反挤压凹模设计优化策略

反挤压凹模一般由成形和顶出两部分构成。当有导向装置时，应由导向、成形和顶出三部分构成，如图5-28所示。

1.设计时应注意的问题

1）反挤压凹模工作时内壁承受着较大的单位压力，特别是反挤压钢铁材料时工作内压高达2000MPa。因此，为了提高凹模的强度，一般皆应采用组合式凹模。

2）工作内压力主要作用在凹模的成形部分。因此，加强圈的设计应特别注意加强成形部分。

3）加强圈与内层凹模下底面不应在同一平面上，而应略低于内层凹模。即在模具装配时，应保证组合凹模中的内层凹模下底面与下底板接触面紧密配合，不留间隙；而加强圈与下底板应留出一定的间隙，间隙值一般不小于0.1mm。

4）组合凹模外径与内径之比一般取4～6，超过10以上已无显著加强效果。

5）过渡圆角处应设计足够大的圆角半径，以防止应力集中而开裂，对于应力集中特大的尖角处，应采用分割式凹模。

图5-28 反挤压凹模的典型形式

A—导向部分 B—成形部分 C—顶出部分

2.反挤压凹模的形状

反挤压凹模的形状除了图5-28所示的以外，还有如图5-29所示的六种。

图5-29 反挤压凹模的结构形状

图5-29a、b、c、d所示四种凹模主要用于不需要顶件的反挤压，常用于反挤压有色金属薄壁杯形件。其中，图5-29a、b所示凹模为整体式凹模。图5-29a所示凹模的特点是结构简单，制造方便，但在转角半径R处易开裂下沉，模具使用寿命较短，适宜于批量不大的有色金属反挤压。图5-29b所示凹模的特点是转角处采用25°斜角过渡，有利于金属流动，其寿命比图5-29a所示凹模长。图5-29c、d所示凹模为分割式凹模，寿命比整体式凹模长，因此应用较广。图5-29c所示凹模为纵向分割式反挤压凹模，采用过盈量较大的配合，可以不产生毛刺；图5-29d所示凹模为横向分割式凹模，为了避免被挤金属材料流入上下分块的拼合面处，拼合面宽度应尽量取小一些，一般不宜超过3mm，拼合面应仔细研磨，表面粗糙度Ra不大于0.1μm，其余部分留出大于0.2mm的空隙。此外，上下分块要求较高的制造精度，其同轴度不应大于该处公差的1/4～1/3。图5-29e、f及图5-28皆带有顶出装置，适用于钢铁材料的反挤压。其中图5-29e适用于挤压件底部外形呈尖角的反挤压。图5-29f适用于挤压件底部呈大圆角的反挤压。它的顶杆高出的部分正好抵消工作时的弹性变形量。图5-28适用于薄底杯形件的反挤压。这种零件挤压到最后阶段时，单位挤压力会急剧升高，顶杆的弹性变形较大。为了使顶杆受压缩后，正好与凹模下底面位于同一平面上，顶杆与凹模接触面无缝隙，以防产生纵向毛刺，顶杆应略高于凹模型腔底面一微小高度δ=R（R为凹模型腔转角处圆角半径）。(https://www.xing528.com)

图5-30 反挤压凹模各部分尺寸代号

注：D—凹模型腔内径，等于挤压件外径；D₂—顶件部分内腔直径；D₂=d₁，d₁为顶出杆直径（见图5-31）；D₁—凹模外径。

3.反挤压凹模各部分尺寸的设计计算

反挤压凹模各部分尺寸代号如图5-30所示。

凹模型腔高度为

H₂=h₀+h+r+（2～4）mm

式中 h₀——毛坯的高度；

r——凹模入口处圆角半径，一般取2～3mm；

h——凸模工作带高度。

顶件部分高度H₁：当D=2D₂时，H₁=2D₂；D=1.5D₂时，H₁=D₂。

总高度为：H=H₁+H₂≥2.5H₂。

过渡处圆角半径R取0.5～2.0mm。