a)a)正正挤压实挤压实心件心件 b)b)正正挤压挤压空心件空心件第五章 冷挤压变形工序设计 1)1)毛坯高径比毛坯高径比h0/d0h0/d0正挤压时正挤压时 毛坯高径比毛坯高径比h0/d0(h0h0/d0(h0为毛坯高度；为毛坯高度；d0d0为毛坯直为毛坯直径，径，d0Dd0D；D D为挤压件头部直径为挤压件头部直径)过大，必

11、定会加大过大，必定会加大摩擦阻力，增大挤压力，见下图。摩擦阻力，增大挤压力，见下图。由图可以看出，挤压力增大倍数由图可以看出，挤压力增大倍数n n随高径比随高径比h0/d0h0/d0增大而加大，为了不使单位挤压力超出许用值，增大而加大，为了不使单位挤压力超出许用值，一般应限制一般应限制h0/d08h0/d08。第五章 冷挤压变形工序设计毛坯高径比对挤压力的影响毛坯高径比对挤压力的影响第五章 冷挤压变形工序设计 2)2)正挤压实心件杆部直径正挤压实心件杆部直径d1d1 杆径杆径d1d1过小过小，变形程度会超出许用变形程度，变形程度会超出许用变形程度 杆径杆径d1d1过大过大，中心层易产生内部裂纹

12、。，中心层易产生内部裂纹。对于黑色金属实心件正挤压，为限制变形程对于黑色金属实心件正挤压，为限制变形程度不超出许用变形程度，且又不致产生内部裂纹，度不超出许用变形程度，且又不致产生内部裂纹，一次成形的杆径一次成形的杆径d1d1应在下述范围内：应在下述范围内：0 085Dd1085Dd105D 5D（注：（注：D D为挤压件头部直径）为挤压件头部直径）第五章 冷挤压变形工序设计 3)3)余料高度余料高度h1h1 挤压终了时，毛坯的剩余高度称为余挤压终了时，毛坯的剩余高度称为余料高度。正挤压时，余料高度料高度。正挤压时，余料高度h1h1过小，单过小，单位挤压力就会急剧增加，对于实心件正挤位挤压力就

13、会急剧增加，对于实心件正挤压还会从头部端表面起先引起缩孔缺陷。压还会从头部端表面起先引起缩孔缺陷。对于黑色金属实心件，对于黑色金属实心件，h1=d1h1=d12 2；空；空心件心件h1h1(d1-d0)(d1-d0)2 2。第五章 冷挤压变形工序设计 4)4)凹模锥角凹模锥角 假如零件结构要求假如零件结构要求=180=180，此时，此时，为了降低单位挤压力，延长模具寿命和确为了降低单位挤压力，延长模具寿命和确保优质的挤压件，可以分两道工序成形，保优质的挤压件，可以分两道工序成形，先挤成带有锥角先挤成带有锥角180180的挤压件，然后的挤压件，然后再镦粗至要求的尺寸；假如允许自选锥角再镦粗至要求

14、的尺寸；假如允许自选锥角，可依据挤压件的原材料种类、单位挤，可依据挤压件的原材料种类、单位挤压力以及机械加工余量的大小来选择合理压力以及机械加工余量的大小来选择合理的凹模锥角的凹模锥角，对于黑色金属，一般取对于黑色金属，一般取=90=90150150，以，以=120=120为最佳；为最佳；对于有色金属，一般取对于有色金属，一般取=140=140170170。第五章 冷挤压变形工序设计反反挤压挤压杯形件的典型形杯形件的典型形态态a)a)直孔杯形件直孔杯形件 b)b)阶阶梯孔杯形件梯孔杯形件2 2、反挤压杯形件的一次成形范围、反挤压杯形件的一次成形范围第五章 冷挤压变形工序设计1)1)孔的深度孔的

15、深度h h 为了保证反挤压凸模在挤压过程中不失去稳为了保证反挤压凸模在挤压过程中不失去稳定性，孔的深度定性，孔的深度h h应受凸模长径比的限制。以此为应受凸模长径比的限制。以此为依据，对于不同材料杯形件允许的相对孔深依据，对于不同材料杯形件允许的相对孔深h hd1d1分别为分别为 有色金属及其合金杯形件有色金属及其合金杯形件 3 36 6 黑色金属杯形件黑色金属杯形件 2 23 3第五章 冷挤压变形工序设计 2 2）底厚底厚s1s1 底厚底厚s1s1过小，除了引起挤压力急剧上过小，除了引起挤压力急剧上升以外，还可能在底部转角处引起缩孔缺升以外，还可能在底部转角处引起缩孔缺陷。陷。因此，一般状况

16、下应使因此，一般状况下应使s1s0(s0s1s0(s0为壁为壁厚厚)，特殊状况才允许，特殊状况才允许s1s0s11 h2/d21，但必需限制但必需限制h2/d21.2h2/d21.2。第五章 冷挤压变形工序设计3 3、复合挤压件的一次成形范围、复合挤压件的一次成形范围 复合复合挤压挤压的典型形的典型形态态a)a)双杯双杯类挤压类挤压件件 b)b)杯杆杯杆类挤压类挤压件件第五章 冷挤压变形工序设计 1)1)双杯类挤压件的复合挤压双杯类挤压件的复合挤压 由分析可以看出，复合挤压力总不会超过单由分析可以看出，复合挤压力总不会超过单纯正挤压或单纯反挤压的挤压力，因此，复合挤纯正挤压或单纯反挤压的挤压力

17、，因此，复合挤压件的一次成形范围理应比单纯正挤压或单纯反压件的一次成形范围理应比单纯正挤压或单纯反挤压大一些。但在生产实际中，从平安角度考虑，挤压大一些。但在生产实际中，从平安角度考虑，拟分别将双杯类挤压件按单个反挤压件的一次成拟分别将双杯类挤压件按单个反挤压件的一次成形范围来确定其一次成形范围。形范围来确定其一次成形范围。第五章 冷挤压变形工序设计 2)2)杯杆形零件的复合挤压杯杆形零件的复合挤压 对于杯形部分的尺寸仍按与反挤压件相同的对于杯形部分的尺寸仍按与反挤压件相同的成形范围来确定；成形范围来确定；而对于正挤压成形的杆径而对于正挤压成形的杆径d2d2的一次成形范围的一次成形范围可以扩大

18、一些，一般可取可以扩大一些，一般可取d20d204D4D，其他尺寸仍，其他尺寸仍按与单个正挤件相同的成形范围来确定。按与单个正挤件相同的成形范围来确定。第五章 冷挤压变形工序设计4 4、减径挤压件的一次成形范围、减径挤压件的一次成形范围减径挤压的特性尺寸参数减径挤压的特性尺寸参数第五章 冷挤压变形工序设计 减径挤压是一种在开式模具内变形减径挤压是一种在开式模具内变形 且变形程度较小的正挤压。毛坯在进入变形区以前且变形程度较小的正挤压。毛坯在进入变形区以前不能有任何的塑性变形。因此，减径挤压件的一次不能有任何的塑性变形。因此，减径挤压件的一次成形范围应综合考虑毛坯材料的变形抗力、挤压件成形范围应

19、综合考虑毛坯材料的变形抗力、挤压件的变形程度、模具的许用单位压力以及不产生内部的变形程度、模具的许用单位压力以及不产生内部裂纹等因素，由此来确定主要尺寸参数。裂纹等因素，由此来确定主要尺寸参数。对于碳钢零件减径挤压的一次成形范围是：对于碳钢零件减径挤压的一次成形范围是：当锥角当锥角=25=253030时，毛坯经退火处理，时，毛坯经退火处理，d1 0d1 085d085d0；接受经冷拉拔加工过的毛坯，接受经冷拉拔加工过的毛坯，d10.82d0d10.82d0第五章 冷挤压变形工序设计5 5、黑色金属粗腰类挤压件一次成形范围、黑色金属粗腰类挤压件一次成形范围 该类挤压件接受局部镦挤成形。为保证毛坯不该类挤压件接受局部镦挤成形。为保证毛坯不产生纵向弯曲，挤压件粗腰凸起表面不产生纵向表产生纵向弯曲，挤压件粗腰凸起表面不产生纵向表面裂纹，其一次成形范围见下图。图中实线包围的面裂纹，其一次成形范围见下图。图中实线包围的区域为可以一次成形范围；影线部分为引起纵向弯区域为可以一次成形范围；影线部分为引起纵向弯曲或表面裂纹的区域。曲或表面裂纹的区域。第五章 冷挤压变形工序设计 粗腰粗腰类挤压类挤压件的局部件的局部镦挤镦挤一次成形范一次成形范围围