第七章 預(yù)應(yīng)力組合凹模設(shè)計(jì)

冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)冷擠壓模的典型結(jié)構(gòu)1正擠壓模這是一副微型電機(jī)轉(zhuǎn)子正擠壓模。凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，并采用一層預(yù)應(yīng)力套，為了保證工件Φ4mm部分在擠出過程中不致彎曲，凹模下部裝有導(dǎo)向套8。頂件采用橡皮頂件裝置，擠壓時(shí)由壓桿10通過推桿31將橡皮壓縮使頂桿4不影響金屬流動(dòng)。上模裝有行程限止塊9，以控制模具閉合高度，保證95mm的工件尺寸。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)圖正擠壓模冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)1—下模座；2、15、16、19—螺釘；3—墊板；4—頂板；5—導(dǎo)柱；6—導(dǎo)套；7—上模座；8—導(dǎo)向套；9—行程限制塊；10—壓桿；11—凸模；12—墊板；13—模柄；14、17、20、26—銷釘；18—凸模固定板；21—導(dǎo)套；22——導(dǎo)柱；23—預(yù)應(yīng)力套；24—凹模；25—凹模鑲塊；27—彈頂板；28—橡皮；29—螺母；30—雙頭螺桿；31—推桿；32—下墊板冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)2反擠壓模圖可調(diào)式反擠壓模，凸模固定端為錐形，凸模3和緊固套圈4由螺母5鎖緊固定在上模部分。由于擠壓力通常較大，因此，在凸模固定端設(shè)置淬硬的墊板2、凹模采用三層預(yù)應(yīng)力組合形式，預(yù)應(yīng)力組合凹模的中心位置可通過若干組螺釘和9和壓板7予以調(diào)整。整個(gè)三層凹模在壓合靡平后，由壓板14將其緊壓在下模座中。頂桿8與預(yù)應(yīng)力組合凹模圈構(gòu)成了反擠壓凹模的模腔，頂桿承受整個(gè)軸向反擠壓力，其底部設(shè)置墊板12。頂桿的中心位置也可通過若干組螺釘10予以調(diào)整。擠壓后工件易滯留在凹模中，由頂桿和推桿13將零件頂推出模腔。擠壓件也可能緊箍在凸模上，則由卸料板15將其卸下。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)1—上模座；2、12—墊板；3—凸模；4—緊固套圈；5—螺母；6—預(yù)應(yīng)力組合凹模；7、14—壓板；8—頂桿；9、10—調(diào)節(jié)螺釘；11—墊座；13—推桿；15—卸料板

圖可調(diào)式反擠壓模

冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.3.3復(fù)合擠壓模這是一套加工鋁質(zhì)材料的復(fù)合擠壓模。模具工作過程為：將毛坯放在凹模9模腔內(nèi)，上模下行，凸模36開始工作，擠壓金屬使之向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)，當(dāng)下方金屬接觸到頂桿8時(shí)已充滿凹模9，金屬只能向上流動(dòng)而使工件成形。上模上行，上模的拉桿15通過軸銷13拉動(dòng)桿套5、托板3將頂桿4、8提起，從而將工件頂出凹模。如若工件套在凸模上，當(dāng)凸摸上行時(shí)，卸件塊19便將工件卸下。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)圖復(fù)合擠壓模（一）冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)圖復(fù)合擠壓模（二）冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)1、16、29、31—螺釘；2、13、28—銷釘；3—托板；4—頂板；5—拉桿套；6—下模座；7—彈簧；8—頂桿；9—凹模；10—定位套；11—左導(dǎo)柱；12—螺母；14—圓螺母；15—拉桿；17—壓板；18—鋼絲圈；19—卸料塊；20—左導(dǎo)柱；21—螺紋套；22—固定板；23—上模座；24—墊板；25—緊套；26—墊塊；27—模柄；30—卸料架；32—彈簧；33—右導(dǎo)套；34—右導(dǎo)柱35—螺紋環(huán)36—凸模37—墊塊38—螺母第七章預(yù)應(yīng)力組合凹模設(shè)計(jì)目的：提高冷擠壓凹模的強(qiáng)度，提高模具壽命

組合凹模設(shè)計(jì)為了解決凹模的橫向裂紋，生產(chǎn)中采用橫向或縱向剖分的凹模結(jié)構(gòu)，為了提高凹模強(qiáng)度，防止縱向裂紋產(chǎn)生，生產(chǎn)中普遍使用預(yù)應(yīng)力組合凹模。

組合凹模：利用過盈配合，用一個(gè)或兩個(gè)預(yù)應(yīng)力圈將凹模緊套起來而制成的多層凹模結(jié)構(gòu)形式。接觸壓力產(chǎn)生部位：兩個(gè)預(yù)應(yīng)力圈之間；預(yù)應(yīng)力圈與凹模之間冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)

組合凹模型式的確定根據(jù)凹模內(nèi)壁、側(cè)向壓力的數(shù)值確定組合凹模型式，包括整體式凹模、兩層組合凹模和三層組合凹模。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：相同凹模外形尺寸和相同的行腔尺寸的條件下，強(qiáng)度大；缺點(diǎn)：加工表面增多，壓合面加工工藝要求較高第一節(jié)預(yù)應(yīng)力組合凹模的優(yōu)越性整體式凹模受力分析厚壁圓筒承受徑向內(nèi)壓厚壁圓筒受力r處位移ur整體式凹模受力分析令P2=0，σt—拉應(yīng)力；σr—壓應(yīng)力，最大切向拉應(yīng)力在r=r1處令

得

分析結(jié)果a=<4整體式凹模外內(nèi)徑比4~6二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析1、未擠壓時(shí)預(yù)應(yīng)力分布1）內(nèi)凹模受接觸壓應(yīng)力p2k作用時(shí)過盈配合，強(qiáng)力壓合或紅套預(yù)應(yīng)力分布

切向最大應(yīng)力：內(nèi)凹模內(nèi)壁

徑向最大應(yīng)力：內(nèi)凹模外壁位移分布二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析1、未擠壓時(shí)預(yù)應(yīng)力分布2）內(nèi)應(yīng)力圈受接觸壓應(yīng)力p2k作用時(shí)最大切向拉應(yīng)力及徑向壓應(yīng)力在預(yù)應(yīng)力圈內(nèi)部二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析1、未擠壓時(shí)位移分布2）內(nèi)應(yīng)力圈受接觸壓應(yīng)力p2k作用時(shí)

二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析1、未擠壓時(shí)預(yù)應(yīng)力分布3）組合凹模組合后而未擠壓預(yù)應(yīng)力分布

二、預(yù)應(yīng)力組合凹模受力分析1、未擠壓時(shí)應(yīng)力4）接觸壓應(yīng)力p2k計(jì)算：過盈量大小r2出過盈量

2、組合凹模擠壓時(shí)應(yīng)力分布1）組合凹模作為整體凹模時(shí)應(yīng)力計(jì)算將r2換為r3，忽略接觸壓應(yīng)力r1=<r=<r3,切向應(yīng)力為拉應(yīng)力，徑向應(yīng)力為壓應(yīng)力

2、組合凹模擠壓時(shí)應(yīng)力分布2）組合凹模擠壓時(shí)實(shí)際應(yīng)力分布三層強(qiáng)度1.8倍，兩層強(qiáng)度1.3倍組合凹模優(yōu)點(diǎn)第二節(jié)組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)理論計(jì)算設(shè)計(jì)變量目標(biāo)函數(shù)一、兩層組合凹模（一）、凹模內(nèi)壁不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力（1）優(yōu)選直徑d2和d3求解過程2、接觸壓應(yīng)力P2k計(jì)算3、過盈量Δd2計(jì)算鋼制組合凹模：4、組合凹模內(nèi)壁強(qiáng)度驗(yàn)算（二）、凹模內(nèi)壁允許出現(xiàn)拉應(yīng)力1、優(yōu)選直徑d2和d3Q1最優(yōu)值：選擇凹模和預(yù)應(yīng)力圈材料的必要條件2、接觸壓應(yīng)力p2k計(jì)算：3、過盈量Δd2計(jì)算4、組合凹模內(nèi)壁強(qiáng)度驗(yàn)算——凹模內(nèi)徑（按擠壓件最大外徑），mm；，mm；γ=1°30′（錐度可以向上，亦可以向下）；——d2處軸向壓合量，mm；——d2處徑向過盈量，mm。式中、、。二層組合凹模設(shè)計(jì)參數(shù)二、多層組合凹模1各圈直徑優(yōu)化設(shè)計(jì)合理選擇內(nèi)凹模和隔層預(yù)應(yīng)力圈材料的屈服應(yīng)力2、任意兩層壓配合處接觸壓應(yīng)力計(jì)算徑向力和切向力3、任意兩全配合直徑處過盈量計(jì)算三、三層組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)第三節(jié)組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)圖算法一、兩層組合凹模1、允許內(nèi)凹模內(nèi)壁出現(xiàn)拉應(yīng)力的圖算法目標(biāo)函數(shù)材料為鋼制材料圖的應(yīng)用一、兩層組合凹模2、不允許內(nèi)凹模內(nèi)壁出現(xiàn)拉應(yīng)力的圖算法目標(biāo)函數(shù)：當(dāng)作用在凹模內(nèi)壁達(dá)到最大內(nèi)壓力時(shí)，產(chǎn)生在內(nèi)壁的切向拉二、三層組合凹模1、三層組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)圖算法用途二、三層組合凹模2、內(nèi)凹模為硬質(zhì)合金優(yōu)化設(shè)計(jì)圖算法第四節(jié)組合凹模尺寸的簡便算法過程：1、確定凹模形式（整體、兩層、三層）2、組合凹模內(nèi)凹模和各層預(yù)應(yīng)力圈的直徑；3、決定內(nèi)凹模和個(gè)層預(yù)應(yīng)力圈的景象過盈量和軸向壓合量。一、凹模形式1、一般工具鋼制成的內(nèi)凹模：P<=1100Mpa，整體1100Mpa<P<=1600Mpa，兩層2、硬質(zhì)合金：<1100Mpa,兩層；1100Mpa<P<=1900Mpa，三