冷擠壓的案例
采用冷擠壓工藝進行五金屬配件加工，對冷擠壓模具的結構有什么要求
五金加工廠在五金配件加工時不光要用到沖壓加工工藝，有時還要用到冷擠壓加工工藝。冷擠壓時，為了使被擠壓的材料產生塑性變形流動，模具須承受巨大的反作用力，所以冷擠壓工藝對冷擠壓模具的結構是有一定要求的，具體要求如下：
1）模具要有足夠的強度和剛度，墊板有足夠的厚度和硬度，上、下模座用中碳鋼制作；
2）模具工作部分的形狀和尺寸合理，有利于金屬的塑性變形，從而降低擠壓力；
3）模具的材料選擇、加工方案和熱處理規范的確定都應合理；
4）模具的安裝牢固可靠，易損件的更換、拆卸、安裝方便；
5）模具導向良好，以保證制件的公差和模具壽命；
6）模具容易制造，成本低；
7）放、取制件方便，操作簡單、安全。
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展開 金屬冷擠壓的工藝及特點
定 義：
擠壓是迫使金屑塊料產生塑性流動，通過凸模與凹模間的間隙或凹模出口，制造空心或斷面比毛坯斷面要小的零件的一種工藝方法。如果毛坯不經加熱就進行擠壓，便稱為冷擠壓。冷擠壓是無切屑、少切屑零件加工工藝之一，所以是金屑塑性加工中一種先進的工藝方法。
概 述：
冷擠壓就是把金屬毛坯放在冷擠壓模腔中，在室溫下，通過壓力機上固定的凸模向毛坯施加壓力，使金屬毛坯產生塑性變形而制得零件的加工方法。目前，我國已能對鉛、錫，鋁、銅、鋅及其合金、低碳鋼、中碳鋼、工具鋼、低合金鋼與不銹鋼等金屬進行冷擠壓，甚至對軸承鋼、高碳高鋁合金工具鋼、高速鋼等也可以進行一定變形量的冷擠壓。在擠壓設備方面，我國已具備設計和制造各級噸位擠壓壓力機的能力。除采用通用機械壓力機、液壓機、冷擠壓力機外，還成功地采用摩擦壓力機與高速高能設備進行冷擠壓生產。
特 點：
尺寸準確
目前我國研制的冷擠壓件一般尺寸精度可達8～9級，若采用理想的潤滑可達(指純鋁和紫銅零件)，僅次于精拋光表面。因此用冷擠壓方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工(磨削)。
節約材料
冷擠壓件材料利用率通常可以達到80%以上。如解放牌汽車活塞銷動切削加工材料利用率為43.3%，而用冷擠壓時材料利用率提高到92%；又如萬向節軸承套改用冷擠壓后，材料利用率由過去的27.8%提高到64%。可見，采用冷擠壓方法生產機械零件，可以節約大量鋼材和有色金屬材料。
生產效率高
用冷擠壓方法生產機械零件的效率是非常高的，特別是生產批量大的零件，用冷擠壓方法生產可比切削加工提高幾倍、幾十倍、甚至幾百倍。例如，汽車活塞銷用冷擠壓方法比用切削加工制造提高3.2倍，當前又用冷擠壓活塞銷自動機，使生產率進一步提高。一臺冷擠壓自動機的生產率相當于100臺普通車床或10臺四軸自動車床的生產率。
展開 低成本曲軸鏈輪冷擠壓工藝開發
根據成本降低20%后的目標價格20.56 元，結合冷鍛工藝的實際經驗成本，降本目標分解如下：
⑴材料費：冷擠壓所用材料為插齒工藝所用材料的65%，冷擠壓材料費用為7.35×65%=4.77 元。
⑵管理費和利潤：按照產品單價的12%，所以目標為20.56×12%=2.46 元。
⑶插齒降低費用：由于引入冷鍛成形齒面，插齒費為0，但增加了模具壓機分攤費用、材料前處理費用。基于其他工序費用不變的前提，為滿足20.56元的目標價格，齒面加工費用需要控制到20.56-2.46-4.77-9.48=3.85 元。
表1 曲軸鏈輪成本構成
建立冷鍛工藝曲軸鏈輪的初始成本目標結構如表2 所示。
表2 冷鍛工藝曲軸鏈輪的初始成本目標結構
冷擠壓工藝分析
冷擠壓工藝方案選型
冷擠壓是冷鍛工藝的一種，本文的研究對象曲軸鏈輪擬采用冷擠壓工藝開發。冷擠壓可以根據金屬流動方向與凸模運動方向之間的相互關系進行分類，主要有4 種：正擠壓、反擠壓、徑向擠壓、復合擠壓，其中正向擠壓和徑向擠壓都可以實現齒輪齒面的擠壓成形，結合本項目低成本開發，選定模具費用低的正擠壓。
再結合該曲軸鏈輪的齒參表(表3)，確定齒頂圓和齒根圓公差帶0.2mm，齒形輪廓見圖3，齒面功能區域A-B，C-D 精度要求高，輪廓度0.034mm，而齒頂齒根非功能區域精度要求低，輪廓度為0.125mm。根據功能區的齒形輪廓0.034mm，查漸開線圓柱齒輪的齒形偏差表，屬于8 級精度齒輪，精度較低，所以鎖定采用一次正擠壓成形方案。
冷擠壓工藝設計
冷擠壓工藝的設計主要包括以下四個方面：擠壓件設計、毛坯尺寸、成形工序設計、成形工藝方案制定。
⑴擠壓件圖設計。
展開 沖壓件的冷擠壓工藝有什么優點
在沖壓件加工廠，有時因著沖壓件形狀及性能要求的特殊性，要用到冷擠壓工藝。今天來介紹下冷擠壓工藝的優點。
先來了解下什么冷擠壓的概念。冷擠壓是在室溫將毛坯入入模具型腔，在強大壓力和一定速度作用下，迫使金屬從型腔內產生塑性變形擠得所需要的尺寸、形狀和力學性能的制件。冷擠壓加工可以在冷擠壓壓力機上進行，也可以在普通機械壓力機（沖床）、液壓機、摩擦壓力機或高速錘上進行。
冷擠壓的主要優點如下：
1、能得到尺寸精度較高、表面質量較好的零件，尺寸精度可以達到IT7，表面粗糙度可以達到1.6~0.2.通過冷擠壓獲得的的制件的剛度、強度較好，提高了材料的疲勞強度。擠壓后材料產生冷作硬化，零件表面硬度較高，耐磨性、抗體腐蝕性、抗疲勞性較好。
2、冷擠壓屬于少、無切削加工，節省原材料；
3、冷擠壓是利用模來成形的，其生產效率很高
4、通過冷擠壓工藝可以加工其它工藝難于加工的零件。
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展開 
五金配件加工采用冷擠壓工藝時應該考慮的幾個注意項
五金配件加工廠加工五金產品不光用到五金沖壓工藝，還能用到冷擠壓工藝。那么采用冷擠壓工藝應注意哪些事項呢？
冷擠壓時，為了使被擠壓的材料產生塑性變形流動，模具須承受巨大的反作用力，為了順利實施冷擠壓工藝，必須考慮和解決以下幾個方面的問題：
1. 選擇用適合于冷擠壓加工的材料；
2. 采用正確、合理的冷擠壓工藝方案；
3. 選用合理的毛坯軟化熱處理方案；
4. 采用合理的毛坯表面處理方法及選用最理想的潤滑劑；
5. 設計并制造適合冷擠壓特點的模具結構，保證成品達到所要求的質量，同時還應保證模具有較長的工作壽命、較高的生產率和安全可靠；
6. 選擇合適的冷擠壓模具材料及其熱處理方法；
7. 選擇適合于冷擠壓工藝特點的機器與設備。
這里簡單說下 五金沖壓加工和冷擠壓工藝的區別：
五金沖壓加工是在常溫下利用安裝在壓力機上的模具對材料（板材或帶材）施加壓力，使其產生分離或塑性變形從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件；
冷擠壓工藝是機械制造工藝中少、無切削的加工工藝，它是將冷擠壓模具裝在壓力機上，利用壓力機簡單的往復運動使金屬毛坯在模腔內產生塑性變形從而獲得所需要的尺寸形狀及一定性能的機械零件。冷擠壓加工可以在冷擠壓機上也可以在普通沖床、液壓機、摩擦壓力機或高速錘上進行。
推薦文章:五金配件加工的冷擠壓工藝簡介
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展開 低成本曲軸鏈輪冷擠壓工藝開發
表1 曲軸鏈輪成本構成
根據成本降低20%后的目標價格20.56 元，結合冷鍛工藝的實際經驗成本，降本目標分解如下：
⑴材料費：冷擠壓所用材料為插齒工藝所用材料的65%，冷擠壓材料費用為7.35×65%=4.77元。
⑵管理費和利潤：按照產品單價的12%，所以目標為20.56×12%=2.46 元。
⑶插齒降低費用：由于引入冷鍛成形齒面，插齒費為0，但增加了模具壓機分攤費用、材料前處理費用。基于其他工序費用不變的前提，為滿足20.56元的目標價格，齒面加工費用需要控制到20.56-2.46-4.77-9.48=3.85 元。
建立冷鍛工藝曲軸鏈輪的初始成本目標結構如表2 所示。
表2 冷鍛工藝曲軸鏈輪的初始成本目標結構
冷擠壓工藝分析
冷擠壓工藝方案選型
冷擠壓是冷鍛工藝的一種，本文的研究對象曲軸鏈輪擬采用冷擠壓工藝開發。冷擠壓可以根據金屬流動方向與凸模運動方向之間的相互關系進行分類，主要有4 種：正擠壓、反擠壓、徑向擠壓、復合擠壓，其中正向擠壓和徑向擠壓都可以實現齒輪齒面的擠壓成形，結合本項目低成本開發，選定模具費用低的正擠壓。
再結合該曲軸鏈輪的齒參表(表3)，確定齒頂圓和齒根圓公差帶0.2mm，齒形輪廓見圖3，齒面功能區域A-B，C-D 精度要求高，輪廓度0.034mm，而齒頂齒根非功能區域精度要求低，輪廓度為0.125mm。根據功能區的齒形輪廓0.034mm，查漸開線圓柱齒輪的齒形偏差表，屬于8 級精度齒輪，精度較低，所以鎖定采用一次正擠壓成形方案。
展開 五金配件加工應用到的冷擠壓工藝介紹
五金配件加工廠經常用到冷擠壓工藝，那么什么是冷擠壓呢
冷擠壓是機械制造工藝中少、無切削加工新工藝。它是將冷擠壓模具裝在壓力機上，利用壓力機簡單的往復運動，使用金屬在模腔內產生塑性變形，從而獲得所需要的尺寸、形狀及一定性能的機械零件。、冷擠壓是在室溫條件下進行的，不需要對毛坯進行加熱。冷擠壓加工可以在冷擠壓力機上進行，也可以在普通機械壓力機（沖床）、液壓機、摩擦壓力機或高速錘上進行。
冷擠壓加工有三種方法
1.正擠壓：
正擠壓時金屬的流動方向與凸模的運動方向相同，它可以制造各種形狀的實心工件（采用實心毛坯），也可以制造各種形狀的管子和彈殼類零件（采用空心毛坯或杯形毛坯）。
2.反擠壓：
反擠壓時，金屬的流動方向與凸模的運動方向相反，能制成空心杯形零件。
3.復合擠壓
復合擠壓時，毛坯上一部分金屬的流動方向與凸模的運動方向相同而另一部分金屬的流動方向則相反，用這種擠壓方法可以制造各種帶有凸起的復雜形狀的空心工件。
4.徑向擠壓
徑向擠壓時，金屬的流動方向與凸模的運動方向垂直，采用實心毛坯或管狀毛坯擠壓制成盤類零件可內壁有凸出要求的零件。
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展開 冷擠壓相關國家標準
JB-T 6054-2001 冷擠壓件 工藝編制原則.pdf
JB-T 6054-2001 冷擠壓件 工藝編制原則.pdf
JB-T 6541-1993 冷擠壓件 形狀和結構要素.pdf
JB-T 9180.1-1999 鋼制冷擠壓件 公差.pdf
JB-T 9180.2-1999 鋼制冷擠壓件 通用技術條件.pdf
JB-T 9196-1999 冷擠壓模具工作部分.pdf
五金配件采用冷擠壓工藝加工必須解決幾個問題
五金加工廠在五金配件加工時不光要用到沖壓加工工藝，有時還要用到冷擠壓加工工藝。冷擠壓時，為了使被擠壓的材料產生塑性變形流動，模具須承受巨大的反作用力。為了順利實施冷擠壓工藝，必須考慮和解決以下幾個問題;
1)選用適合于冷擠壓的加工材料；
2）采用正確、合理的冷擠壓工藝方案；
3）選用合理的毛坯軟化熱處理方案；
4）采用合理的毛坯表面處理方法及選用最理想的潤滑劑；
5）設計并制造適合冷擠壓特點的模具結構，保證成品達到所要求的質量，同時還應保證模具有較長的工作壽命、較高的生產率和安全可靠性；
6）選擇合適的冷擠壓模具材料及其熱處理方法；
7）選擇適合于冷擠壓工藝特點的機器與設備。
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展開 五金沖壓件廠對于冷擠壓件的模具有什么要求
五金沖壓件廠加工五金配件，不光要用到冷沖壓工藝，有時還會用到冷擠壓工藝。冷擠壓是機械制造工藝中少、無切削加工工藝之一。它是將冷擠壓模具裝在壓力機上，利用壓力機簡單的往復運動，使金屬在模具腔內產生產塑性變形，從而獲得所需要的尺寸、形狀及一定性能的機械零件。
冷擠壓時，為了使被擠壓的材料產生塑性變形流動，模具須承受巨大的反作用力，為順利實施冷擠壓工藝，必須考慮冷擠壓工藝對模具結構有什么要求。一般要求如下：
1）模具要有足夠的強度和剛度，墊板有足夠的厚度和硬度，上、下模座用中碳鋼制作；
2）模具工作部分的形狀和尺寸合理，有利于金屬的塑性變形，從而降低擠壓力；
3）模具的材料選擇、加工方案和熱處理規范的確定都應合理；
4）模具的安裝牢固可靠，易損件的更換、拆卸、安裝方便；
5）模具導向良好，以保證制件的公差和模具壽命；
6）模具容易制造，成本低；
7）放、取制件方便，操作簡單、安全。
展開 一種車用攝像頭殼體冷擠壓成形工藝與模具設計
產品及生產工藝
產品信息
材料使用工業純鋁，牌號1070A，純鋁塑性好，易于冷擠壓成形。產品長寬高尺寸為23mm×23mm×17.5mm，輪廓尺寸公差±0.05mm，體積2038mm3，重量5.5g。因冷擠壓后的產品尺寸和表面粗糙度滿足要求，故鍛后無CNC加工，產品圖如圖1所示。
圖1 產品圖
設備選型
此系列產品冷擠壓成形噸位預估不足60t，雖然成形噸位小，但因設備噸位限制，故只能選用500t油壓機。
成形工藝與模具設計
此系列產品結構可使用型材冷擠壓一次成形，冷擠壓對坯料重量、體積和端面的要求較高，需采用精密鋸切下料。型材鋸切后的坯料形狀、尺寸見圖2；模具結構簡圖如圖3所示。
圖2 坯料形狀與尺寸
圖3 部分模具結構簡圖
上模芯在向下運動過程中，頭部的導向桿穿過坯料中心孔，與下模頂桿接觸發生導向；上模芯再繼續向下運動，中部方形桿與下模芯接觸發生二次導向，故對模具材料和加工精度要求較高，否則極易引起上模芯偏載斷裂。在退料后，下模頂桿依靠重力和下模頂桿彈簧的作用恢復到位。
成形與模具應力模擬分析
模擬參數設定
原材料尺寸：長寬高為22.6mm×22.6mm×5.3mm，重量約5.5g；網格劃分：網格數量為102863個，最小網格尺寸為0.385mm，網格比例2.5；摩擦系數：剪切摩擦系數0.2；運動與步長：上模運動速度1mm/s，步長值0.035mm。
模擬結果分析
模擬成形終步產品填充情況與產品尺寸(386步)，如圖4所示。
圖4 成形終步產品尺寸
等效應變分布云圖如圖5所示，成形過程中，殼體的等效應變分布較為均勻，最大值不大于3.9；最大等效應變出現在成形終步，位于殼體頭部毛刺位置，最大值5.93。
展開 
結構CAE技術在冷擠壓模具設計中的應用
在冷擠壓模具設計中，模具強度的校核設計是其中的關鍵，在很多情況下要靠經驗來進行設計。應用結構CAE技術能方便準確地進行復雜模具成型零件及模具裝配部件的強度、剛性的校核計算。筆者結合近年來的實際工作經驗，談談應用 UG軟件的結構CAE技術在冷擠壓模具設計中的應用。
【關鍵詞】結構CAE 冷擠壓模具設計 強度 校核
1 結構CAE 技術概述
結構CAE技術主要是應用有限元方法，通過給定條件如材料屬性、負載條件、邊界條件、裝配連接設定等，對結構進行力學、熱學的分析及診斷，提供給用戶具體、形象的數據表達形式，以便進行結構設計校核數據。
目前，開發對象的自動離散及有限元分析結果的計算機可視化顯示技術“瓶頸”現象已逐步解決，對象的離散從手工、半自動到全自動，從簡單對象的單維單一網格到復雜對象的多維多種網格單元，從單材料到多種材料，從單純的離散到自適應離散，從對象的性能校核到自動自適應動態設計、分析，計算結果的可視化顯示可對應力、應變和溫度等場的靜動態顯示、彩色調色顯示，也可對受載對象可能出現缺陷（裂紋等）的位置、形狀、大小及其可能波及區域等進行顯示。
2 結構CAE技術在模具設計中的應用
模具常常工作在高壓、高溫的狀況下，如冷擠壓模具工作在高壓狀態下，熱鍛模具工作在高壓高溫狀態下，強度與穩態校核顯得很重要；壓鑄模、塑料成型模工作在高壓高溫狀態下，模具結構的剛性與熱力性校核顯得很重要。有必要清楚模具的工作狀況并進行模具的強度、剛性等校核，使模具能安全、長壽命的工作，保證產品的質量。
傳統的模具設計主要是根據設計資料和設計人員的經驗來進行，校核計算往往進行得粗略且不全面，不能精確反應模具的實際狀況。雖然 CAD/CAM技術在模具設計制造中得到了廣泛的應用，但其優越性僅體現在設計、加工效率與精度上，結構性的模具設計及其校核卻往往無能為力。
展開 deform冷擠壓人字裂紋動畫
冷擠壓人字裂紋.jpg
冷擠壓人字裂紋.wmv
人字裂紋.gif
轎車變速器中間軸的冷擠壓成形技術研究
（a）預成形模芯結構 （b）終成形模芯結構
圖9 中間軸冷擠壓模具結構圖
工藝過程及成形情況
汽車中間軸所采用的工藝流程為：下料→軟化處理→噴丸→制坯→潤滑處理→三工步冷鍛成形→清理→探傷→終檢入庫。下料后對棒料進行球化退火，退火后硬度在HB150～160之間。鍛件的晶粒度≥5級，實際檢驗為7級，冷擠壓后鍛件圖及加工圖如圖10所示。
（a）冷擠鍛件 （b）冷擠加工件
圖10 冷擠壓成形鍛件圖
結論
⑴用冷擠壓工藝生產汽車中間軸鍛件工藝可靠，材料利用率高。
⑵采用FORGE模擬軟件分析產品成形情況比較接近實際，擠壓后鍛件尺寸穩定，表面光潔度高。
——本文節選自《鍛造與沖壓》2018年第3期
展開 冷鐓(冷擠壓)工藝基本概念與鐓鍛率
◆冷鐓、冷壓
在室溫狀態下，將坯料置于自動冷鐓機或壓力機的模具中，對模具施加壓力，利用上、下模的相對運動，使坯件在模腔里變形，高度縮小，橫截面增加，這樣的壓力加工方法，對自動冷鐓機而言叫冷鐓，對壓力機而言叫冷壓。
實際生產中，緊固件冷成型工藝，在冷鐓的過程中，常常伴隨有擠壓的方式。因此，單就緊固件產品的冷鐓工藝，實際是既有冷鐓，也有擠壓的一種復合工藝的加工方法。
◆冷鐓(冷擠壓)的變形方式
1．沖裁：使坯件的一部分與主體分割開。如線材的切斷、螺母的沖孔、六角頭螺栓的頭部切邊等。
2．鐓粗：使坯件高度縮短、橫截面增加的加工方法，如螺母的鐓球、螺栓頭部成型的預鐓、精鐓等。
3．正擠壓：坯件在冷鐓壓中，坯件在下模中變形時，金屬的流動方向與上模的運動方向一致。冷鐓螺栓、圓柱頭內六角螺釘中的粗桿縮徑就是一種正擠壓。如強束(桿)。
4．反擠壓：坯件在變形中，金屬的流動方向與上模的運動方向相反。圓柱頭內六角螺釘頭部成形就屬反擠壓。如拉深(孔)。
5．復合擠壓：坯件在變形中金屬的流動方向一部分與上模的運動方向相同，一部分又相反。即變形中既存在正擠壓，也存在反擠壓。如圓柱頭內六角螺釘在同一工位變形中既有桿部縮徑（正擠壓）又有頭部成型（反擠壓）。
◆冷鐓(冷擠壓)變形程度
1．變形程度
是指坯料被鐓鍛部分長度在鐓鍛終了的壓縮量與原始高度的比值，或者坯料截面積在鐓鍛終了截面積的增加量與原始橫截面的比值。
2．變形程度的表示方法
◇第一種方法用鐓鍛比(S),如下圖所示。
即：S=h0/d0
式中：h0——被鐓鍛部分的原始高度
d0——被鐓鍛部分的原始直徑
鐓鍛比可以確定鐓鍛的難易，鐓鍛比愈小，變形量愈小，變形更容易。
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