【正文】 小零件的模具成本較低，一般可用較好的模具材料；尺寸較大的零件所用的模具也較大，大模具造價(jià)較高，一般選價(jià)廉的模具材料。 冷擠壓模具工作部分所使用的材料種類是很多的，對于純鋁來說，常用的 冷擠壓模具 材料如下表所示。 從工序上來說，采用冷擠壓技術(shù)， 大大簡化了工序，不僅提高了生產(chǎn)的效率，同時(shí)也降低了模具的制造成本。 其 最大特點(diǎn)是模具更換方便，可以適應(yīng)不同高度零件的擠壓成形。 38 考參文獻(xiàn) [1] 翁其金 徐新成主編 ． 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì) ． 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , [2] 洪慎章編著 ． 冷擠壓實(shí)用技術(shù) ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [3] 金 仁 鋼編著 ． 實(shí)用冷擠壓技術(shù) ． 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， [4] 賈俐俐主編 ． 擠壓工藝及模具 ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [5] 梁炳文主編 ． 冷沖壓工藝手冊 ． 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [6] 郝濱海主編 . 擠壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [7] 胡亞民主編 . 精鍛模具圖冊 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， [8] 甘永立主編 ． 幾何量公差與檢測 ． 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 39 致 謝 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，我總體完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。它涉及了我們所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，如材料熱處理，公差與檢測，擠壓模基礎(chǔ)知識等以及繪圖軟件的使用。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他孜孜不倦的教誨、即時(shí)為我們的設(shè)計(jì)解疑釋惑。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，與同學(xué)間的 互相交流，給了我很大的幫助，促使了我畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。他的耐心指導(dǎo)，讓我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。使我們具備了設(shè)計(jì)思想和較系統(tǒng)、完善的設(shè)計(jì)方法，以及獨(dú)立解決工程實(shí)際工作能力，提高了我們查閱資料 及科技文獻(xiàn)的檢索能力 、分析實(shí)際問題、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、 CAD設(shè)計(jì)等方面的能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。對我來說，這既是一次挑戰(zhàn)，也是一次自我的肯定。 上 、 下 模 的對中以及 凸 、 凹模 的 對中 需要 借助于輔助裝配工裝 ，以保證上下模的同軸度 。 這是沖壓工藝所達(dá)不到的。冷擠壓模具其他零件常用材料牌號及熱處理要求 見表。因此，反擠壓凸模或正擠壓凹模應(yīng)選擇磨耐性高的模具材料。因此，要求模具材料有較好的抗拉強(qiáng)度。 2）用于大批量生產(chǎn)的模具應(yīng)選用較好的模具材料；對于試制或小批量生產(chǎn)的模具，可選用使用壽命短、加工方便、費(fèi)用低廉的模具材料。因此，要求材料的脫碳敏感 性小，熱塑性高，鍛造容易，切削加工和磨削性能良好。在擠壓時(shí)，工件和模具的局部溫升可達(dá) 300 度左右，甚至更高，使模具材料內(nèi)部受到拉伸和壓縮的交變應(yīng)力，從而使金屬晶粒產(chǎn)生晶隙和局部的變形，結(jié)果產(chǎn)生裂紋，即熱裂紋。磨損是擠壓模 在使用過程中常見的一 種失效方式。應(yīng)尋求改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)，以降低對韌性的要求。 3）高韌度模具材料必須具有高的韌性和動載強(qiáng)度。因此，冷擠模工作零件在保持一定韌性的條件下，要盡可能選用較高的硬度，凸模熱處理后，要求硬度在 61HRC以上，凹模在 58～ 62HRC 之間，對韌性要求較高時(shí)可采用 HRC58～ 60 較低的硬度。因此，模具材料必須具備下列幾個(gè)方面的要求。 此時(shí)彈簧 15 在擠壓力的作用下處于壓縮狀態(tài)。 這樣擠壓時(shí)凹模作用于墊板表面上單位擠壓力均勻分布在凹模支承面內(nèi)，墊板厚度增加時(shí)，受壓面的傳遞直徑增加，傳遞壓力隨之減小，因此應(yīng)盡量加大墊板厚度。 本設(shè)計(jì)中 凹模的 固定采用壓板與 凹模 固定圈進(jìn)行緊固。 本設(shè)計(jì)中的下模部分由于以下主要零件組成： 下模座 凹模墊塊 推 桿 頂出桿 凹模 壓板 凹模固定圈 7。 卸料裝置的結(jié)構(gòu)如下所示。襯套的材料為黃銅，這樣可以減少卸料時(shí)對擠壓件所產(chǎn)生的沖擊力，從而不會合擠壓件變形。 卸件裝置常采用的形 式是卸料板。 27 1上模座 2凸模固定圈 3錐形緊固圈 4凸模 5墊塊 6特形螺母 圖 上模結(jié)構(gòu)圖 卸件裝置設(shè)計(jì) 卸件裝置主要用于將制件從凸模上卸下。為了把凸模工作壓力均勻分散傳遞給模板和壓力機(jī)機(jī)架，緩和由加工壓力引起的接觸壓力，防止模座產(chǎn)生局部的凹陷或變形，改善凸模的工作條件，必須在凸模的底部端面與模板之間，設(shè)有一工具鋼淬硬的墊塊。 本設(shè)計(jì)其厚度為 29mm。本設(shè)計(jì)中選用外部有階梯形狀，而內(nèi)部為 通 孔的固定圈。 本設(shè)計(jì)中的上模部分主要由以下零件組成：上模座 凸模固定圈 錐形緊固圈 凸模 凸模墊塊 5和特形螺 母 6。 同時(shí)頂出桿與 凹模 工作部分按 基孔制間隙配合 H7/h6 制造。 反擠壓凸、凹模制造公差 反擠壓時(shí)，模具工作部分的間隙決定了擠壓件壁厚的大小。 3）為了防止頂出桿因彈性變形而產(chǎn)生的橫向加粗與凹模內(nèi)孔表面碰，頂出桿在與凹模工作帶配合的配合面以下一部分應(yīng)設(shè)有一定的退讓 量 。 圖 頂出桿的結(jié)構(gòu) 25 頂出桿和 凸、凹模一樣，承愛著較大的單位壓力。 圖 反擠壓凸模結(jié)構(gòu) 24 2． 反擠壓凹模 的 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 由 [4]可知 反擠壓內(nèi)層凹模型腔尺寸計(jì)算如下： 表 反擠壓內(nèi)層凹模型腔尺寸計(jì)算 ]4[ 名稱 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算結(jié)果 凹模型腔內(nèi)徑 D 等于擠出件外徑的最小尺寸 4 8 凹模入口圓角半徑 r 2～ 3mm 2 凹模型腔高度 2H 0h +h +r +（ 2～ 4） mm 0h 為坯料高度 , h 為 凸模 工作帶高度 凹?？偢叨?H 1H + 2H 必須大于 2H 28 型腔轉(zhuǎn)角處圓角半徑 R ～ 2mm 頂件部分高度 1H 當(dāng) D=2 2D 時(shí)， 1H =2 2D 頂件部分的尺寸 2D 當(dāng) D=2 2D 時(shí)， 1H =2 2D 8 4 3．頂出桿設(shè)計(jì) 頂出桿的形式有兩種，一種是只起著將擠壓件頂出的作用，這種頂出桿只需要根據(jù)頂出桿載荷的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其縱向穩(wěn)定性。 由前面 計(jì) 算得單位擠壓力 p=400MPa，擠壓力較小。 反擠壓有色金屬薄壁零件時(shí)，雖然擠壓后工件不會卡在凹模內(nèi)，但是為了防 止這種情況的出現(xiàn)給生產(chǎn)帶來不便，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了下頂料機(jī)構(gòu)。其工作條件比正擠壓凸模更為惡劣，因此必須合理設(shè)計(jì)和正確選擇反擠壓凸模的尺寸參數(shù)。 本設(shè)計(jì)選用帶平底錐形凸模作為反擠壓凸模。 反擠壓凸模的有效工作部分是圖中高度為 h 的圓柱形表面，稱之為工作帶。在這 種 模 架上，模板和模座靠導(dǎo)柱導(dǎo)套連接在一起，即凸、凹模的相對位置是不可調(diào)節(jié)的，它們的同軸度要求，完全靠安裝在 模架上的導(dǎo)柱導(dǎo)套給以保證。 6）按擠壓件的不同精度選用制造精度不同的模架。 2）凸、凹模工作部分能簡便而可靠地固定在框架上，便于更換。 冷 擠壓模架設(shè)計(jì) 模架是模具的安裝基礎(chǔ)，又是承受較大載荷、傳遞壓力的重要組件，是擠壓模具的主要組成部分。 4）模具易損部分應(yīng)更換方便，對不同的擠壓零件要有互換性和通用性。 19 表 YQ3240 四柱式通 用液壓機(jī) 的技術(shù)參數(shù) 型號 YQ3240 標(biāo)稱壓 力 KN 400 液壓機(jī)最大工作壓力 MPa 25 頂出力 KN 120 滑塊行程 mm 450 頂出行程 mm 150 滑塊下平面 到工作臺面最大距離 mm 700 工作臺尺寸（左右前后高度） mm 500 460 滑塊行程速度 空程 mm /s 80 工作 mm /s 25 回程 mm /s 80 20 第 6 章 冷擠壓模具設(shè)計(jì) 冷擠壓模具特點(diǎn) 冷擠壓是在常溫下對金屬材料進(jìn)行塑性變形，其單位擠壓力相當(dāng)大，同時(shí)由于金屬材料的激烈流動所產(chǎn)生的熱效應(yīng)可例模具工作部分溫 度高達(dá) 200C? 以上，加上劇烈的磨損和反復(fù)作用的載荷，模具的工作條件相當(dāng)惡劣。冷擠壓時(shí)單位擠壓力大，且在冷擠壓過程中又會產(chǎn)生大量熱量。冷擠壓加工是將大斷面的毛坯壓縮成小斷面的擠壓件。 5）備有可靠的超載保險(xiǎn)裝置。 1）擠壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。 由 [4]公式 可計(jì)算總擠壓力。 在冷擠壓過程中，由于一系列工藝因素的影響，擠壓力難以準(zhǔn)確計(jì)算，冷擠壓力的計(jì)算方法主要有：理論計(jì)算法、公式計(jì)算法、圖算法、查表法。 冷擠壓力的計(jì)算 冷擠壓力即冷擠壓變形所需要的作用力。變形程度的表示方法常用斷面縮減率 F?來表示。在保證產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命的前提下，按照使冷擠壓工序數(shù)減少到最低限度的原則來選用冷擠壓的變形程度。毛坯高度的變化，影響到毛坯與凸模真實(shí)接觸率的改變，進(jìn)而影響到摩擦阻力的變化，因此，毛坯的高度對單位擠壓力也有一定的影響。 ④模具的幾何形狀。例如含碳量越高的鋼材，變形抗力大，不利于擠壓；冷擠壓前，對毛坯進(jìn)行軟化處理可以降低變形抗力等。但當(dāng)氣溫較低時(shí)十四醇應(yīng)加熱，以增加其流動性，使與酒精混合良好 效果較好 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用硬脂酸鋅進(jìn)行表面潤滑。 由 [3]表 可得知純鋁 L3 的軟化熱處理規(guī)范如下： 表 純鋁擠壓的軟化熱處理規(guī)范 ]3[ 冷擠壓毛壞 熱處理 規(guī)范 處理前 硬度（ HB） 處理后 硬度（ HB） 純鋁（ L3） 退火 400～ 450o C保溫 4h,隨爐冷卻 12～ 25 冷擠壓件的表面處理與潤滑 為了降低冷擠壓件與冷擠壓模工作部分的摩擦，降低冷擠壓的單位擠壓力，提高冷擠壓的表面質(zhì)量，減少模具的磨損，對冷擠壓毛坯進(jìn)行潤滑與表面處理。 本設(shè)計(jì)中的中間工序?yàn)榉磾D壓，其形狀及尺寸分布如圖 所示。 由 [2]表 124可知，純鋁冷鐓時(shí)的許用變形程度為 80%， 故冷鐓變形是允許的，不會產(chǎn)生鐓裂。 為便于將毛坯自由地放入模具型腔內(nèi)，毛坯外徑應(yīng)比凹模型腔小 。坯料體積的計(jì)算如下 。毛坯形狀和尺寸設(shè)計(jì)的合理與否，將會對金屬流動、擠壓件的形狀和尺寸，以及模具使用壽命等產(chǎn)生明顯的影響。 11 第 3 章 毛坯制備及處理 冷擠壓件毛坯的制備 毛坯制備，是從毛坯的下料開始到制備出符合冷擠壓工藝要求的毛坯為止的過程。通過查詢，在市場上，圓材的價(jià)格比方材、 板材要便宜些。 剪切是生產(chǎn)毛坯方法中最迅速和最經(jīng)濟(jì)的一種，常用來生產(chǎn)中小尺寸直徑的毛坯。 對于有色金屬的擠壓件，特別是純鋁或純銅的薄壁零件的冷擠壓件，如為坯料的斷面不光潔，擠壓時(shí)會在擠壓件表面上出現(xiàn)裂紋。反擠壓下部分的定位操作也容易。 本方案 的毛坯是通過板料沖裁下料獲得的，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，坯料尺寸精度較高，端面平整。這與方案一相比較來說，比較容易控制高度方向上的尺寸，但是同樣存在方案一所存在的問題：復(fù)合擠壓后，由于擠壓后，擠壓件會緊緊包住 凸模 ，由于擠壓件長徑比較大，容易使 凸模斷裂 ，同時(shí)存在兩個(gè)工作帶的問題。 并且在 擠壓后，擠壓件 會 很緊地包在凸模上，卸件過程中很容易使凸模斷裂 ，減少 凸模 的使用壽命。 常用于冷擠壓的工業(yè)純鋁的化學(xué)成分及力學(xué)性能， 見 表 。 由材料上看純鋁 L3（ 1050A）含 Al 量高達(dá) 99%以上，是一種很理想的冷擠壓材料。 4． 冷 擠壓成型 冷擠壓成型即在室溫下，利用壓力機(jī)的簡單往復(fù)運(yùn)動，使放在冷擠壓模腔內(nèi)的金屬毛坯，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需要尺寸、形狀并具有一定機(jī)械性能的零件。在拉深時(shí) 容易拉破。而盒形件多次拉深能達(dá)到的最大相對高度（零件高度與最小直徑比）為 ，即 。 另外從拉深高度大于工件的直徑較多，從拉深工藝知道必須進(jìn)行多次拉深并進(jìn)行整形，使圓角減小，從而得到零件，工序較多。首先分析零件特征，本零件為階梯方盒形，盒形件是由圓角和直邊兩部分組成的。故不采用。 對于階梯鋁罩來說，用壓鑄成型方法是最為簡單容易的，材料利用率高。但是 由于產(chǎn)品的材料是鋁材， 費(fèi)時(shí)費(fèi)勁，生產(chǎn)周期長，成本高。下面將分別對這 四 種成型工藝進(jìn)行分析，從而得到最佳的工藝方案。通過各種可行方案的制訂、分析、比較，選出合理的工藝方案。產(chǎn)品的材料為純鋁 L3，其牌號為 1050A。 形狀比較規(guī)則，呈軸對稱圖形， 上部分 方形尖頂處用半徑為 3mm 的圓弧連接。 4 第 2 章 工藝分析及制定 產(chǎn)品零件的分析 本設(shè)計(jì)的 產(chǎn)品 為階梯方鋁罩，其 產(chǎn)品示意圖與 零件圖如 圖 所示： 圖 階梯方鋁罩 本零件屬于階梯形空心件，做為零件罩來說，其主要起 保護(hù)作用，所以需要一定的強(qiáng)度。 冷擠壓作為一種少無切削的新工藝，已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)中極具特色的一個(gè)門