中北大学2013课程设计说明书
（1）切断毛坯；
（2）毛坯表面处理：酸洗-磷化-皂化等； （3）复合挤压成型； （4）洗涤，切削加工。
3. 3 冷挤压经济效果分析
采用复合挤压道冷锻工序，能很好的满足制件的生产要求。生产实践证明：利用上述冷锻工艺和模具进行生产，模具寿命高，满足零件的质量要求，经济效益显著。
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4. 模具设计
4. 1 挤压模具设计基本要求
挤压模具设计的基本要求，应满足以下条件：
（1） 凹模工作部分应有足够高的强度和较长的使用寿命； （2） 凹模工作部分能够简洁可靠的固定在模架上； （3） 极易损坏部分拆卸方便；
（4） 毛坯放置容易，定位准确，在大量生产时可能采用半自动或全自动送
料；
（5） 挤压的工件可以方便的取出； （6） 制造简单，成本费用低； （7） 保证操作人员的安全[9]。 4. 2 模具设计时应考虑的安全措施
在设计模具时，必须周全的从各个不同角度考虑必要的安全措施，以确保人身安全和设备安全。模具结构安全措施的一些基本要求如下：
（1）模具的结构不应使操作者有不安全感。在操作时，严禁向模具内伸手。模具结构应以操作时不必将操作者身体的一部分进入危险区为原则。
（2）模具要有足够的强度。整个模具结构的厚度不能过薄，受力部分厚度要大一些。
（3）在设计模座时，应考虑安装螺钉的槽孔尺寸，特大的上模座或具有较大的钢性卸料板的模具，应增加紧固螺钉。
（4）对具有敞开式活动卸料板的模具，应加保护板[9]。 4. 3 挤压模具整体设计
在高压力作用下，为了保证挤压模具的寿命，对模具结构的强度、刚度等方面的要求应比一般冲压模具高。该模具采用导柱导套导向，来提高导向的精度。
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凸模用凸模固定板固定。由于挤压时的挤压力很大，为了防止由凸模和凹模传来的高压直接作用在上、下模座上，一般是在凸模和模座之间，以及凹模和模座之间设置垫板，来分散压力，起缓和作用。根据理论分析可知，压力在板内传播是向外扩大的，即垫板厚度增加，压力面的传递直径增大，传递的压力减少。垫板是承受高压的零件，要求有较高的强度和刚度。凹模通过预应力圈固定在下模座上。为了防止挤压件卡在凸模上，采用卸料板卸料，卸料板安装在预应力圈上，以便减少模板的横向尺寸[9]。 4. 4 冷挤压模具设计的基本要求
冷挤压时的单位挤压力很大，可达到材料抗拉强度的4～6倍或更高，接近甚至超过先有模具材料的抗拉强度，远远超出一般金属塑性加工时的单位压力。冷挤压时，单位挤压力的大小主要受模具强度的限制，现在所用的冷挤压模具的材料强度最高为2500～3000MPa。超过此值，模具将要损坏，或者寿命很低，所以，当计算的单位挤压力超过模具材料的抗拉强度时，就应采取降低单位挤压力的措施，如增加挤压次数，减小每次的变形程度等。连续的挤压操作可使金属与模具刚烈摩擦，模具的温度可升至200～300°C,甚至更高。由此可知，冷挤压模具的工作条件极其恶劣。因此，为了确保模具的正常工作和使用寿命，模具必须能够耐静态高压，耐冲击，经得住工件和模具表面之间的摩擦，同时要耐疲劳。作用在模具上的压力必须引导到压力机工作台面和压力机机架上。虽然金属在压缩下发生塑性变形，但是模具中的工作应力却是一个复杂的抗张、抗压和切应力的联合应力。由于工作应力很高，模具承载时将会产生明显的弹性变形。 考虑到这些因素的影响，对冷挤压模具设计的基本要求如下。
1）保证模具在恶劣工作条件下工作，选用具有足够强度和刚度、高的耐磨性材料，正确的加工方法和热处理工艺规范。特别是模具的工作部分（凸模、凹模等），应设计合理的几何形状，采用强韧度很好的材料；
2）模具工作部分能够方便而可靠地固定在模架上，对中性要好；
3）对尺寸精度要求高的挤压件，模具应有良好而可靠的稳定性和导向装置； 4）模具具有方便而灵活的卸料和顶出装置，易使零件取出；
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5）模具的易损部分拆卸方便，在生产批量较大时要有互换性和通用性； 6）便于毛坯的放置和定位，在大批量上产中要有利于实现机械化和自动化，并配有自动送料装置；
7）模架能牢固的安装在压力机上，具有必要的防护措施，保证操作工人的人身安全；
8）模具制造要简单，成本低廉[9]。
4. 5 冷墩力的计算
在冷镦机上进行冷墩所需的压力由下式确定：
F=ZN?b(1+kμD/4H)A (4-1) 式中，F是冷墩力（N）；H、D分别是冷墩头部高度、直径（㎜）；A是头部与工具接触的投影面积（m㎡）[10]。
由上式计算出灯管铜帽的冷墩力为：F≈456KN；
4. 6 凹模形式的确定
在设计组合凹模时，根据内凹模使用材料可分为两种情况：
（1）一般工具钢制成的内凹模 有足够的抗拉强度，允许在一定的拉应力状态下工作。当挤压力P≤1100MPa时，可采用整体式凹模。当1100MP 由式（4-1）冷墩力F=456KN，由此得： 单位挤压力 P=F/A=1300MPa﹥1100MPa，由于凹模材料为Cr12，所以采用二层结构的组合凹模。 第14页 共21页 中北大学2013课程设计说明书 4. 7 复合挤压模具设计 4. 7. 1 墩挤压凸模设计 凸模是采用法兰式，它必须与凸模外套配合使用。为了有利于金属流动和充满模具型腔，在产品零件允许的情况下，凸模的工作端最好设计成锥形。如图4.1是墩挤凸模的设计结果； 图4-1 凸模 4. 7. 2 挤压模具凹模设计 凹模采用两层的组合凹模。凹模和凹模压紧套如图所示： 第15页共21页