【正文】 會被解決，優(yōu)越性將會得到充分發(fā)揮。 3 冷擠壓工藝的 應(yīng)用范圍 冷擠壓加工方法是一種 “優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本”的 先進(jìn)工藝 。 3） 對毛坯的要求較高 冷擠壓加工時(shí)對毛坯的要求比其他金屬塑性成形加工工藝都高，否則，會使模具受到損壞。冷擠壓工藝的缺點(diǎn)如下所述。 7）減少設(shè)備投資。 經(jīng)冷擠壓成 形的零件的表面質(zhì)量是十分良好的。同時(shí)冷擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性。同時(shí)也減少了一些中間工序的進(jìn)行。 1） 顯著降低原材料的消耗 冷擠壓是一種金屬 塑性成形加工方法。 復(fù)合擠壓是指擠壓時(shí)， 金屬的流動方向 朝 凸 模 的運(yùn)動方向 和 相 反方向同時(shí)運(yùn)動。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓空心件正擠壓兩種。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定 的速度作用下，迫使金屬從模腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。在此 基礎(chǔ)上 詳細(xì)地介紹了 階梯方鋁罩?jǐn)D壓模具 的設(shè)計(jì)過程。 對于復(fù)雜的階梯形零件 ,一次擠壓不容易達(dá)到預(yù)期成形效果 。 I 摘要 階梯形零件是多種復(fù)雜形狀的組合 ，其 成形工藝較難 ， 在工藝設(shè)計(jì)和變形方案的制定上 ， 有其獨(dú)自的特點(diǎn) 。 因此 ， 一般采用有預(yù)成形的多道次擠壓工藝 。 采用冷擠壓工藝加工后 ， 提高了零件的精度和表面質(zhì)量 ， 改善了強(qiáng)度和韌性 ， 減少了切削加工量 ， 節(jié)約了原材料 ， 提高了生產(chǎn)效率 ， 也改善了零件的組織性能 。顯然，冷擠壓加工是靠模具來控制金屬流動，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來成形零件的。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和 彈殼等。復(fù)合擠壓可生產(chǎn)兩端直徑不同的筒形零件，也可生產(chǎn)雙杯形零件，如汽車的活塞銷，也可制造杯桿形零件等。它在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移，達(dá)到少切屑無切屑而使金屬成形，制得所需的形狀及零件。 3）可成形復(fù)雜形狀的零件。使冷擠壓件的強(qiáng)度大為提高。在冷擠壓過程中，金屬表面在高壓下 受到模具光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度值很小，表面強(qiáng)度也大為提高。與模鍛相比，因冷擠壓不產(chǎn)生飛邊，故可省去切邊模及切邊壓力機(jī)，明顯地減少了設(shè)備投資。 1） 變形抗力高 冷擠壓時(shí)，被擠壓材料的變形抗力較高，其中最有實(shí)用意義的是鋼的冷擠壓，其變形抗力高達(dá) 2021MPa 以上。對于冷擠壓毛坯，除了要求毛坯具有準(zhǔn)確的幾何形狀和較高的尺寸精度外，還要求在冷擠壓變形之前對毛坯進(jìn)行一定的軟化退火處理及表面潤滑處理。 在技 術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上都有很高的應(yīng)用價(jià)值。 冷擠壓工藝的的發(fā)展方向 由于冷擠壓技術(shù)具有最有 效的節(jié)約材料、提高生產(chǎn)效率、提高機(jī)械產(chǎn)品性能、適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，所以進(jìn)一步研究與推廣應(yīng)用冷擠壓技術(shù)，在我國現(xiàn)代化建設(shè)中有著廣闊的前景。 在實(shí)際生產(chǎn)中為小批量生產(chǎn)。 產(chǎn)品壁厚為 ，相對比較薄。在尺寸方面上看，零件精度要求比較高。 對于金屬來說，成型工藝有 多種選擇。 工藝過程：坯料 —— 機(jī)加工 —— 成品 從零件圖上知道產(chǎn)品 的形狀雖然 比較 規(guī)則，但是其 內(nèi)外形都有階梯，上下部分的形狀不一致 ， 且上下部分是由圓形過渡而成，零件厚度極薄， 這樣在進(jìn)行機(jī)加工時(shí)操作不方便，同時(shí)本零件的尺寸較小，不便在普通機(jī)床上加工，并且在精度上無 法保證。 2．壓鑄成型 壓鑄成型即在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填型腔，并在壓力下成形和凝固而獲得鑄件的方法。同時(shí)本產(chǎn)品的生產(chǎn)為小批量生產(chǎn)，由于壓鑄機(jī)和壓鑄模費(fèi)用昂貴，對小批量生產(chǎn)來說不經(jīng)濟(jì)。 從零件圖上看出，該零件的壁厚只有 。但是，盒形件在拉深時(shí)受直邊的影響，其周邊變形是不均勻的。易求得毛坯的體積為 3766mm ， 由于采用不變薄拉深工藝，可計(jì)算得其厚度為 ，其直徑為 。 拉深工藝過程：落料 —— 5 次拉深 —— 整形 從這可以看來，要獲得所需產(chǎn)品，采用沖壓工藝需要 7 道工序。 且廢品率比較高。 從金屬塑性成形原理中知道，由于不同的工藝方法，金屬在成形過程中其應(yīng)力狀態(tài)是不同的，由于冷擠壓加工中處 于接近三向應(yīng)力狀態(tài)，因而大大提高了金屬的塑性。因些可以利用這一優(yōu)勢，進(jìn)行冷擠壓加工成型，并結(jié)合機(jī)加工進(jìn)行尺寸的精確。 1）成形工藝方案Ⅰ 工藝 過程：落料 —— 無氧軟化退火 —— 硬脂酸鋅潤滑 —— 復(fù)合冷擠壓 (a)落料 (b)復(fù)合擠壓成形 圖 成形工藝方案Ⅰ 此方案在 通過 落料獲得毛坯后，直接采用了復(fù)合擠壓成形，一次擠壓成形。同時(shí)由于擠壓件緊包 凸模 ，且壁厚較薄，在卸料過程中，所需要的卸料力較大，可能會使產(chǎn)品在卸料過程中發(fā)生變化，因此 不宜采用這種方案。 9 3）成形工藝方案Ⅲ 工藝過程： 落 料 —— 無氧軟化退火 —— 硬脂酸鋅潤滑 —— 正 擠壓 —— 反擠壓 方孔—— 反擠壓小孔 (a)落料 (b)正擠壓 (c)反擠壓方孔 (d)反擠壓 小 孔 圖 成形工藝方案Ⅲ 本方案通過 四 道擠壓工序可獲得所需要的產(chǎn)品，通過各個(gè)工序，可以保證各部分的尺寸及質(zhì)量要求，但是中間成形工序較多。由于正擠壓小頭變形小，在成形時(shí)先正擠，而后反擠出方形部分。其缺點(diǎn)是材料得用率低，一般只有 60%左右。 10 4） 成形工藝方案Ⅳ 工藝過程： 剪切下料 —— 冷鐓預(yù)成形 —— 無氧軟化退火 —— 硬脂酸鋅潤滑 —— 反擠壓方孔 —— 反擠壓小孔 (a)下料 (b)正擠壓 (c)反擠壓方孔 (d)反擠壓小孔 圖 成形工藝方案Ⅳ 本方案與方案 Ⅲ 的區(qū)別在于毛坯的獲得形式不同。 這是從經(jīng)濟(jì)效益上來看的。剪切下料的優(yōu)點(diǎn)是剪切時(shí)，幾乎沒有材料損耗，而且生產(chǎn)效率高。 1．冷擠壓成形尺寸的確定 本設(shè)計(jì)中的擠壓件 如 圖 所示，其中因考慮到存在壓余厚度 及尺寸偏差 ， 由 [2]表 310，可知其修邊余 量為 5 mm， 故在長度方向上加了 5mm，即 L=5mm，見圖 。由本設(shè)計(jì)所采取的工藝方案可以知道，本設(shè)計(jì)采用直徑有 8mm的鋁材進(jìn)行剪切下料。 4．預(yù)成形冷鐓計(jì)算 毛坯的內(nèi)外徑尺寸可根據(jù)凸模和凹模的相應(yīng)尺寸決定。毛坯及毛坯預(yù)成形如圖 所示。它既不同于毛坯的預(yù)成形工序，又區(qū)別于成品的擠壓工序，是從毛坯向擠壓件過渡的、具有中間特定開關(guān)的準(zhǔn)備工序。二是為了達(dá)到降低單位擠壓力，提高模具的使用 14 壽命，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 由 [4]表 35 可知道純鋁冷擠壓時(shí)所用的潤滑有以下幾種， 見表 。 影響冷擠壓壓 力的主要因素 在冷擠壓過程中，影響冷擠壓壓力的主要因素有： ①材料性質(zhì)。對于同 種金屬材料來說，冷擠壓變形 方式不同，所需的單位擠壓力也不同。模具幾何形狀設(shè)計(jì)得合理，易使毛坯在型腔中流動，可以改善摩擦情況，減少金屬流動阻力，不僅能顯著地提高模具的使用壽命，而且能減小單位擠壓力。潤滑狀態(tài)對降低單位擠壓力影響較大，良好的潤滑狀態(tài)，可以使真實(shí)接觸面積率大大減小，摩擦阻力也 大大減小，因此，單位擠壓力較低。冷擠壓的變形程度越大，擠壓的變形抗力也就越大，它會引起 凸、凹模等的破裂。 反擠壓小孔時(shí)的變形程度為： F? =（ 10 FF? ） / 0F = [ ? /4+4 －（ ? +4 7） ]/（ ? /4+4 ） = % 由 [3]表 可得純鋁在正擠壓時(shí)的許用變形程度為 95%～ 99%，在反擠壓時(shí)的許用變形程度為 90%～ 99%。例如，若冷擠壓變形時(shí)作用在模具單位面積上的壓力 超過 2500～ 3000 MPa/ mm2 時(shí)，模具就容易磨損或損壞，另一方面如果總變形力超過壓力機(jī)的許用載荷，就會使壓力機(jī)損壞。 由《實(shí)用冷擠壓技術(shù)》 P61 頁可查得。 %100010 ??? F FFF? 18 第 5 章 冷擠壓設(shè)備的選擇 冷擠壓設(shè)備的基本要求 擠壓設(shè)備的正確選擇及合理使用將決定擠壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，并與產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本等密切相關(guān)，所以必須合理選擇和正確地使用擠壓設(shè)備。 3）擠壓設(shè)備的 裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。為了保證在超載時(shí)壓力機(jī)不致?lián)p壞，必須使壓力機(jī)具有非?？煽康某?fù)荷保險(xiǎn)裝置。一般要求壓力機(jī)有較高的空程向下和回程速度，在上模接觸 金屬毛坯前，速度能迅速下降，在擠壓過程中，擠壓速度應(yīng)盡可能保持均勻。 冷擠壓設(shè)備的 選擇 通常用于擠壓生產(chǎn)的設(shè) 備主要有專用的擠壓壓力機(jī)，通用的曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)和萬能液壓機(jī)。 2）模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性。 6）模具工作部分零件與上下模板 之間一定要設(shè)置厚實(shí)的淬硬壓力墊板，以擴(kuò)大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，以防止壓壞上下模板。除應(yīng)根據(jù)擠壓件的批量、品種不同并滿足不同設(shè)備要求外，還應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)。 4）易損部分零件尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一，以便于制造和檢驗(yàn)。 8）反擠壓通用模架可兼作正擠壓和復(fù)合擠壓模具使用。 由 [5] 表 ， 可查得 I 級精度中間導(dǎo)柱圓形模架的相關(guān)尺寸 ，如下所示： 模架 200 200～ 240 I GB/ 上模座 200 50 GB/ 材料 45 鋼 下模座 200 60 GB/ 材料 45 鋼 導(dǎo)柱 40 230 GB/ 材料 20 鋼 數(shù)量為 2 導(dǎo)套 40 125 48 GB/ 材料 20 鋼 數(shù)量為 2 凸、凹模設(shè)計(jì) 反擠壓凸模的設(shè)計(jì) 反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩部分組成。 2）防止擠壓結(jié)束時(shí)擠壓 件粘在凸模上。 22 圖 反擠壓凸模結(jié)構(gòu)及尺寸代號 成形部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 反擠壓凸模所受的單位擠壓力比正擠壓時(shí)大。 反擠壓純鋁時(shí) 其許用范圍 為 ： 1h /1d ≤ 6～ 8， 經(jīng)過校核可知 53/14≤ 6， 故滿足條件。凹模結(jié)構(gòu)整體式設(shè)計(jì)的特征是由一整塊 金 屬加工而成，結(jié)構(gòu)簡單、牢固 。 則 凹模 的外圍尺寸 D =φ 64mm 。 本設(shè)計(jì)采取的是兼有擠壓作用的頂出桿。 2）頂出桿端表面承受高壓時(shí)，中必處單位壓力最大。 由 [1]式 328 可得頂出力的計(jì)算。這樣即可以擠出合格 的產(chǎn)品，又可以提高模具的使用壽命。 26 第 7 章 模具結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì) 上模具部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上模具部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要取決于模板結(jié)構(gòu)與凸模的緊固方法。 這樣就可達(dá)到方便迅速地進(jìn)行 凸模 的拆換、安裝的目的。固定圈的厚度不能過薄，否則就不能充分滿足凸模的功能要求（凸模位置精度、凸模垂直度、故障時(shí)的強(qiáng)度），對模具壽命有一定影響。同時(shí)，安裝以后，須留有一定的空間使其與特形螺母相接觸，從而達(dá)到緊定的作用。 本設(shè)計(jì)中 凸模墊塊 的尺寸為φ 49 20mm。還應(yīng)以“不使成形件產(chǎn)生變形及卡住現(xiàn)象，迅速地進(jìn)行卸脫，而不影響制件質(zhì)量”作為限制條件。同時(shí)，卸料板必須用工具鋼制造。 由 [1]式 326 可知 卸F = 擠FKX （ ） = 26700 =1335N 式中， XK 為卸料力系數(shù)， 由 [1]表 311 可知其卸料力系數(shù)為 。將 凹模 牢固、精確地固定在模座上，對確保擠壓工作的正常進(jìn)行和提高模具壽命十分重要。下頂出裝置是通過推桿帶動頂出桿的運(yùn)動，將擠壓件頂出。在加工過和中，壓板的圓錐面必 須與 凹模 的圓錐面進(jìn)行配作，其貼合面積要達(dá) 75%以上。 1下模座 2凹 模 墊塊 3頂桿 4頂出桿 5凹模 6壓板 7凹模固定圈 圖 下模 結(jié)構(gòu)圖 30 模具 結(jié)構(gòu)和工作 原理 綜上所述，階梯方鋁罩最終的成形 擠壓模具的整個(gè)結(jié)構(gòu)如 圖 15 所示 ， 在 四柱 式 通用 液壓機(jī) 上進(jìn)行 冷擠壓 ，由 導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向 ； 上下模座均采用圓柱銷定位， 并用螺釘緊固 ； 凸模采用特形螺母 10 與錐形緊固圈 5 緊固，不僅裝拆方便，且對中準(zhǔn)確 ；而 凹模 則靠壓板 14與 凹模 固定圈 17 緊固。 取走工件后，再將毛坯放在 凹模 19 的定位坑內(nèi) ，依此反復(fù)進(jìn)行。 硬度是研究和檢驗(yàn)?zāi)＞咦畛Ｓ玫男阅苤笜?biāo)。冷擠壓模具材料要求具有很高的強(qiáng)度，以滿足承載能力的要求，并且防止由于載荷過高而引起的模具損壞?？刂其摰暮剂?、淬透性和晶粒度，能有效的提高材料的韌性。 5）高的耐磨性。為得到高的耐磨性， 須使鋼材在高硬度的基體上 有 大量的、細(xì)小的、堅(jiān)硬的碳化物。 7）良好的工藝性能。選用模具材料時(shí)應(yīng)注意下列問題。對于形狀復(fù)雜的零件由于過渡部分應(yīng)力集中較大，且在模具 熱處理時(shí)，該部分會產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，且外表部分的摩擦面積顯著增加，故一般不采用高碳合金工具鋼作模具材料，宜用中碳合金工具鋼作模具材料，以保證良好的強(qiáng)韌度。 5）較