【正文】 成本。 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。 5）較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，大模具造價較高，一般選價廉的模具材料。對于形狀復雜的零件由于過渡部分應力集中較大，且在模具熱處理時，該部分會產(chǎn)生較大內(nèi)應力，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，以保證良好的強韌度。選用 模具材料時應注意下列問題。 7）良好的工藝性能。為得到高的耐磨性， 須使鋼材在高硬度的基體上 有 大量的、細小的、堅硬的碳化物。 5）高的耐磨性。控制鋼的含碳量、淬透性和晶粒度，能有效的提高材料的韌性。冷擠壓模具材料要求具有很高的強度，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。 硬度是研究和檢驗模具最常用的性能指標。 取走工件后，再將毛坯放在 凹模 19 的定位坑內(nèi) ，依此反復進行。 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 結構圖 30 模具 結構和工作原理 綜上所述，階梯方鋁罩最終的成形 擠壓模具的整個結構如 圖 15所示 ， 在 四柱 式 通用 液壓機 上進行 冷擠壓 ，由 導柱導套進行導向 ； 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，且對中準確 ；而 凹模 則靠壓板 14 與 凹模 固定圈 17 緊固。在加工過和中，壓板的圓錐面必須與 凹模 的圓錐面進行配作，其貼合面積要達 75%以上。下頂出裝置是通過推桿帶動頂出桿的運動，將擠壓件頂出。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行和提高模具壽命十分重要。 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 。同時，卸料板必須用工具鋼制造。還應以“不使成形件產(chǎn)生變形及卡住現(xiàn)象，迅速地進行卸脫，而不影響制件質(zhì)量”作為限制條件。 本設計中 凸模墊塊 的尺寸為φ 49 20mm。同時，安裝以后，須留有一定的空間使其與特形螺母相接觸，從而達到緊定的作用。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、故障時的強度），對模具壽命有一定影響。 這樣就可達到方便迅速地進行 凸模 的拆換、安裝的目的。 26 第 7 章 模具結構部件設計 上模具部分結構設計 上模具部分結構的設計主要取決于模板結構與凸模的緊固方法。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。 由 [1]式 328 可得頂出力的計算。 2）頂出桿端表面承受高壓時，中必處單位壓力最大。 本設計采取的是兼有擠壓作用的頂出桿。 則 凹模 的外圍尺寸 D =φ 64mm。凹模結構整體式設計的特征是由一整塊 金 屬加工而成，結構簡單、牢固 。 反擠壓純鋁時 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。 22 圖 反擠壓凸模結構及尺寸代號 成形部分尺寸的設計計算 反擠壓凸模所受的單位擠壓力比正擠壓時大。 2）防止擠壓結束時擠壓件粘在凸模上。 由 [5] 表 ， 可查得 I 級精度中間導柱圓形模架的相關尺寸 ，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 導柱 40 230 GB/ 材料 20 鋼 數(shù)量為 2 導套 40 125 48 GB/ 材料 20 鋼 數(shù)量為 2 凸、凹模設計 反擠壓凸模的設計 反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩部分組成。 8）反擠壓通用模架可兼作正擠壓和復合擠壓模具使用。 4）易損部分零件尺寸應盡量統(tǒng)一，以便于制造和檢驗。除應根據(jù)擠壓件的批量、品種不同并滿足不同設備要求外，還應該滿足以下幾點。 6）模具工作部分零件與上下模板之間一定要設置厚實的淬硬壓力墊板，以擴大承壓面積，減小上下模板的單位 壓力，以防止壓壞上下模板。 2）模具工作部分零件材料應具有高強度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性。 冷擠壓設備的 選擇 通常用于擠壓生產(chǎn)的設 備主要有專用的擠壓壓力機，通用的曲柄壓力機、摩擦壓力機和萬能液壓機。一般要求壓力機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，擠壓速度應盡可能保持均勻 。為了保證在超載時壓力機不致?lián)p壞，必須使壓力機具有非常可靠的超負荷保險裝置。 3）擠壓設備的裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應完成工序所用的模具。 %100010 ??? F FFF? 18 第 5 章 冷擠壓設備的選擇 冷擠壓設備的基本要求 擠壓設備的正確選擇及合理使用將決定擠壓生產(chǎn)能否順利進行，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，所以必須合理選擇和正確地使用擠壓設備。 由《實用冷擠壓技術》 P61 頁可查得。例如，若冷擠壓變形時作用在模具單位面積上的壓力超過 2500～ 3000 MPa/ mm2 時，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的許用載荷，就會使壓力機損壞。 反擠壓小孔時的變形程度為： F? =（ 10 FF? ） / 0F = [ ? /4+4 －（ ? +4 7） ]/（ ? /4+4 ） = % 由 [3]表 可得純鋁在正擠壓時的許用變形程度為 95%～ 99%，在反擠壓時的許用變形程度為 90%～ 99%。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。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。模具幾何形狀設計得合理，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。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。 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)。 由 [4]表 35 可知道純鋁冷擠壓時所用的潤滑有以下幾種， 見表 。二是為了達到降低單位擠壓力，提高模具的使用 14 壽命，保證產(chǎn)品質(zhì)量。它既不同于毛坯的預成形工序，又區(qū)別于成品的擠壓工序，是從毛坯向擠壓件過渡的、具有中間特定開關的準備工序。毛坯及毛坯預成形如圖 所示。 4．預成形冷鐓計算 毛坯的內(nèi)外徑尺寸可根據(jù)凸模和凹模的相應尺寸決定。由本設計所采取的工藝方案可以知道，本設計采用直徑有 8mm的鋁材進行剪切下料。 1．冷擠壓成形尺寸的確定 本設計中的擠壓件 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 。剪切下料的優(yōu)點是剪切時，幾乎沒有材料損耗，而且生產(chǎn)效率高。 這是從經(jīng)濟效益上來看的。 10 4） 成形工藝方案Ⅳ 工藝過程： 剪切下料 —— 冷鐓預成形 —— 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。其缺點是材料得用率低，一般只有 60%左右。由于正擠壓小頭變形小，在成形時先正擠，而后反擠出方形部分。 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。同時由于擠壓件緊包 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。 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 —— 復合冷擠壓 (a)落料 (b)復合擠壓成形 圖 成形工藝方案Ⅰ 此方案在 通過 落料獲得毛坯后，直接采用了復合擠壓成形，一次擠壓成形。因些可以利用這一優(yōu)勢，進行冷擠壓加工成型，并結合機加工進行尺寸的精確。 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力狀態(tài)是不同的，由于冷擠壓加工中處 于接近三向應力狀態(tài)，因而大大提高了金屬的塑性。 且廢品率比較高。 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。易求得毛坯的體積為 3766mm ， 由于采用不變薄拉深工藝，可計算得其厚度為 ，其直徑為 。但是，盒形件在拉深時受直邊的影響，其周邊變形是不均勻的。 從零件圖上看出，該零件的壁厚只有 。同時本產(chǎn)品的生產(chǎn)為小批量生產(chǎn)，由于壓鑄機和壓鑄模費用昂貴，對小批量生產(chǎn)來說不經(jīng)濟。 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。 工藝過程：坯料 —— 機加工 —— 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， 這樣在進行機加工時操作不方便，同時本零件的尺寸較小，不便在普通機床上加工，并且在精度上 無法保證。 對于金屬來說，成型工藝 有多種選擇。在尺寸方面上看，零件精度要求比較高。 產(chǎn)品壁厚為 ，相對比較薄。 在實際生產(chǎn)中為小批量生產(chǎn)。 冷擠壓工藝的的發(fā)展方向 由于冷擠壓技術具有最 有效的節(jié)約材料、提高生產(chǎn)效率、提高機械產(chǎn)品性能、適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點，所以進一步研究與推廣應用冷擠壓技術，在我國現(xiàn)代化建設中有著廣闊的前景。 在 技術上與經(jīng)濟上都有很高的應用價值。對于冷擠壓毛坯，除了要求毛坯具有準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行一定的軟化退火處理及表面潤滑處理。 1） 變形抗力高 冷擠壓時，被擠壓材料的變形抗力較高，其中最有實用意義的是鋼的冷擠壓，其變形抗力高達 2021MPa 以上。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，明顯地減少了設備投資。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，表面強度也大為提高。使冷擠壓件的強度大為提高 。 3）可成形復雜形狀的零件。它在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉移，達到少切屑無切屑而使金屬成形，制得所需的形狀及零件。復合擠壓可生產(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。正擠壓法可以制造各種形狀的實心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和 彈殼等。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移來成形零件的。 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 。 因此 ， 一般采用有預成形的多道次擠壓工藝 。 I 摘要 階梯形零件是多種復雜形狀的組合 ，其 成形工藝較難 ， 在工藝設計和變形方案的制定上 ， 有其獨自的特點 。 對于復雜的階梯形零件 ,一次擠壓不容易達到預期成形效果 。在此 基礎上 詳細地介紹了 階梯方鋁罩擠壓模具 的設計過程。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性能的擠壓件。正擠壓又分為實心件正擠壓空心件正擠壓兩種。 復合擠壓是指擠壓時， 金屬的流動方向 朝 凸 模 的運動方向 和 相 反方向同時運動。 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。同時也減少了一些中間工序的進行。同時冷擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性。 經(jīng)冷擠壓成 形的零件的表面質(zhì)量是十分良好的。 7）減少設備投資。冷擠壓工藝的缺點如下所述。 3） 對毛坯的要求較高 冷擠壓加工時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。 3 冷擠壓工藝的 應用范圍 冷擠壓加工方法是一種 “優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本”的 先進工藝 。冷擠壓加工的缺點與優(yōu)點相比是次要的，是相對于當前技術條件而言的，隨著科學技術的迅速發(fā)展，模具鋼新材料的研究及開發(fā)，模具結