挤压模具范文精选

【关键词】：温挤压；热挤压；冷挤压

【摘要】：结合国内外温挤压技术的研究现状，对温挤压的特点、适用范围以及存在的问题加以介绍和作适当的评述。

挤压技术作为一种高效、优质、低消耗的少无切屑加工工艺，在机械、轻工、汽车、宇航、军工、电器等部门已成为金属塑性成形加工的一种极重要手段。介于冷挤压和热挤压之间的温挤压是近学来国内外发展较快的一种毛坯精化新型工艺。温挤压适用于对常温成形时变形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很难成形的高强度金属及耐蚀耐热钢、不锈钢、铁合金钢及含铬量高的钢等材料的加工，更适合于形状复杂的非轴对称异形零件的成形，在汽车、拖拉机、发动机、军工以及航空航天等领域已成了一种不可替代的成形方法，有人预言，温挤压件十年内应用比重有可能超过冷挤压件。

1.温挤压模具的特点

1.1与冷挤压相比的特点

（1）金属塑性提高，变形抗力下降

温挤压时可以将坯料加热到再结晶温度以下塑性好、变形抗力较低的温度区域，以降低变形力。经测试，一般情况下温挤压的成形力仅为冷挤压的1/3～l/2，降低了设备吨位和模具负荷。

（2）温挤压件的尺寸精度和表面质量接近冷挤压件

【摘 要】随着我国工业的大力的发展，对各种工业材料的质量要求也越来越高，要想获得优秀的工业型材，就必须对模具进行创新改造，提高模具的强度。另外模具在使用的时候会被反复的磨损，工作条件相当恶劣，因此设计出来的模具不但要具有一定的强度和刚度，并且还要能适应高温和低温的工作环境。笔者根据实际情况，针对挤压模具的设计要点进行了探讨，希望能为广大的相关工作者提供一些参考依据。

【关键词】模具 挤压 设计 要点

铝型材是工业需要的一种重要材料，但挤压模具的设计又和它的生产质量、生产效率是紧密相关的。在目前看来，我国的模具设计仍然存在一些不足之处，这直接的影响了铝型材的使用。因此，需要对模具进行改造，以提高它的强度。

一、模具的设计现状

模具目前有很多的种类，比如塑料模具、压铸模具、冲压模具等等，这三种模具也是目前使用频率最高的。从模具的生产规模来看，目前我国已经能够达到一定的水准，而且技术含量也有所提高，但仍然落后于其他工业较发达的国家，比如美国、意大利、英国等等。在我国，精密、复杂的大型模具仅仅只占25%左右，但发达国家却占到了60%左右。另外，我国模具的出口量也远远的低于发达国家，甚至还需要进口国外的模具，据调查，我国已经成为了世界上进口模具最多的国家。

笔者根据实际情况，分析了我国模具设计落后于他国的因素，其中主要有材料、软件、设备这三个方面的原因。在材料方面，我国设计的模具一般都是采用的2Cr13，或者3Cr13，这两种材料的性能远远不够。而国外为了提高模具的强度和刚度，采用的材料则为DINI或者2316，这两种材料制造出来的模具，其耐磨、耐低温、耐高温、耐腐蚀的性能都非常的高，但是却需要很高的成本。然后是软件方面，就目前看来，我国的CAD软件、CAE软件开发程度很低，而且也赶不上国外的水平。不仅如此，我国的三维设计水平也仅仅处于起步阶段，生产者没有将数控技术很好的利用到模具设计、生产当中。最后是设备方面，我国的高精度设备技术很低，利用率也很低，因为资金不够，引进设备不配套，甚至设备与附件之间也不配套。

二、模具设计的几个要点

（一）选用模具材料

1材料及工艺参数

在现有Al－Si系合金的基础上，通过优化合金成分设计和组织设计，设计出一种新型高Cu、高Ni的Al－Si合金，其化学成分见表1。Cu在合金中可形成Al2Cu、Al4Mg5Cu4Si4、Al2CuMg等强化相，使其室温抗拉强度和高温持久强度显著增大，且当合金中同时加入Cu和Mg时组织中出现Mg2Si、CuAl2强化相，提高了其耐热性和高温强化效果。另外，Cu还可以改善合金的切削加工性，降低表面粗糙度。在活塞合金中加入了适量Ni，可形成硬脆弥散的Al3Ni相及Al9NiFe相，弥散的Al3Ni相使合金硬度提高，线膨胀系数降低，而Al9NiFe相本身的热稳定性很好，对于保证活塞的尺寸稳定性有十分重要的意义。此外，在合金中Cu和Ni还有相互促进强化的作用。

2正交试验设计及数值模拟

铸件模具结构见图3，利用Flow－3D软件来模拟挤压铸造充型及凝固过程。

2．1正交试验设计在挤压铸造工艺过程中，冲头速度、浇注温度和模具温度是影响挤压铸造件品质最主要的3个因素。为了对这3个因素进行优化，采用3因素3水平正交试验设计。正交设计的因素－水平表见表2，正交试验方案见表3。

2．2充型过程数值模拟分析比较多次模拟分析结果可知，当浇注温度为810℃，模具温度为200℃，压头速度为0．6m／s时，充型平稳、无卷气发生，整个充型过程在0．452s内完成，各充填状态见图4。金属液用定量勺浇入型腔内，压头以较快的速度自上而下运动，当压头接触型腔内金属液面时，降低压头的运动速度，压头以0．6m／s的速度运动，此时金属液由底部开始逐步向上充填，流动前沿自由表面光滑，没有喷溅。随着压头的运动，活塞外圆部分温度首先开始降低，且在型腔还未全部充满时，活塞外圆边缘金属液已经凝固，容易产生冷隔、浇不足等缺陷。

2．3凝固过程模拟分析对活塞的凝固过程进行模拟，图5为活塞凝固时的温度场分布。铸件充型完毕后，在给定的压力下对铸件进行保压凝固，铸件凝固迅速。首先是活塞外圆部分开始凝固，接着是活塞裙部凝固，最后活塞顶部和活塞销座凝固。由此可见，随着凝固进行，活塞销座部分仍保持有压力补缩通道。

3工艺及模具结构改进

摘要：挤压模具在线材产品中运用及其广泛，而设计挤压模具在现今的生产中是一个攻关性的课题，在生产中，通过其产量数据可论证出影响挤压模具的因素，从而提高产品的产量。

关键词：挤压模具；因素；设计

中图分类号：TG375+.41 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）10-0-01

一、引言

中国模具工业的发展，将利于扩大出口和提高我国制造业的国际竞争力，逐步改变我国在国际产业分工中的中低端地位。国家提出“抓大放小”发展中小企业，为模具工业的进一步发展提供了良好的机遇。我国出口模具的技术含量和附加值比上年又有了上升，与进口模具相比，技术和价格差距也在不断缩小，充分体现出了我国模具产业技术进步和国际市场的竞争力提高。

模具（die）工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。按所成型的材料的不同，模具可分为五金模具、塑胶模具、以及其特殊模具。

五金模具又分为：包括冲压、模锻模、挤压模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。

二、挤压模具的定义

【关键词】：温挤压；热挤压；冷挤压

【摘要】：结合国内外温挤压技术的研究现状，对温挤压的特点、适用范围以及存在的问题加以介绍和作适当的评述。

挤压技术作为一种高效、优质、低消耗的少无切屑加工工艺，在机械、轻工、汽车、宇航、军工、电器等部门已成为金属塑性成形加工的一种极重要手段。介于冷挤压和热挤压之间的温挤压是近学来国内外发展较快的一种毛坯精化新型工艺。温挤压适用于对常温成形时变形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很难成形的高强度金属及耐蚀耐热钢、不锈钢、铁合金钢及含铬量高的钢等材料的加工，更适合于形状复杂的非轴对称异形零件的成形，在汽车、拖拉机、发动机、军工以及航空航天等领域已成了一种不可替代的成形方法，有人预言，温挤压件十年内应用比重有可能超过冷挤压件。

1.温挤压模具的特点

1.1与冷挤压相比的特点

（1）金属塑性提高，变形抗力下降

温挤压时可以将坯料加热到再结晶温度以下塑性好、变形抗力较低的温度区域，以降低变形力。经测试，一般情况下温挤压的成形力仅为冷挤压的1/3～l/2，降低了设备吨位和模具负荷。

（2）温挤压件的尺寸精度和表面质量接近冷挤压件

1温挤压工艺设计

1．1毛坯尺寸确定

根据挤压过程中体积不变原理，毛坯体积等于挤压件的体积，由挤压零件尺寸计算毛坯体积。考虑到毛坯下料误差，后续机械加工平端面工序和加热等因素，实际毛坯体积需增加约3．2%。毛坯体积:V=π×［(18mm/2)2×3+(10mm/2)2×37mm+(8mm/2)2×12mm－(6．5mm/2)2×20mm］×(1+3．2%)=3722mm3根据零件图样和温挤工艺，结合棒料规格，选取直径为18mm的不锈钢棒，计算得出毛坯下料长度L=14．64mm。

1．2温挤压温度选择和加热规范

温挤压件加热温度，毛坯材料氧化、热胀冷缩和模具变形都会影响温挤压件尺寸精度和表面粗糙度，挤压件强度也会降低，因此，温挤压件加热温度选择应尽量偏低。从材料变形抗力和塑性出发，希望选择在变形抗力较小，塑性好的温度范围进行挤压加工。为了避免加热氧化，毛坯加热前应涂固体剂并采用快速感应加热法效果较好。阀杆温挤压温度范围选择在700～850℃［2－3］，生产实践表明，在750℃时挤压效果最佳。毛坯加热采用连续式中频感应加热炉，加热时，当炉温升至750℃，开始按照每件12s的生产节奏送料。加热过程中为使炉内温度均匀，加速热量传递，炉内带有强制空气循环装置。

1．3温挤压力计算和压力的确定

1．3．1温挤压变形程度计算温挤压成形过程中，变形程度通常用断面收缩率εF、挤压比G和对数变形程度εe3种方法表示，而实际生产中采用断面收缩率计算最为实用方便。根据文献［2］表4－2中断面收缩率计算公式εF=(d20－d21)/d20×100%，(1)式(1)中，d0，d1分别为温挤压变形前、后圆柱直径，mm。计算得:(1)大圆柱面断面收缩率εF1=69．1%;(2)小圆柱面断面收缩率εF2=36．0%;(3)内孔断面收缩率εF3=57．7%。通过计算并查文献［4］，不锈钢材料正挤压变形εF为78%～82%，可以看出该零件各道次挤压变形程度均小于许用值，不会产生裂纹等缺陷，保证了零件质量。

1．3．2温挤压力确定影响温挤压力的因素包括材料力学性能，挤压变形方式及变形程度，凸、凹模结构形状，加热温度和剂种类等。一般情况下，与冷挤压相比，低温挤压可减小变形抗力约15%，中温及较高温度挤压变形抗力可减少25%～50%，可见温度对变形抗力影响较为明显。温挤压力的计算方法较多，有近似计算法、图算法、查表法、理论公式计算法。近似计算法虽存在误差，但工程应用较为方便，其误差可满足选用挤压机要求。根据文献［2］给出的计算公式P=KnσbF，(2)式(2)中:K为安全系数;n为温挤压变形时材料冷作硬化系数;σb为温挤压温度下被挤压材料抗拉强度，MPa;F为挤压凸模工作部分水平投影面积，mm2。查文献［2］表13－6可知:K1=3．6，n1=2．0;K2=1．8，n2=1．6;K3=2．6，n3=2．0。查文献［2］图13－6(20Cr13不锈钢温度－强度曲线)可知σb=320MPa。温挤压力P=P1+P2+P3=K1n1σbF1+K2n2σbF2+K3n3σbF3，(3)式(3)中:P1，P2，P3分别为大圆柱面、小圆柱面、内孔挤压力，kN。F1，F2，F3分别为大圆柱面，小圆柱面，内孔水平投影面积，mm2。代入数值，计算总温挤压力P=282．3kN。根据总温挤压力选用开式拉力肘杆式J88－40型挤压机比较合理(技术参数:公称压力400kN，滑块行程90mm，行程次数60次/min)。

在冷挤压内六角螺钉外形时，材料塑性流动剧烈，如果坯料没有经过良好的表面处理，坯料容易与模具型腔焊合，导致挤压力急剧增加，使模具使用寿命大为下降。在很高的挤压力作用下，一般所涂刷的剂会被完全挤掉，起不到作用[4]。因此在冷挤压前需要对毛坯进行表面处理，获得表面支承层，以便在后续处理时起到储存剂的作用。

冷挤压毛坯表面处理分为3个阶段：酸洗除锈、磷化处理和皂化处理。其中磷化处理的目的是在毛坯表面形成磷化层，以吸收、储藏剂；皂化处理的目的是获得有效的剂。冷挤压外形。在内六角螺钉外形冷挤压过程中，挤压力和挤压速度2个参数对成型质量影响很大。综合内六角螺钉材料特点和挤压件结构考虑，经计算，冷挤压力取1200～1400kN，挤压速度取4～5mm/s。

1挤压设备选择

根据内六角螺钉2次挤压所需的最大吨位，同时结合工厂的生产实际，采用2000kN四柱液压机作为挤压成型设备。该设备具有顶出装置，运行平稳、挤压力恒定，能够满足产品挤压成型要求。

2模具设计

根据制定的挤压成型工艺方案可知，内六角螺钉挤压成型共需要2副模具。图6所示为热挤压内六角通孔模具，图7所示为冷挤压外形模具。为节约模具制造成本，模具设计为组合式，而且不同部分采用不同的材料，其中工作部分材料选用高速钢W6M05Cr4V2，其余部分材料采用普通钢材。为防止挤压过程中，凹模产生横向和纵向裂纹，凹模采5产品试制根据制定的挤压成型工艺方案，对内六角螺钉进行了多次挤压工艺试验，成功试制出一批样件（如图8所示）。对样件进行检测表明：零件内六角通孔尺寸、外形尺寸、表面粗糙度均符合图纸设计要求；解剖渗透探伤测试表明：零件内部无裂纹、金属流线连续无折叠（如图9所示）。

3结束语

（1）产品试制结果表明：制定的挤压成型工艺方案可行，工艺参数选用准确，模具设计合理，零件性能优良。（2）与切削加工方法相比，采用挤压成型工艺制造内六角螺钉，生产效率高、生产成本低、材料利用率高。

摘要：

本文主要分析了凸轮制件的精冲工艺，并设计出排样，选择了压力机与精冲力计算方式，明确精冲模具与凸凹模间隙工作刃口的圆角；然后设计精冲复合的模具结构，同时对精冲的模具工作部件与材料的热处理规范性进行合理选择，从而设计出齿圈压板的结构。

关键词：

精冲模具；冷挤压技术；应用价值；

模具是汽车的重要零件，产品多种多样，结构具有复杂性，规格要求准确度高。有些模具品种需求量较大，按照模具优点可以应用于挤压工艺生产。比较模具挤压技术和传统机械切削加工技术可知，应用模具挤压成形技术不仅可以提高生产效率，而且能够取得较好的力学性能制件，同时材料使用次数高，成本费用低，缩短了加工时间。

1传统模具设计方式的不足

为了提高产品的质量，因此要研究传统冲压工艺以及模具设计的不足，并从中找出解决的方法，促进冲压工艺以及模具设计的完善。同时为了保证产品运行的有效性，需要从传统冲压工艺以及模具设计的不足，例如凸包斜面问题、工件内腔定位问题以及冲孔问题等问题为出发点，才能提高产品质量。

1.1冲孔在对腰形孔模具进行设置时，使用特殊工艺进行设定。为了保证零件安装的质量，进行冲孔之后,对卸载工序不够重视,加之，操作比较困难,容易使零件出现异常，零件底面平行度底面无法保持平行,会直接影响操作的正常运行。

1镦挤成形模设计

汽车轮毂轴管在镦挤成形阶段易出现的主要问题是在内弧形R处易出现折叠。折叠是成为轴管的早期疲劳源，最终导致轴管承载面积下降而断裂，生产中必须加以避免。折叠形成的原因有三种：

（1）由两股流动的金属对流汇合而成.从塑性变形的角度进行分析，在轮毂轴管的法兰及部分内腔镦挤成形过程中，当凸模向下运动接触坯料时，由于凹模下端已充满，所以金属只有沿着与凸模运动方向相反的方向（即向上）流动，向上快速流动的金属在R过渡区遇到了阻力。同时，当凸模冲孔达到一定的位置后，成形法兰的压头与坯料也开始接触，向下的压力将迫使部分金属沿着与压头相同的方向（即向下）流动，这样向上、向下的两股金属对流最终在R过渡处汇集形成折叠。

（2）金属流动速度不一致而形成。在更换凸模时，由于凸模处于室温状态，造成与凸模接触的坯料表层温度下降，致使这一部分金属流动速度变慢，而与之相邻的中间较快的金属带着流速较慢的金属一起流动，由于流速的差异，最终在流动阻力最大处R过渡区域形成折叠。

（3）一部分金属被压入另一部分金属内形成。由于热挤压工艺设计不合理，零件内腔复杂，预冲孔直径偏小，在扩孔或成形法兰时，将预冲孔后表面已氧化的表层金属压入工件表面而形成折叠。因此，要在满足产品要求的前提下，采用较大的R过渡，减少金属流动时的阻力，正确地使用模具，提高模具的光洁度，减少金属流动的阻力，同时正确的预热模具与冷却也是减少折叠产生的措施之一。

2反挤压模具设计

2.1反挤压工序金属变形特点

反挤压工序较为简单，因为镦挤成形工序已将工件内外尺寸基本成形，反挤仅是将内孔挤深即可。反挤时，工件被放置在反挤模中，反挤模下端已被顶杆头封闭，坯料在反挤压凸模的作用下，金属在反挤凸模转角处产生分流，由于下部已无充填空间，这部分金属只得向上流动不断形成工件侧壁。另外，在反挤压凸模的正下方还存在一刚性区域，它与冲头下压的速度基本相同，该区域的金属仅向下作刚性移动而没有发生塑性变形，随着反挤凸模的继续压下，凸模底部刚性区域逐渐减小，该区的金属开始慢慢参与流动，以满足体积不变条件，弥补金属轴向供给量的不足，随着挤压的继续进行，主要变形区的金属在流动至形成杯壁后，不再参与变形只是向上做刚性平移，于是导致坯料高度增加形成深孔。

摘 要：挤压模具的设计和养护对于铝型材生产至关重要，本文就薄壁铝型材挤压模具的设计做了系统的阐述，对分流组合模的设计做了具体分析，文章末尾对挤压模具的维护给出了一些具体的建议和措施。

关键词：铝型材；挤压模具；设计

1 挤压模具介绍

挤压模具结构设计和制造环节较多，包括选材、设计、制造、修模等环节，其成本占到型材挤压生产成本的35%左右。在型材加工生产中，一般有两种主要挤压方法：分流组合模挤压法和穿孔针挤压法。前者加工起来简单且成本较低，后者成本高且应用范围较小，在实际型材加工生产中，分流组合模应用更为广泛。

1.1 挤压模具的工作条件。对于大截面复杂型材的挤压成形，挤压难度比较大，对挤压模具的结构与形状要求也很高，特别是对于这种断面形状较复杂，壁厚相差悬殊，断面面积及外接圆大，多腔空心等型材，挤压模具的工作条件变得更加恶劣。因此，对挤压模具要求较高，主要有如下几个方面：一是高温高压条件下工作；二是要具有较好的抗磨损能力；三是具有很高的强度和韧性，避免在工作中出现应力集中而使模具破坏。

1.2 挤压模具的分类。挤压模具种类很多，根据不同的分类条件可以进行归类。分类的主要依据有模具结构和模孔压缩区断面外形。分流组合模在目前是应用最为广泛的一种模具形式，平面分流组合模的组成结构主要包括上模、下模、定位销和联结螺钉四个部分，其工作原理是在一定的挤压力作用下，锅淀通过分流孔被分流成金属流，流经焊合室进行汇集和傅合，最终由模芯和模孔流出，形成具有所要求几何形状的型材产品。

1.3 模具的设计步骤。实际生产中，产品类型、工艺方法、设备和模具结构都是影响模具设计过程的重要因素。但是在设计过程中，挤压模具模腔的设计一般按照以下步骤进行：

1.3.1 模腔参数确定和模孔布置。模腔参数的确定主要根据挤压机、工艺规程和现场工具设备来确定。模孔布置合理与否直接影响着模具强度，同时影响金属流动的均匀性。一般在设计过程中，即使非对称的型材也要尽量保证模孔的对称性，同时使其尽量接近中心紧凑一些。通常情况下，模孔多设置在同心圆上（模孔之间的间距大于30-50mm，模孔距离模具边缘大于25-50mm，模孔与挤压筒边缘的距离大于20-40mm）。