实心件或向上空心件的正挤压模具设计

正挤压实心件和口部向上空心件（简称正挤空心件）是应用最广的正挤压法。

1.凸模的设计计算

（1）凸模的形状 正挤压实心件和空心件的凸模形状主要有如图5-37所示的五种。图5-37a所示凸模用于正挤压实心件，结构简单，制造方便。图5-37b、c、d、e所示凸模用于正挤压空心件。其中，图5-37b所示凸模为整体式结构，芯棒与凸模做成一体，结构简单，便于制造，但在冷挤压过程中，由于向下流动的金属紧贴芯棒，企图拉着芯棒一起向下运动，该运动受到芯棒上端肩部的限制，从而使芯棒受一个很大的拉力，极易将芯棒拉断；而且在凸模回程时，金属紧抱芯棒，挤压件很难从芯棒上脱下。因此这种凸模结构仅适用于相对孔径较大的杯形件。图5-37c、d、e所示凸模为组合式凸模。其中，图5-37c所示凸模的芯棒与凸模内孔之间采用基孔制过渡配合，无相对滑动。此时，芯棒易被拉断。因此，这种结构仅适用于相对孔径较大，被挤压材料硬度较低和摩擦因数较小的情况下。图5-37d所示组合式凸模的凸模内孔与芯棒采用基孔制间隙配合。在挤压过程中，芯棒可随变形金属向下移动一段距离，从而改善了芯棒的受拉情况，使芯棒不易被拉断。这种结构主要用于钢铁材料空心件正挤压。图5-37e所示组合式凸模是在芯棒上部放置一弹簧，这就可以克服更大的拉力，但由于在凸模固定端需要留出放置弹簧的位置，势必减小凸模的承压面积。因此，这种结构仅在被挤材料硬度和摩擦力都比较大的情况下才采用。

图5-37 正挤压凸模的基本形式

（2）凸模各部分尺寸的设计计算 现以图5-37e所示组合式凸模为例，其他凸模可参照进行。

d₂等于挤压件内孔直径；有时为了降低内孔表面粗糙度和提高材料的塑性，可比挤压件内孔直径略大一点，其值一般为φ0.01～φ0.05mm。

d₀等于挤压件头部直径，一般也等于挤压凹模腔内径D₀；与凹模内腔的配合关系为基孔制间隙配合或。

h₁=0.7d₂；d=（1.8～2.0）d₀；d₃=（1.2～1.3）d₀；d₁=d₂+5mm；l₁=毛坯高度+凹模工作带高度，如果挤压通孔毛坯，则l₁应大于空心毛坯高度；l₂=挤压工作行程+卸件板厚度+10mm；R₁=（0.1～0.2）d₀，其他处R≥0.2mm。

为了减小芯棒在挤压过程中的拉应力及便于卸件，芯棒工作端可加工成10′～30′的斜度，如结构允许，最大可增至5°。

2.凹模的设计计算

（1）凹模的结构形状 正挤压凹模的结构形状主要有如图5-38所示的五种。图5-38a所示凹模为整体式凹模，应用较广，但往往由于强度不够，易产生开裂。图5-38b、c、d、e所示凹模为分割式凹模。其中，图5-38b、c所示凹模为纵向分割式凹模，最内层小凹模与挤压筒之间采用过盈配合，过盈量一般应大于0.02mm。图5-38c所示凹模的挤压筒末端10mm处加工成5°锥度，目的在于使小凹模易于压入挤压筒内。图5-38d、e所示凹模为横向分割式凹模，加工时应严格保证上半块凹模与下半块凹模的同轴度，否则会影响挤压件质量及模具寿命。为防止在挤压过程中，金属材料流入接缝，拼合面的宽度不宜超过3mm，一般以等于1～3mm为宜，在拼合面处将其中一块加工成大于1°的锥角，以防相碰，拼合面要进行抛光加工，加工得越光越好。(www.xing528.com)

图5-38 正挤压凹模的基本形式

正挤压细长零件时，为了矫直挤压件，在凹模下面最好再加导向套，如图5-39所示。

图5-39 导向套

a）用于钢铁材料挤压件 b）用于铝制挤压件

（2）凹模各部分尺寸的设计计算 正挤压实心件或正挤压空心件凹模各部分尺寸的设计计算如表5-6所示，表中代号见图5-39。

表5-6 正挤压凹模各部分尺寸的设计计算表

注：d₀—毛坯直径；h₀—毛坯高度。