7.4.1 毛坯尺寸的确定 （1）毛坯直径 采用实心圆柱毛坯，其直径为工件筒部外径，则 D=工件外径=Φ36 （2）毛坯体积 毛坯尺寸计算的原则为等体积法计算。即： 毛坯体积=工件体积 ①工件筒部体积
V1 (36 2 15 30 2 15)

4
8194 .5mm 2
②筒部凸缘部分体积
第七章 冷挤压工艺与模具设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 典型案例 概述 冷挤压工艺性分析 冷挤压工艺参数计算 冷挤压模具结构设计
7.1 典型案例
工件名称：大功率电容器外壳
+0.052 0
生产批量：大批量
材料：纯铝1050A（L3） 壁厚：4mm
± 0.05
大功率电容器外壳
7.2 概述
（3）实例工艺性分析 根据零件工作图结构形状分析，该零件不能用冷挤 压成形的方法完全成形，孔2×Φ3.5应采用成形后用钻销 方法再加工成形。Φ31阶梯孔不利于挤压成形，应在成 形后用镗销方法加工成形。因此，将该零件转换成可挤 压成形的形状，如图所示。
+0.052 0
± 0.05
挤压成形形状
7.4 冷挤压工艺参数计算
反挤压 a）挤压示意图 b）毛坯与挤压零件
（3）复合挤压
复合挤压 a）挤压示意图 b）毛坯与挤压零件
（4）径向挤压
a） 冷模锻零件
b）
a） 径向挤压 a）毛坯 b）零件
b）
a）毛坯 b）零件
（5）实例挤压方式的选择 工件的冷挤压成形工艺方案有以下三种： ①采用圆柱毛坯，径向挤压成形凸缘部分；反挤压成形筒部。 ②采用圆柱毛坯，预成形杯形；正挤压达到工件要求。 ③采用圆柱毛坯，复合挤压一次成形。（采用）
ε´S<<[εS] ，故可一次挤压成形。
7.4.3 冷挤压力的计算 实际工作中以查图表确定为主。 （1）有色金属单位挤压力p的确定
有色金属单位挤压力
（2）黑色金属挤压力F的确定
黑色金属反挤压力图算表
总挤压力F的计算
有色金属挤压力F＝单位挤压力p×凸模工作部分横
截面积S 例题中引用工件的挤压力
F=p×S=300×2295.2=688560（N）
7.2.1 概念 冷挤压是将冷挤压模具装在压力机上，利用压力机 简单的往复运动，是使金属在模腔内产生塑性变形，从 而获得所需要的尺寸、形状及一定性能的机械零件。 7.2.2 冷挤压方法 （1）正挤压
正挤压实心件 a）挤压示意图 b）毛坯与挤压零件
O1O arcsin AO1 12 28.68o 25
o o
1
o
12 ＝21.9mm o tg 28.68
凸缘部分毛坯尺寸计算图
③毛坯高度尺寸H
D 2 H V1 V 4
1 28.68o 61.32o 2 2 2 V2 (12 21.9) 21.9 8 20 8 4 30 .8(m m3 ) 4 6354 o o 180 180 4 2
d）
7.3.2 冷挤压工艺性要求 （1）冷挤压件的尺寸设计原则 1）金属流动剧烈处的过渡圆角半径R应尽可能增大，与 挤压力方向垂直的受力面应增大斜度α。 2）为防止变形抗力急剧增大及延长模具寿命，应控制凹 模与凸模间的金属在成形终了时的最小厚度s和b。 3）挤压件的最终尺寸d和D不能太小或相差太大，应在允 许的变形程度范围内。 （2）挤压件的精度和表面粗糙度 精度见表7-2~表7-4 表面粗糙度： 有色金属为Ra0.4mm；黑色金属为Ra0.8mm。
H
V1 V2 8195 .4 6354 .8 4 4 14.3mm D 2 36 2 3.14
7.4.2 冷挤压变形程度的计算 常用断面缩减率εS来表示，也可用挤压比R或对数 挤压比φ来表示，计算方法见表7-4。 实例采用端面缩减率εS计算挤压变形程度。 径向挤压部分的变形程度εS
7.2.3 采用冷挤压必须解决的主要问题
1)冷挤压加工的材料
2)冷挤压工艺方案 3)毛坯软化热处理方案
4)毛坯表面处理方法及润滑剂
5) 模具结构，模具工作寿命、生产率和安全 6) 冷挤压模具材料及热处理方法 7) 机器与设备
7.3 冷挤压工艺性分析
7.3.1 冷挤压变形特征 （1）正挤压时的金属流动
I 1 3 2 B
d0
γ2
γ1
γ2
γ1
l3 l2 l1
α
A
B 2 ln B
l0
1 I
3
试件毛坯
试件挤压后的网格
（2）反挤压时的金属流动
A
B
C
D
E
反挤压杯形金属的流动情况
（3）影响金属流动的主要因素 1）摩擦力的影响 2）模具形状的影响 3）变形程度的影响 4）其它因素的影响
a）
b） c） 凹模中心锥角对金属流动的影响 a）-60° b）-90° c）-120° d）-180°
362 2295 .5 S 0 S1 4 S 100% 100% 56.1% S0 362 4
反挤压部分的变形程度ε´S
362 362 302 ( ) S 0 S1 4 4 100% 69.4% S 100% 4 2 S0 36 4
7.5.2 冷挤压凸、凹模设计 （1）凸模
1
°
2
1
°
p
° °
近似抛物线
α
'
p
a） b） c） 反挤压凸模工作部分形状 a）锥形带平底的凸模 b）尖角锥形凸模 c）平底凸模
有色金属反挤压凸模
关于S的计算参见毛坯尺寸确定部分，可知 S＝2295.2 考虑一定的安全系数可选用1000kN压力机。
7.5 冷挤压模具结构设计
7.5.1 冷挤压必须解决的主要问题 对冷挤压模具结构的要求 1）模具要有足够的强度和刚度，垫板有足够的厚度和硬 度，上、下模座都由碳钢制作； 2）模具工作部分的形状和尺寸合理，有利于金属的塑性 变形，从而降低挤压力； 3）模具的材料选择、加工方案和热处理规范的确定都应 合理； 4）模具的安装牢固可靠，易损件的更换、拆卸、安装方 便； 5）模具导向良好，以保证制件的公差和模具寿命； 6）模具容易制造，成本低； 7）放、取制件方便，操作简单、安全。