气门挺柱冷挤压模具设计 毕业设计.docx

一、 题目来源题目来源实际生产二、 研究（设计）目的和意义气门挺柱是内燃机凸轮机构中的从动件,它的任务是实现凸轮的运动,并承受凸轮的侧向力。薄壁筒形平面挺柱在中小型内燃机中应用最广,它结构简单,重量轻,高速运转时惯性力较小,且装拆方便,但内外径较大。若采用传统的切削方法加工,生产效率低,原材料消耗大,零件机械性能差。因此，采用冷挤压工艺加工挺柱。三、 阅读的主要参考文献1洪深泽，挤压工艺及模具设计m，北京：化学工业出版社，2006.032张水忠，挤压工艺及模具设计m，北京：化学工业出版社，19853洪慎章编，实用冷挤压模具结构图册m，北京：化学工业出版社，2009.014文群、罗金良，气门挺柱冷挤压模具设计j，锻压装备与制造技术，2004(2)77-79四、 国内外现状和发展趋势4.1 冷挤压精锻成形技术现状冷精锻工艺的生产率比切削加工要高几倍到几十倍，材料利用率达70%-80%。冷精锻件尺寸精度高、表面质量好、机械性能好，这是热锻所无法比拟的。国外已较普遍采用冷精锻工艺生产低碳钢、中碳钢和合金钢零件，重量由几克到5千多克。冷精锻件的形状多种多样，如齿轮、齿条、同步齿圈、花键轴等。采用冷精锻工艺成形小模数行星伞齿轮的技术也日趋成熟。采用冷锻工艺（冷挤压成形或冷摆辗成形）生产的模数小于4的行星伞齿轮，其齿形精度可达din6级。4.2 冷挤压设备现状随着冷挤压工艺的日趋成熟和发展，与其相应的冷挤压设备也在不断更新和完善。为了满足冷挤压工艺的需要，冷挤压设备的结构性能必需满足其工艺对设备力能特性和速度特性的要求。在挤压设备方面，中国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速设备进行冷挤压生产。4.3 冷挤压相关技术的发展世界上正在发展温、冷挤压复合成形工艺。汽车用交流发电机转子工件外径90mm，可以通过四次温挤、五次冷挤成形而获得，生产率高。60mm直径的汽车差速器伞齿轮可能通过冷镦头、温成形、冲孔、冷精整获得高精度的产品，齿厚公差为+0.005，齿间误差为0.01-0.03mm。汽车均速联轴节每件重1-2.5千克，最大规格为110mm，经过4-5道温挤（正挤、镦粗、冲边、反挤、成形），然后再冷成形两次，可获得高精度的产品，其滚道公差可达0.04-0.08mm，大大减小了联轴节间隙及工作时的噪声。 冷温锻技术在欧洲已被广泛应用于汽车制造业，温度范围通常为 750850，材料屈服应力大致下降 1/3，这就可显著减小挤压时模具所受的压力，同时可显著提高材料变形程度，减少工序和中间处理次数，并可应用于冷锻难于加工的材料。采用先温锻后冷锻的复合工艺可得到单用冷锻所能达到的尺寸精度和表面粗糙度，同时能减少工序数目，并可使用小吨位的压力机。 目前，需要加强高精度复杂形状及难成形材料零件的冷温精密成形工艺开发。对于形状复杂难成形材料的零件，冷锻成形工艺的主要技术难点是要优化以下参数：模具承受的压力；摩擦条件；材料流动情况和速度。实现以上条件的主要手段是开发应用变形模拟技术和工艺模具设计制造的cad/cam/cae技术。轿车的发动机、传动轴、变速箱、转向器中的弧齿锥齿轮、差速器齿轮、轿车轴、输入轴、离合器齿轮等二十余种零件已实现无切削冷锻件的大量生产。4.4 冷挤压设备的发展冷温锻造压力机，尤其是带传送装置的多工位冷温锻造压力机发展较快。美国的国民公司、德国的舒勒公司、日本的小松及会田公司等能提供整套冷温锻造工艺技术和生产线装备。其设备具有工作行程较长、滑块运动速度合理精度高、滑块设有温度补偿系统等特性。用于冷温精密成形的模具，工作负荷大，磨损快，除研究开发更好的模具材料外，还应开发研究应用pvd和cvd技术。对于温锻成形的模具还要开发无污染的白色润滑剂和冷却液。中国模具寿命和国外差距较大，今后应着重开发研究。模具精密加工技术和装备，精密模具测量技术和装备也是制约冷温锻造工艺技术发展的主要因素之一。 4.5 对未来的展望目前，人们已能对铅、锡，铝、铜、锌及其合金、低碳钢、中碳钢、工具钢、低合金钢与不锈钢等金属进行冷挤压，甚至对轴承钢、高碳高铝合金工具钢、高速钢等也可以进行一定变形量的冷挤压。在挤压工艺参数选择和模具结构设计方面，初步采用了优化设计及计算机辅助设计与制造（即cad/cam），使模具结构更合理、挤压工艺参数更接近于实际。科学的发展，对冷挤压技术产生了重大影响，计算机在工艺分析、模具设计、制造及工艺过程控制中的应用对冷挤压技术产生的影响，将有利于进一步发展应用冷挤压技术。展望未来，冷挤压技术及设备应有以下几方面的特点：（1）冷挤压技术的应用范围扩大，在一定范围内，逐步代替铸、锻、拉深及切削加工；（2）温热挤压、等温挤压、静液挤压及高速挤压等新工艺技术的应用； (3) 冷挤压用的原材料种类扩大，表面处理与润滑方法更理想； (4) 冷挤压机功能更多，毛坯和制件能安全自动地进料与出件，生产率进一步提高。五、 主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路5.1 主要研究（设计）内容1、挤压工艺分析2、坯料尺寸的确定3、挤压力计算及挤压设备选择4、模具的结构型式及其主要零部件的设计，包括凸模，凹模，顶件装置的设计等；5、主要零件图和装配图绘制5.2 关键问题模具的结构型式及主要零部件的设计。5.3 解决思路认真查阅资料，有不懂及时咨询指导老师。六、 完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件四年机械专业学习和长期以来对我国机械发展的了解，对国内外机械形势的关注，具备一定的写作功底。学校图书馆和数据库资料丰富，还可凭借图书馆资源。学校机械学校氛围良好、自习室条件良好；时间宽裕充足；老师认真负责，悉心指导。广泛涉猎与论题相关专著及期刊、杂志、报纸资料，充分利用互联网学术资源和思想资源，进入图书馆借阅图书刊物，及时向指导老师求教，与同学交流。七、 预期成果（达到目标）2015年5月15日前提交毕业设计论文、图纸，按要求排版，格式规范。八、 工作的主要阶段、进度与时间安排起止时间：2014年10月27日5月14日。查阅资料，撰写文献综述：2014年10月27日11月19日。提交开题报告：2014年11月 10日11月15日。撰写初稿：2014年11月16日2015年1月31日。完成二稿、中期检查：2015年2月1日3月1日。定稿：2015年3月2日5月14日。答辩：2015年6月上、中旬。九、 指导教师审查意见长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见学生姓名专业班级毕业设计(论文)题目气门挺柱冷挤压工艺及模具设计指导教师职 称审查日期审查参考内容：毕业设计(论文)的研究（设计）内容、方法及结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。毕业设计(论文)是否完成规定任务，是否达到了学士学位水平的要求，是否同意参加答辩等。审查意见：指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语学生姓名专业班级毕业设计(论文)题目气门挺柱冷挤压工艺及模具设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业设计(论文)的研究（设计）内容、方法及结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。毕业设计(论文)是否完成规定任务，是否达到了学士学位水平的要求，是否同意参加答辩等。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分 ix / 42长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定学生姓名段惠来专业班级材控61101毕业设计(论文)题目气门挺柱冷挤压模具设计答辩时间 年 月 日 答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定成绩(百分制)：_分答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日系答辩委员会主任(签名)： 系 (盖章)气门挺柱冷挤压模具设计学 生：， 指导教师：， 【摘要】冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%50%，节能40%80%而且能够提高锻件质量，改善作业环境。 近几年来随着工业生产以及科学技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到了迅猛发展。不少高等学校、科研院所和企业公司都开展了冷挤压技术的实验研究，其成果已广泛应用于现代制造业。冷挤压技术的普及和推广，已成为现代工业发展水平的标志。目前，汽车、船舶、宇航、军工等行业的迅猛发展，为冷挤压件提供了广阔的市场空间。本文介绍了气门顶杆冷挤压成形工艺，计算了毛坯尺寸、挤压件的变形程度，论述了冷挤压模结构及模具设计要点。采用冷挤压加工工艺后，提高了零件精度和表面质量，改善了零件的力学性能。实现了该零件冷挤压加工的顺利进行。【关键词】气门顶杆；冷挤压；模具结构；工艺分析design of cold extrusion die for valve stem 【abstract】cold extrusion technology is a kind of high precision, high efficiency, high quality low consumption of advanced production technology, is more used in the small and medium-sized forging large-scale production.compared with the hot forging, warm forging process, material saving 30% 50%, and energy saving 40% 80% and can improve the quality of forgings, improve the working environment.in recent years, with the vigorous development of industrial production and scientific technology, cold extrusion technology has also got rapid development.many institutions of higher learning and scientific research institutes and enterprises are to carry out the experimental study of cold extrusion technology and its achievement has been widely used in modern manufacturing.the popularity of cold extrusion technology and the promotion, has become a symbol of the development level of modern industry.at present, automobile, shipbuilding, aerospace, military industry and so on the rapid development of industry, for cold extrusion parts provide a broad market space.valve plunger, cold extrusion forming process were introduced in this paper, calculated the deformation degree of blank size, extrusion, this paper discusses the structure of cold extrusion die and mold design.after using cold extrusion processing technology, improve the precision and surface quality of parts, and improved the mechanical properties of parts.to realize the parts cold extrusion process is smooth.cold extrusion technology is a kind of high precision, high efficiency, high quality low consumption of advanced production technology, is more used in the small and medium-sized forging large-scale production.compared with the hot forging, warm forging process, material saving 30% 50%, and energy saving 40% 80% and can improve the quality of forgings, improve the working environment.in recent years, with the vigorous development of industrial production and scientific technology, cold extrusion technology has also got rapid development.many institutions of higher learning and scientific research institutes and enterprises are to carry out the experimental study of cold extrusion technology and its achievement has been widely used in modern manufacturing.the popularity of cold extrusion technology and the promotion, has become a symbol of the development level of modern industry.at present, automobile, shipbuilding, aerospace, military industry and so on the rapid development of industry, for cold extrusion parts provide a broad market space.valve plunger, cold extrusion forming process were introduced in this paper, calculated the deformation degree of blank size, extrusion, this paper discusses the structure of cold extrusion die and mold design.after using cold extrusion processing technology, improve the precision and surface quality of parts, and improved the mechanical properties of parts.to realize the parts cold extrusion process is smooth.【key words】the valve push rod;cold extrusion;the mould structure;technology analysis气门挺柱冷挤压模具设计前言冷挤压法加工可以降低原材料消耗，材料利用率高达70%90%。冷挤压是在压力机上进行的，压力机的一次行程就可以完成一道工序，因此与切削加工相比，生率可以大幅度提高，生产成本也大为降低。在冷挤压中，金属材料处于三向不等的压应力作用下，挤压后金属材料的晶粒组织更加细小而密实；金属流线不被切断，而是沿着挤压件轮廓连续分布；同时，由于冷挤压利用了金属材料经冷加工而产生加工硬化的特性，使冷挤压件的强度大为提高，从而提供了用低强度钢代替高强度钢的可能性。此外，冷挤压靠强大压力来熨平毛坯表面，因此可以获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度的冷挤压件。从上述分析可以看出，冷挤压加工具有“高产、优质、低消耗”的优点，在技术上和经济上都有很高的实用价值。目前，已在机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用，已成为金属塑性成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。当然，冷挤压也有一些缺点，比如，单位挤压力较大，模具使用寿命较短。但是，随着科学技术的发展，模具材料的开发，模具结构的合理化，缺点会被克服，优越性会得到充分发挥。1 选题背景1.1 题目来源生产实践1.2 研究目的和意义通过本次设计，学校冷挤压模具设计的特点和全过程，训练工程设计和分析能力。1.3 国内外研究现状、发展趋势及主要问题1.3.1 研究现状在我国解放后，冷挤压加工技术得到了发展。20世纪50年代开始进行铝、铜及其合金的冷挤压；20世纪60年代因工业生产上需要，开始进行黑色金属的冷挤压。近几年来，随着我国工业生产及现代科学技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到了飞速发展。已能对铅、锡、纯铜、无氧铜、黄铜、锡磷青铜、锌及其合金、纯铝、防腐铝、硬铝、镍、可伐合金、坡莫合金、纯铁、普通碳素钢、低碳优质钢、中碳优质钢、碳素工具钢、地合金结构钢、轴承钢与不锈钢等金属材料进行冷挤压生产，甚至对高速钢等也可以进行一定变形量的冷挤压加工。目前我国已能用能挤压工具生产表壳、自行车、飞轮、中轴、精锻齿轮、汽车用等速万向节、内燃机用火花塞与活塞销、汽车挺杆、照相机零件、汽车启动器定向套筒、启齿轮等，且已达到国外同等水平在国外方面，早在二战后冷挤压技术在国外工业发的国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的运用和发展。而在新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现，随着科学的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷锻生产工艺已逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。1.3.2 发展趋势1）随着能源危机的日趋严重，人们对环境质量将更加关注，加之市场竞争日益加剧，促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展。因此用挤压成形等工艺手段所生产的精化锻件的产量，在市场竞争中将得到较大的发展。 2）汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了较高的要求。如轿车发动机用连杆锻件除对大小头之间的误差有要求外，对每件的重量误差也要求不大于八克。新产品的高要求，将促进精化生产工艺的发展。3）专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势。在法国以挤压成形工艺生产锻件的专业厂家19911994年全员劳动身产率，即每人生产挤压件的产量及产值，均高于一般生产模锻件或者自由锻件的厂家。以1994年为例，专业厂家挤压件人均产量为 51024kg，创产值775688法郎。而同期一般性生产模锻件的厂家，其人均产量仅为39344kg，产值592384法郎，仅相当于挤压件专业生产厂家的77.1%和76.37%。自由锻件生产厂与之相比则更低。4) 挤压专机将成为一种发展趋势。随着中小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤压工艺的推广应用，多工位冷挤压压力机、精压机及针对某种锻件而设计制造的专机会得到大力发展。新昌轴承套圈的冷挤大面积应用是在邵银标工程主导下发展起来，目前国内轴承套圈的冷挤压成型占了较大份额。1.3.3 主要问题1) 提高冷挤压制件的精度和表面质量，生产出几何形状更复杂的制件。2) 扩大冷挤压用得原材料种类，研究更理想的表面处理和润滑方法。3) 研制适合于冷挤压的多功能的冷挤压机，使毛坯和制件能安全自动的进料和出件，以便进一步提高生产率。2 方案论证气门挺柱的冷挤压图1气门挺柱的冷挤压件图，材料为q30钢图1 气门挺柱零件图确定冷挤压工艺方案该挺杆材料为30#钢，内、外径较大，壁薄，内底部有一球面结构，外底部有一凹台，这些结构均可采用冷挤压方法挤压成形。考虑到挤压件顶端不平齐。应在工件顶端留出修边余量 ，取h=5，气门顶杆挤压件如图2所示。反挤压的合理尺寸为： l2 t， t 为挤压件壁厚，t (1/15) d ，d1 0.86d ，l1 (2.53) d1 。经计算，该气门挺杆挤压件的尺寸适于反挤压成形。图2 气门挺柱冷挤压件由图2可得断面收缩率： （1）查图3知，断面缩减率未超出许用变形程度，因此可一次成形。图3 黑色金属反挤压的许用变形程度 1模具的许用单位压力为2500mpa 2模具的许用单位压力为2000mpa2.1 计算原始材料的尺寸如图2，计算积压件总体积v坯： （2）为了便于将毛坯放入凹模内，降低单位挤压力，减少模具的磨损，同时提高零件的表面质量，一般毛坯外径d坯应比凹模尺寸d凹小。毛坯的直径公差影响挤压件的尺寸精度以及模具的寿命、设备的故障等，挤压用毛坯要求严格控制直径偏差，该挤压件直径偏差控制在-0.1mm 内。毛坯外圆尺寸d坯:d坯= d凹- (0.01 0.05)= 26 0.03= 25.97mm毛坯长度l坯: （3）通过计算，制定毛坯尺寸如图4图4 毛坯件2.2 毛坯的制备1.3.4 软化处理为了提高材料塑性，降低变形抗力，改善金相组织，消除内应力，改善材料的冷挤压性能，在冷挤压成形前需对材料进行软化退火处理，其退火工艺如图5所示。经软化退火处理后毛坯的硬度为145155hb。图5 30钢退火工艺1.3.5 表面处理气门顶杆冷挤压成形过程中，材料变形量较大，毛坯需进行良好的表面处理。毛坯处理过程为：去除表面缺陷清洁、去脂、清洗去除表面氧化层磷化处理。其中前三项处理是为了改善毛坯表面质量，并为磷化处理做准备。1.3.6 润滑处理为了最大限度地减小毛坯与模具间的摩擦力，减小变形抗力和变形功，提高模具使用寿命，经表面处理后的毛坯还需进行润滑处理。该毛坯润滑处理采用皂化处理的方法。2.3 压力机的选择冷挤压力是校核凸模强度和选用设备的依据，计算冷挤压力常用的方法有图算法和经验公式法2种， 现分别用两种方式求取冷挤压力并进行比较核对。1.3.7 用经验公式法求冷挤压力反挤压力公式： （4）式中，c为材料的加工硬化系数，查图6可得，c=2.1a为毛坯及挤出部分的横断面面积为摩擦因数，有润滑时，取=0.1s为挤出件的壁厚，由图2可知，s=3mmf是凸、凹模工作部分几何形状系数，一般取为1.0d是凸模工作部分直径，由图2可知，d=20mm将数字带入式(4)得 （5）图6 反挤压时材料硬化系数c1.3.8 用图算法求冷挤单位挤压力从变形的实质来看，该成形方案可按反挤压查有关计算。由图7查得单位挤压力，f=pa由式（5）可知，f=pa=754.0kn以上两种方法求得的单位挤压力相接近，故取f=769.7kn。图7 黑色金属反挤压计算压力用图算表1.3.9 压力机的选择考虑到实际生产中材质的软化、表面润滑处理的质量等因素对挤压力的影响，在选择挤压设备时，在计算挤压力的基础上乘以安全系数1.3。故选用标称压力为1000kn的ya32-1000kn型液压机。查表（一）可知，该压力机工作台尺寸（前后左右）：1250900mm，滑块下平面至工作台距离：1260mm。表（一） ya-1000kn四柱万能液3 冷挤压模具设计3.1 冷挤压模具的构成（1）工作部分 如凸模、凹模、顶出杆等。（2）传力部分 如上、下压力垫板。（3）顶件部分 如顶杆、反拉杆、顶板等。（4）卸件部分 如卸件板、拉杆、弹簧等。（5）导向部分 如导柱、导套等。（6）紧固部分 如上下底板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。3.2 冷挤压模具结构的特点（1）冷挤压模具工作部分的材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性、一定的韧性以及良好的热硬性、热稳定性、耐热疲劳性等性能，并应选用合适的加工方法和热处理规范。（2）模具工作部分的过渡处皆应采用光滑的圆角过度，以防止产生较大的应力集中而开裂，造成模具的早期失效。（3）模具工作部分与上、下底板之间一定要设有厚实的经淬硬的压力垫板，以和缓从凸模或凹模传来的超高压力，防止压坏上、下底板。（4）为了提高模具工作部分的强度，冷挤压凹模一般不采用整体式结构，而应采用施加预应力的组合式结构；凸模有时也采用组合式结构。（5）上下底板一般不用铸铁材料制造，而采用具有足够厚度的中碳钢经锻造或直接用钢板制成，以保证模具具有较高的强度、刚性。（6）为了确保凸模和凹模定位可靠，且便于快速更换，宜用坚固和方便的沟槽式固定方法或压板结构。3.3 冷挤压模具结构形式的选择图8 反挤压模具该模具是在小型压力机上使用的杯形件反挤压模。凸模7靠压环10、定位圈6和大螺母11紧固与定位，可以实现快换。凹模采用组合凹模形式。为便于反挤压件从凹模中取出，设计了间接顶出装置，反挤压力在下模时完全由顶出杆17承受，顶件力由反拉杆式联动顶出装由件3、20、21、22、23、24组成，提供该顶出装置在模座下方带有活动板22，当挤压件顶出一段距离后，通过带斜面的斜块24将22撑开，使顶杆23的底面悬空，使之靠自重复位，为下一次放置毛坯做好准备。而活动板22靠其外圈的拉簧21 合并。上模部分也设计了卸件装置，由于杯形挤压件较深，为了加强凸模的强度，除工作段外，凸模的直径应加粗并开出三道卸料槽，供带有三个内爪形的卸件环12卸料。3.4 冷挤压模具工作部分的设计1.3.10 反挤压凸模的设计反挤压凸模所受到的单位挤压力比正挤压时大。同时由于坯料放置偏斜或坯料端面不平整，会使凸模在反挤压时受到偏心载荷而弯曲折断。所以其工作条件比正挤压凸模更为恶劣，因此必须合理设计和正确选择反挤压凸模的尺寸参数。根据实际生产图（2），结合理论数据查表（二），计算出凸模各部分尺寸。见图（9）。图9 反挤压凸模表（二） 反挤压凸模设计计算表名 称被挤压毛坯材料、尺寸黑色金属尺寸工作带直径等于挤压件孔径最大尺寸20mm工作带高度h23mm2mm非工作部分直径d（0.980.97）19.6mm斜面与工作带交接处0.51.5mm1mm定位直径(1.21.4) 24mm定位高度(0.60.7) 12mm支承部分直径(1.41.6) 30mm支承部分高度(0.51.0)15mm支承部分锥半角51510支承锥面与交接处1.024mmd与交接处2.0d39.2mmd与交接处1.530mm1.3.11 反挤压凹模的设计根据实际生产，由图（2）设计凹模结构。查表（三）计算出反挤压凹模的各部分尺寸，设计出反挤压凹模，如图10。表（三） 反挤压内层凹模型腔尺寸确定表名称设计计算尺寸确认凹模入口圆角半径r12-3mm2mm容料部分高度h3毛坯高度+r1+（510）mm34.98mm容料部分内径d1毛坯直径+（0.10.2）mm26.97mm容料区转型腔处半径r224mm3mm凹模型腔内径d等于挤出件外径的最小尺寸26mm凹模型腔高度h2h0为毛坯高度、h为凸模工作带高度32.97mm顶件部分高度h1h1=17.417.4mm顶出部分宽度d2d2=d26mm顶出底部处半径r配合顶杆底座半径r6.55图10 反挤压凹模1.3.12 反挤压顶杆的设计反挤压顶杆在挤压中直接承受较大的单位挤压力，设计时应考虑其有足够的强度，同时为了使较大的单位挤压力能和缓地传递给下压力垫板，其支承部分的直径应适当放大。图11为挤压黑色金属冷挤压件常用的顶杆，其杆部直径d1一般比凹模型腔直径小0.1mm，这样既不会产生很大的纵向毛刺，又能使顶部及时退回，便于送料。其支承部分直径d=(1.3-1.5)d1过渡圆弧应尽可能大。图11 反挤压常用顶杆结合图2分析，设计反挤压顶杆零件图12。图12 反挤压顶杆零件图1.3.13 凸模工艺槽的优化设计凸模的工作端面加工成与气门顶杆内底面相同的形状。由于气门顶杆内腔较深，为了加强凸模的强度，将工作段以上的直径加粗并铣出3条卸料槽，供带有3个内爪形的卸料圈12卸料。选择卸料槽宽为1mm、深0.3mm，设计凸模优化图13。图13 反挤压凸模凹槽工艺图1.3.14 组合凹模的优化设计1 选择组合式凹模的结构形式本模具为30号碳钢冷挤压，凸模压力p凸=2450mpa，凹模压力p凹=p凸0.6=1500mpa。由于压力值过大，故选用组合式三层凹模的结构。利用过盈配合，在常温压合下，将两套筒把内层凹模紧套。2 凹模各圈材料的选择和半径的计算根据实际生产经验和理论结合，凹模内层采用模具钢，热处理要求hrc=60-62，屈服极限=2500mpa。中层选用5crnimo，硬度要求hrc=45-47，屈服极限=1500mpa。外层选用5crnimo，硬度要求hrc=40-42，屈服极限=1300mpa。挤压件外径26mm，冷挤压时的单位压力p=1500mpa，泊松比=0.3，弹性模量e=mpa，三层组合模屈服极限强度【1】=2500mpa，【2】=1500mpa【3】=1300mpa。要求凹模内壁不出现拉应力。进而可得组合凹模各层半径：1.8613=24.18mm1.8624.18=44.97mm1.7344.97=77.80mm3 配合处的过盈量和压合量的计算 处的过盈量的计算公式： 处的过盈量的计算公式为组合式凹模装配时，采用常温压合法，压合次序从内向外。4 模具主要零件图附图1 凸模附图2 凹模附图3 顶杆5 模具装配图 1.拉杆 2.垫块 3.凹模中套 4.凹模内套 5.卸料圈 6.上模座 7.定位圈 8.压环 9.