束杆(shank-reduction)模具是冷镦工艺中应力最集中的工装之一。挤压比决定了材料是顺畅流动还是在过大变形下开裂。掌握这个数值对模具寿命和零件品质至关重要。
挤压比(λ)是原始截面积与缩减后截面积的比值,量化了材料在束杆过程中的压缩程度。
λ = A₀ / A₁ = D₀² / D₁²
其中 A₀ = 原始面积,A₁ = 缩减后面积,D₀ = 原始直径,D₁ = 缩减后直径
以M10法兰螺栓为例,杆部从Ø10mm缩减到Ø8mm:
这是中等缩减量,对大多数碳钢和合金钢都在安全范围内。
| 材料 | 安全λ范围 | 单次最大λ |
|---|---|---|
| 低碳钢(SWRCH 8K、10K) | 1.2 – 1.8 | 2.0 |
| 中碳钢(SWRCH 35K、45K) | 1.1 – 1.5 | 1.6 |
| 合金钢(SCM、SNCM) | 1.1 – 1.4 | 1.5 |
| 不锈钢(SUS304、SUS316) | 1.1 – 1.3 | 1.4 |
如果所需缩减量超出材料的安全λ,可考虑:
奔创模具在设计束杆模具时,以挤压比为核心设计参数。锥角、刃带长度和表面光洁度均根据计算的λ和具体材料进行优化。这种方式在标准碳钢应用中稳定实现模具寿命超过50万次。