毕业设计说明书 徐旭

河南科技大学毕业设计（论文）板型触头冷精锻成形技术及成型模拟分析摘要本文主要讲述板型触头冷精锻模具设计及数值模拟。根据被加工板型触头零件的技术要求，通过对此零件进行工艺性、经济性等方面的分析，确定完成该零件的设计与制造需要以下基本工序，即：下料，冷锻，弯曲，校形。通过对可行性方案进行比较，选择该零件的加工工艺为：冷挤压成形，弯曲，校形。本设计首先根据经验法计算，确定设备分别为：630吨油压机。挤压工步为下料、冷挤压、整形。然后设计模具结构，确定模具尺寸、模具材料以及热处理方案。接着运用Deform-3D数值模拟软件对冷挤压过程进行模拟，对成形过程中的温度变化、应力与应变的分布、锻件损伤状态、坯料充型状态以及折叠情况进行分析研究，检验预设工艺的合理性，然后根据模拟的情况对模具的结构和参数修改后再进行模拟，直到模拟成功，并分析模拟成功后的数据，最终确定模具的结构与参数。研究结果表明，应用冷精锻工艺数值模拟技术，可以更加充分地了解到锻造成形过程的本质，并最终获得优化的成形工艺和模具结构。由于整个数值模拟在计算机中进行，无需加工实际的模具和坯料，极大的缩短了模具结构设计和工艺优化的时间，使模具的生产效率得到非常大的提高，并且也使产品开发的成本得到了降低。

关键词：板型触头，冷挤压，模具，成形，数值模拟TheTechnologyofColdPrecisionForgingforPlatelikeContactandItsProcessSimulationAnalysisABSTRACTThisarticlefocusesonthedesignofprecisionforgingforplatelikecontactandprocesssimulationanalysis.Accordingtothetechnicalrequirementsoftheprocessedplatelikecontact,economicanalysisandmanufacturabilityanalysis,tocompletethemanufactureoftheworkpieceneedsthefollowingbasicprocesses,namely:blanking,coldextruding,bending,andcorrection.Throughthefeasibilityoftheschemecomparison,selectthepartsprocessingtechnologyfor:coldextrusionforming,bending,andcorrection.Accordingtotheexperiencemethod,forgingequipmentcanbechosenasfollows:630tonsofhydraulicpress.Processesofcoldextrudingconsistofbaiting,coldextrudingandrectify.Andthenweshoulddesignthemouldstructure,determinethemoldsize,diematerialsandheattreatmentmethods.UsingnumericalsimulationsoftwaretheDeform-3Dtosimulatethecoldforgingprocess.Basedontheanalysisofthevariationintemperature,stress,thefillingstateofworkpieceandstrainstate,damagedistributionandfoldingconditionofthecoldforgingprocess,wecanfigureitoutwhethertheplanchoosereasonably.Accordingtothesimulationresults,wecouldchangethestructureandparametersofthemold.Thenwecouldsimulateitformoretimesuntilthesimulationissuccessful.Nextweshouldanalyzethedatawhichwasobtainedinthesimulationandfinallyweshoulddeterminethestructureandparametersofthemold.Researchresultshowsthattheapplicationofnumericalsimulationcanhelpusunderstandthenatureofforgingprocessmorefully.WecaneventuallyoptimizetheformingtechnologyanddiestructureDuetothenumericalsimulationisprocessingincomputer,thereisnoneedtouseactualdieandbillet.Sothetimeforoptimizationofthemoldstructureandprocesscouldbereduced,theproductionefficiencycouldbeimproved.KEYWORDS:platelikecontact,coldextrusion,numericalsimulation,forming目录23265板型触头冷精锻成形技术及成型模拟分析 I5780摘要 I26380目录 IV20382符号说明 VI6628前言 114669第一章制件图与设计任务 3470§1.1设计任务零件 34001§1.2设计任务分析 323805第二章冷挤压加工工序的设计 418913§2.1冷挤压零件的分类 46327§2.2坯料的下料方法 428259§2.3冷挤压坯料的制备 524264§2.4毛坯尺寸计算 620880§2.5冷挤压的变形程度 89410§2.6冷挤压力的计算 8572§2.7冷挤压设备的选择 86031第三章冷挤压工艺制定 930084§3.1工艺设计前的准备工作 919526§3.2冷挤压工艺方案 922224第四章板型触头冷挤压数值模拟及分析 1110421§4.1触头成型过程参数的设定 1117577§4.2成形后锻件的温度变化 1118767§4.3成形后锻件应力应变分析 1118823§4.4对凸模受力状况分析 125973§4.5成形结束时坯料金属的流动状态 136079§4.6成形结束时锻件的表面损伤 146512§4.7数值模拟总结 142621第五章冷挤压模具设计 166694§5.1冷挤压模具的设计要求 1614254§5.2冷挤压模具凸模的设计 1623232§5.3冷挤压模具凹模的设计 175179§5.4冷挤压模具的基本结构 1932418§5.5冷挤压模具的基本结构细节 2115897§5.5.1凸模固定架 2131267§5.5.2凹模的固定 2213158§5.5.3凸模的固定 2226983§5.5.4凹模的支撑 2325653§5.5.5顶出装置和顶出力的计算 235835§5.5.6其他部件 2527063结论 2630173参考文献 2713276致谢 28

符号说明A——凸模与毛坯直接接触表面在水平面上的投影面积（平方毫米)b——宽度h——高度l——芯棒长度HRC——布氏硬度值P——单位挤压力（kN)p——平均单位挤压力，习惯上称为单位挤压力（MPa)c——安全系数M——挤压件的质量d——凸模工作部分直径G——液压机吨位F——顶杆所受压力δ——挤压件断面缩减率R——圆角半径α——锥顶角β——支承部分锥半角F坯——原毛坯的截面面积D坯——原毛坯的直径L坯——原毛坯的长度V坯——原毛坯的体积B——模具宽度σ——挤压件材料的抗拉强度Δ——间隙值前言精锻全称叫做精密锻造，又叫冷挤压、冷精锻。是在常温下以较大的挤压力使金属坯料达到塑性状态，产生塑性流动，并通过凸模和凹模间的间隙或出口（模孔）挤出（或者充满型腔）。得到预先要求的表面形状、尺寸并具有一定力学性能的挤压制件的塑性加工方法。冷挤压的毛坯不需要经过加热，所以生产出的零件精度较高。冷挤压制件精度较高、表面粗糙度好。可以做到无切屑或者极少切屑，废料少，是金属塑性加工方法中较为先进的方法之一。电触头应用极为广泛，是各种电器的主要部件之一。它被广泛应用于变电器、继电器、接触器、中低压断路器、负荷开关中。触头还被家用电器、汽车电器、航空电器等开关电器作为主要的导电和接触材料。它直接决定着电器电流电压回路是否通畅。在电器中的作用就相当于心脏在人体中的作用，十分重要。板型触头作为触头众多种类的一种，不仅要承担电流电压通断的功能，还要在板上钻孔承担一定的力。由于触头需要进行反复插拔，触头接触工作带需要耐磨、耐腐蚀和疲劳断裂。所以采用冷挤压对它的力学性能提高有帮助。冷挤压作为锻造的一种，它的历史并不久。但是锻造历史悠久，在中国周朝开始锻造就被应用于青铜器的打造。后来铁器时代，锻造工艺得到极大的发展，但这些都只是原始的锻造。我国的现代化的锻造或者冷挤压起步都不久，建国初期锻造工艺得到了苏联专家的指导，锻造设备也依靠苏联援助。虽然起步艰难但是发展非常迅猛。冷挤压略晚于锻造起步，主要在改革开放过后，在中国得到了发展。现在冷挤压工艺由于它的多方面优点，也越来越被企业、科研院所、政府重视起来。近几年，随着汽车工业的进步与发展。与汽车配件配套的零件要求越来越高。而传统的机加工或者锻造很难满足需要，这时冷挤压也充分显示了它的优点。在某些加工领域取代或减少了机加工工序。板型触头的冷挤压就是一个很好的例子。板型触头经过冷挤压锻造，力学性能大大提高，使用寿命和零件的可靠性也大大提升。作为电器设备的心脏一触头，可以使电器的功效可靠性尽可能发挥到最好。数值模拟技术随着计算机技术的发展，已经在金属塑性加工理论的研究和实际生产中显现出其作用，金属塑性成型过程的数值模拟技术正成为对塑性成型过程进行科学预测、定量控制和工艺优化的有效方法，在塑性加工领域获得了越来越广泛的应用。数值成形模拟的商品软件已在生产实际中大量应用，模拟技术是塑性加工虚拟制造系统中的一项重要技术。因此，掌握数值模拟技术已成为从事塑性成形加工和模具设计的技术人员所需具备的一项基本技能。板型触头的精锻属于三维非稳态塑性成形过程，既存在材料的非线性，又存在几何非线性，变形机制比较复杂，接触边界情况也不可能完全反映挤压的真实情况，摩擦边界也只是理论值。一旦金属达到塑性流动，传统的分析方法分析触头的锻造过程就非常困难。但是由于计算机的发展，产生了一种新的有限元模拟技术。由于借助计算机强大的计算分析功能，可以对复杂的成形过程进行有限元分析。这使得有限元模拟技术成为了金属塑性加工行业必不可少的工具。通过对锻件的有限元模拟仿真分析，可以得到金属的流动状态，应力应变分布情况，金属表面的损伤和缺陷，几何外形的变化，是否充满型腔等。这些模拟分析的信息是制定和修改挤压工艺方案的重要数据和依据。通过对冷挤压过程的有限元模拟仿真，大大缩减了模具设计周期，通过它对模具的优化，也使冷挤压模具制造成本降低。当前，国内计算机技术在机械设计与制造方面的应用和研究得到了政府及研究部门的高度重视；从国外引进的先进软件开发平台也开始具备了从事高水平的软件开发的能力；其次软件开发机构和相关人才已经展现出一定的水平，努力缩小机械设计与制造软件和国外同类软件日益扩大的差距。基于计算机的设计自动化，国内外软件厂商把机械设计的新方法、新理论和计算机技术紧密结合在一起，产生了日益丰富的设计应用软件，形成了以计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统、计算机集成制造系统、智能设计、虚拟设计与制造等为主的通用或专用设计软件。随着有限元分析方法和计算机软硬件技术的发展，计算机数值仿真技术也将被广泛的应用到触头精锻中。制件图与设计任务§1.1设计任务零件图1-1板型触头结构示意图本次设计的零件为板型触头，材料为纯铜，结构示意图如图1-1所示。制件结构特征说明：板型触头一般由圆柱触头、触头连接板、阵列孔、接触圆弧、前端孔和后端面等组成。§1.2设计任务分析设计主要内容：1、对板型触头锻件进行冷精锻工艺分析，制定合理的成形工艺方案。2、计算挤压成形压力，确定压力中心，初选成形设备。3、进行冷挤压凸模、凹模型腔等模具结构设计，完成模具总装图和零件图的绘制。4、对板型触头的冷挤压过程进行数值模拟。第二章冷挤压加工工序的设计§2.1冷挤压零件的分类一、触头的作用与零件要求作为开关电器上的重要部件之一的触头，它与触头座配合后将作用于高电流的电气环境中。触头在工作时，受气体电流腐蚀，一定力的作用，受力大而且受力复杂，同时，触头又是固定配合件，因此，要求触头具有足够的耐磨性能、刚度和强度，具有良好的承受静载荷的能力，耐腐蚀且电阻良好。触头在工作时，受气体电流腐蚀，一定力的作用，受力大而且受力复杂，同时，触头又是固定配合件，因此，要求触头具有足够高的耐磨性能、刚度和强度，具有良好的承受静载荷的能力，耐腐蚀且电阻良好。触头工作时要承受一定的转矩及一定的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损等缺陷，因此要求用材应有一定的冲击韧度、导电性、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般触头有铜钨合金、纯铜、银点触头等；对于耐磨性要求不高的情况下可采用铜材料。本课题采用纯铜材料，应为其具有较好的综合力学性能和较高抗拉强度及疲劳强度，并且有较差的淬透性，切削加工性差，冷加工塑性良好。二、触头零件分类板型触头属于板状带圆柱阶梯的冷挤压件比较特殊。毛坯需要根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。单件小批的触头采用冷挤压的工艺方案生产。§2.2坯料的下料方法选取下料方法。常用的下料方法有：剪切法、锯切法、冷折法、气割法、砂轮片切割法和车削法等。剪切法剪切坯料时，坯料局部被压扁，端面会出现不平整，有时还会带有毛刺和裂纹等缺陷。对于合金钢、工具钢和截面尺寸比较大的棒料，需要加热才能剪切。而锯切法也是下料常用的方法之一，锯切能切断横截面较大的坯料，因为下料较准确，切口较平整，对端面的质量和长度精度都能保证。而且适用于大多数金属材料在常温下切割，操作方便。其他切割方法大都需在特定的环境和条件下使用，有局限性。由于触头坯料为厚度在20mm，长度为423mm，宽度为127mm。厚度较大，不宜剪切下料。综合上述特点，述固选用锯切下料的方法。§2.3冷挤压坯料的制备根据零件的相应区域的横截断面形状来选取冷挤压毛坯的形状。一般旋转体以及轴向对称多角类零件可以选择圆柱形坯料；而矩形横断面零件可以用矩形坯料。在挤压塑性较好的有色金属板料是，为了提高材料利用率，可采用六方体或其他和凹模内腔形状不一致的多边形坯料。根据电触头的高精度要求，和纯铜材料切削性能不好的特点，而且触头就顶端圆柱需要与触头座接触配合，所以要求较高的力学性能，和耐磨性。坯料的形状有两种情况：一种是下一块完整的长条状坯料。如图2-1所示。这样的坯料下料简单。这种形状坯料在成形时固定在凹模中，靠凸模施加压力使坯料达到塑性状态，处于塑性状态的坯料在凸模压力下，会往相对压力小的位置流动。所以中间要用一块镶块压住不不需要加工的位置。然后反挤压。图2-1触头坯料结构示意图1但是坯料使用完整的长条板状坯料并采用反挤压方法成型板型触头的触头柱，液压机压力将会非常的大而难以成形。特别是中间镶块的力量会非常大，以至于无法压住塑性状态下的坯料。但如果把坯料板切掉一块之后，成形所需压力大大减小，更有利于成形坯料的形状如图2-2所示。图2-2触头坯料结构示意图2§2.4毛坯尺寸计算一、毛坯体积由于金属流动的不均匀，正挤压件杆部的端面可能不是平面，需要加一点的机加工余量予以切除，所以计算坯料体积时还应加上修边余量：冷挤压坯料体积根据金属材料的塑性变形前后体积不变原则来确定。触头的圆柱轴向留有3mm加工余量。径向留有2.5mm加工余量。冷挤压时，为了能够使坯料顺利地放进凹模型腔内，坯料外径尺寸应该满足下式要求：参考零件尺寸与上述公式得出坯料外形尺寸如图3-2所示：图3-2触头坯料结构尺寸图板料厚度及形状如图3-3所示，坯料圆弧处与零件圆弧形状保持一致。图2-3触头坯料厚度尺寸图二、毛坯高度毛坯只有圆柱触头处有较大塑性变形，和截面积变化。所以高度只算圆柱触头处。毛坯体积及横截面积确定以后，他的高度可以由以下公式求出：带入公式：取h0=53mm§2.5冷挤压的变形程度铜的正挤压许用变形程度为90~95%铜的反挤压许用变形程度为70~90%=可知铜的许用变形程度很高，此零件的冷挤压完全符合条件§2.6冷挤压力的计算总压力的计算：按图算法:得到单位挤压力1600MPa，总挤压力5640KN。§2.7冷挤压设备的选择根据上述计算，可以粗选冷挤压设备为标称压力为630KN油压机，更具零件高度，最大工作台行程900mm，工作台尺寸不小于1000800mm。第三章冷挤压工艺制定§3.1工艺设计前的准备工作冷挤压件图如图3-1所示：图3-1触头冷挤压锻件图§3.2冷挤压工艺方案触头许用变形程度，采用一次冷挤压成形的方法生产。挤压结束后还需要对触头圆柱进行机加工，钻孔。最后用通用弯曲模具，将长板形挤压件弯曲成零件形状。触头加工在实际生产中方法不多，常见的有以下几种：1、下料→机加工。2、下料→反挤压→整形→机加工。3、下料→正挤压→整形→机加工。触头是机器中的关键零件，工作中承受一定变化的弯曲和扭转力矩，同时承受振动附加应力的作用，受力情况较为复杂，容易产生疲劳破坏磨损。所以对触头的强度、刚度、耐磨性等提出了较高的要求。铜是一种较贵的金属材料加工过程要最大程度减少材料浪费。而且铜材料本身切削性能较差，不利于机加工。冷精锻锻时液压机的行程和速度都能实时控制，可以锻造各种形状复杂的锻件。模腔形状接近最终零件外形，后续加工少，减少了材料的损失。一次成形，效率大大提高，而且成形精度高。成本大幅降低。第一种方法主要是机加工，机加工破坏了金属的流线，在加工中容易出现裂纹缺陷，在强度和刚度上都不如冷精锻，而且零件外形复杂，曲线多。机加工效率极低，而且材料浪费严重。冷精锻法主要优点是产品生产速率、合格率、成形率和精度都非常高，曲拐金属的流线非常良好，纤维组织致密，而且冷挤压工时短，成本比机加工低，材料利用率也比机加工高。因此第一种方法不如第三钟好。第二种方法主要是用冷挤压模具进行冷精锻，下料时如第二章第三节的第一种下料方法，下一块完整的坯料。采用反挤压的方式将板料挤出触头柱的形状。这种方法虽然也能成形，但是所需压力非常庞大，成本高昂。第三种方法主要也是采用冷挤压精锻，但是将坯料剪掉一块和零件触头柱之间大小一样的料，再用正挤压方法成形。因为如果坯料使用完整的长条板料采用反挤压方法成型板型触头的触头柱，液压机压力将会非常的大而难以成形。但如果把坯料板切掉一块之后，成形所需压力大大减小，更有利于成形。综上所述，第三种方法明显更好。第四章板型触头冷挤压数值模拟及分析§4.1触头成型过程参数的设定数值模拟使用的是锻压行业非常常用的DEFORM-3D软件。坯料选用的是纯铜。由于本次挤压为冷挤压。所以模具和坯料以及外界温度都是设定为常温25摄氏度。坯料与模具摩擦系数为0.1，摩擦方式为库伦摩擦。上模运动速率60毫米/秒，步长为0.1毫米。每1一步存储一次数据。网格划分为42864格。网格最小长度2.01718mm。在成形触头圆柱的坯料处，适当减小网格最小长度。减小到1.012mm。当然网格划分越小越精确，但是综合效率与精度，此网格划分比较合适。步数设定为201步。坯料的属性设为塑性状态，而模具的属性设为刚性状态。§4.2成形后锻件的温度变化由于此次模拟冷挤压，整个变形过程几乎没有温度变化。挤压完成温度略有升高，但是也不是十分显著。此模拟温度影响甚小，几乎可以忽略不计。所以温度分析可以省略。§4.3成形后锻件应力应变分析DEFORM-3D模拟后应力分析图如图4-1所示：结果分析：由图可以看出，坯料上部分颜色更浅，应力更大。下部分应力更加小。上部分变形剧烈，是主要变形区域。特别是锐角过渡处，更加高。坯料与上部分与模具接触区域应力也明显高于其他区域。165步充满型腔。通过应力应变图可以看出，圆柱触头的单位挤压力为498MPa。图4-1锻件模拟应力图§4.4对凸模受力状况分析由于锻件是轴对称件，所以可以选取坯料的1/4进行模拟。这样可以减少运算量，运算时间。根据图4-2所示，可以根据模拟对上模和镶块的力进行检验。由图可以看出凸模力为1330KN，约133吨。由于用的是1/4模拟，在结果上乘上4倍。结果为532吨。与经验法、图算法非常接近。说明液压机选择正确。凸模镶块1/4的受力为772KN，整个凸模镶块受力308.8吨，设计的液压缸提供的压力力可以满足。图4-2锻件凸模受力图§4.5成形结束时坯料金属的流动状态成形结束时坯料上部分的金属流动状态如图4-3、4-4所示：图4-3锻件金属上部流动状态图结过分析，金属在凸模的作用下向下流动充满凹模型腔，直到充满。而板料中间金属在两边凸模的压力下向中间流动并合流向下运动。这是因为上面被凸模镶块顶住，金属无法流动，导致金属向压力更小的地方流动。而圆柱头由于金属即将充满型腔。坯料下部压力有急剧升高的趋势，所以金属流动也已经有了向上流动的趋势。图4-4锻件金属下部流动状态图下部金属流动状态非常好，中间金属在向下流动过程中，由于坯料下部有顶料杆支撑，金属无法流动，所以金属在向下流动过程中也开始向坯料与模具接触面流动。金属流动符合预想规律，这样的流动状态也有利于金属充满型腔。§4.6成形结束时锻件的表面损伤由于此挤压件结构简单，坯料挤压过程中表面几乎没有损伤，只有在锐角过渡处有轻微损伤。而圆柱触头顶部在结束时也有轻微损伤。这是因为压力急剧升高，金属有向上流动的趋势。所以损伤出现也比较合理。表面状态如图4-5所示：图4-5锻件金属表面损伤状态图由图可以看到整体几乎无表面损失状态。最大值也控制在2.38以下。零件的表面质量达到了较为理想的状态。因为此零件对表面要求和精度要求都比较高所以这样的表面损失状态是非常好的，非常合乎要求的。只有锻件达到这种表面质量才是符合要求的。§4.7数值模拟总结通过数值模拟对先前挤压工艺制定进行优化和改进。数值模拟的结果显示，我们制定的挤压工艺方案三是合理的。凸模所需提供的压力为532吨，比较合理，与图算法经验法算得的结果非常接近，说明我们的计算过程工艺设计都是合理的。模具的单位挤压力也在合理范围之类。锻件成形过程金属流动合理，流向符合挤压件流动规律。表面损伤集中的地方也加有较大的加工余量，在后续的机加工工序中予以切除，所以对零件最后并成形没有影响。而其他没有后续加工的地方，表面质量非常完好。达到了精锻所要求的精度质量。当然我们也对其他不合理的工艺方案进行了模拟，由于篇幅限制。就不一一展示。第五章冷挤压模具设计§5.1冷挤压模具的设计要求要保证模具可以在恶劣工作条件下工作，选用材料时，要选用具有足够强度、刚度和高耐磨性的材料。使用正确的加工方法和热处理工艺规范。模具工作部分（凸模、凹模）的几何形状要设计的合计，使用的材料要有一定的强韧性。模具的工作部分（凸模、凹模等部分）固定在模架上面要方便可靠，模具能够达到较高的对中性。模具的导向性能要高工作要可靠而且稳定，特别是对于某些要求精度较高的挤压件，更需要保证。模具的卸料装置要简单实用，卸料过程方便能便于零件的取出。在大批量生产时，模具工作部分极易磨损，或者损坏，需要保证具有良好的通用性和互换性。方便受损部分的拆换。尽量使模具制造简单，成本低廉§5.2冷挤压模具凸模的设计由于制件特殊，所以凸模不同于其他冷挤压件凸模的设计。凸模工作面不设置锥度，以方便凸模下压时坯料能充满型腔。凸模衬套也由凸模固定架凸台代替。三维图如下5-1所示：图5-1凸模三维图二维图如图5-2所示：图5-2凸模二维图§5.3冷挤压模具凹模的设计组合凹模形式的选择：单位挤压力MPa时选用整体凹模，单位挤压力MPa时选用二层组合凹模，单位挤压力MPa时三层组合凹模,根据挤压件单位挤压力为1540MPa，所以选择三层组合凹模，组合凹模结构示意图如5-3所示：图5-3组合凹模图根据挤压模具设计中对组合凹模的要求：；角度凹模三维图如5-4所示：图5-4凹模三维图根据上述公式：凹模二维图如5-5所示：图5-5凹模二维图组合凹模三维图如5-6所示：图5-6组合凹模三维图组合凹模二维图如图5-7所示：图5-7组合凹模二维图§5.4冷挤压模具的基本结构模具力求简单实用，但由于自身水平有限，和缺乏实际生产经验，难免产生错误。下面是我设计的方案：模具装配图三维图如图5-8所示：图5-8装配图三维图模具装配图二维图如图5-9所示：图5-9模具装配图下模板2、凹模固定架3、下模垫4、内应力圈5、外预应力圈6、导柱7、压板8、导套9、上模板10、液压缸缸体11、活塞杆12、封油圈13、液压缸封口14、联结法兰15、上垫板16、凸模固定架17、凸模镶块18、凸模19、凹模20、顶料杆21、顶杆22、下垫板模具的运动构造:坯料放进三层组合凹模，下面由顶料杆顶住。上模板固定的凸模加上凸模镶块缓慢向下移动，在凹模型腔内将坯料挤压成为制件。然后通过液压机顶杆将顶料杆推动。使成形好的制件被顶料杆推出凹模。此模具不需要卸料装置，在凸模与镶块之间间隙配合。因为凸模向下运动挤压坯料的两个圆柱时，坯料上部塑性流动，容易出现缺陷，不平整。所以设计镶块顶住方形凹口。镶块设计了单独的25MPa液压缸为它提供力量顶住坯料。上模板要钻孔为液压缸活塞杆的放入做准备。下面顶出，由于顶出行程很长顶出力也很大。对顶料杆，顶杆强度要求都比较高。而且下垫板要受力所以也需要一定的强度。§5.5冷挤压模具的基本结构细节模具的基本结构和原理在上面已经有所论述。下面介绍一些重点部件：§5.5.1凸模固定架由于模具顶出高度和开合高度都特别大，所以如果导柱导套做在上模板和下模板之间，导柱导套将十分长，而且导柱导套也要非常粗，导向也十分不精准。所以我在设计的时候将导柱孔直接设计在凹模固定架上，这样大大减少了导柱导套的导向行程，减小了它们的长度，导向性能大大提高。导柱导套的大小也可以适当减少。凹模固定架如图5-10所示：图5-10组合凹模二维图§5.5.2凹模的固定凹模的固定如图5-11所示：图5-11凹模固定通过台阶，和凹模外圈配合，然后用四个螺钉将压板拧在凹模固定架上。使凹模固定。§5.5.3凸模的固定凸模的固定如图5-12所示：图5-12凸模固定凸模先通过凸模固定架的阶梯孔将凸模安装定位好，然后通过螺钉将其拧在上模板上固定。§5.5.4凹模的支撑凹模的支撑如图5-13所示：将凹模和预应力圈放在下模垫上面，下模垫其一个支承传力的作用，所以强度刚度要求不是太高。下模垫放在下垫板上。而顶杆直接挂在下垫板的孔中，下垫板既要导向也要支撑受力。由于下垫板的顶杆要受力，所以下垫板要求比较高的强度刚度。图5-13凹模的支撑§5.5.5顶出装置和顶出力的计算顶料杆的三维图如图5-14所示：图5-13顶料杆顶料杆的设计，上端形状和凹模型腔一致，这样可以方便坯料的顶出，然后，下端的圆柱状台阶直径略大于上端尺寸。既便于挤压时受力传递，达到良好的刚度强度。而且节约了空间，可以使凹模垫孔径达到最小。顶出行程为480mm。顶杆的零件图如图5-14所示：图5-14顶出杆顶出力量的计算：顶出力=正挤压力×摩擦系数×面积摩擦系数取0.1，面积为127mm×370mm×2。正挤压力由