【正文】 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。 6）按擠壓件的不同精度選用制造精度不同的模架。 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。其工作條件比正擠壓凸模更為惡劣，因此必須合理設(shè)計和正確選擇反擠壓凸模的尺寸參數(shù)。 由前面 計 算得單位擠壓力 p=400MPa，擠壓力較小。 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。 反擠壓凸、凹模制造公差 反擠壓時，模具工作部分的間隙決定了擠壓件壁厚的大小。 本設(shè)計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。 本設(shè)計其厚度為 29mm。 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 卸件裝置主要用于將制件從凸模上卸下。襯套的材料為黃銅，這樣可以減少卸料時對擠壓件所產(chǎn)生的沖擊力，從而不會合擠壓件變形。 本設(shè)計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。 這樣擠壓時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，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。因此，模具材料必須具備下列幾個方面的要求。 3）高韌度模具材料必須具有高的韌性和動載強度。磨損是擠壓模 在使用過程中常見的一 種失效方式。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。因此，要求模具材料有較好的抗拉強度。冷擠壓模具其他零件常用材料牌號及熱處理要求 見表。 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 。使我們具備了設(shè)計思想和較系統(tǒng)、完善的設(shè)計方法，以及獨立解決工程實際工作能力，提高了我們查閱資料 及科技文獻的檢索能力 、分析實際問題、設(shè)計計算、繪圖、 CAD設(shè)計等方面的能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。在畢業(yè)設(shè)計期間，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)計的順利進行。它涉及了我們所學(xué)的機械基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，如材料熱處理，公差與檢測，擠壓?；A(chǔ)知識等以及繪圖軟件的使用。 其 最大特點是模具更換方便，可以適應(yīng)不同高度零件的擠壓成形。 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。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，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，以保證良好的強韌度。 7）良好的工藝性能。 5）高的耐磨性。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。 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)進行。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。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。同時，卸料板必須用工具鋼制造。 本設(shè)計中 凸模墊塊 的尺寸為φ 49 20mm。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。 26 第 7 章 模具結(jié)構(gòu)部件設(shè)計 上模具部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 上模具部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要取決于模板結(jié)構(gòu)與凸模的緊固方法。 由 [1]式 328 可得頂出力的計算。 本設(shè)計采取的是兼有擠壓作用的頂出桿。凹模結(jié)構(gòu)整體式設(shè)計的特征是由一整塊 金 屬加工而成，結(jié)構(gòu)簡單、牢固 。 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)計計算 反擠壓凸模所受的單位擠壓力比正擠壓時大。 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 反擠壓凸模的設(shè)計 反擠壓凸模一般由夾緊與成形兩部分組成。 4）易損部分零件尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一，以便于制造和檢驗。 6）模具工作部分零件與上下模板 之間一定要設(shè)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。 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，通用的曲柄壓力機、摩擦壓力機和萬能液壓機。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?？煽康某摵杀ｋU裝置。 %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。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。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。模具幾何形狀設(shè)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。 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)。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。毛坯及毛坯預(yù)成形如圖 所示。由本設(shè)計所采取的工藝方案可以知道，本設(shè)計采用直徑有 8mm的鋁材進行剪切下料。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。 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。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。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。因些可以利用這一優(yōu)勢，進行冷擠壓加工成型，并結(jié)合機加工進行尺寸的精確。 且廢品率比較高。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 。 從零件圖上看出，該零件的壁厚只有 。 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。 對于金屬來說，成型工藝有 多種選擇。 產(chǎn)品壁厚為 ，相對比較薄。 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(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。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行一定的軟化退火處理及表面潤滑處理。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(shè)備投資。使冷擠壓件的強度大為提高。它在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)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。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。 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 。 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)計和變形方案的制定上 ， 有其獨自的特點 。在此 基礎(chǔ)上 詳細地介紹了 階梯方鋁罩?jǐn)D壓模具 的設(shè)計過程。正擠壓又分為實心件正擠壓空心件正擠壓兩種。 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。同時冷擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性。 7）減少設(shè)備投資。 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。冷擠壓加工的缺點與優(yōu)點相比是次要的，是相對于當(dāng)前技術(shù)條件而言的，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，模具鋼新材料的研究及開發(fā)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理化，缺點問題會被解決，優(yōu)越性將會得到充分發(fā)揮。 下部分為長圓形，上下部分由圓弧過渡。由此我們可以從這些方面來選擇最佳的工藝方案。同時這種加工強度不夠，材料利用率極低，僅為 %，對于生產(chǎn)來說，生產(chǎn)效率低，經(jīng)濟效益極差，故不采用。 3．沖壓成型 沖壓成型即 利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 在確定多次拉深工序件的形狀與尺寸之前，應(yīng)先確定盒形件的拉深次數(shù)?？偟膩碚f 方形四邊，變形不一致，金屬流動不均勻，容易產(chǎn)生拉破、起皺現(xiàn)象。它不僅變形抗力小，塑性好，且變形時幾乎不產(chǎn)生加工硬化，因此模具壽命較長，是一種冷擠壓性能良好的材料。采用這種方案，由于產(chǎn)品形狀的原因，需要有兩個工作帶才能完成，因此擠壓過程中會存在兩個工作帶，這樣對金屬的流動將造成阻礙，可能造成擠壓力過大。獲得毛坯后，采用 了復(fù)合擠壓。因此在落料后必須對坯料進行修邊。同時這樣也就避免了沖裁落料缺陷及其材料利用率低的問題。 冷擠壓毛坯的斷面形狀，可以根據(jù)擠壓件的相應(yīng)斷面形狀來確定 。因此根據(jù)毛坯放入冷擠壓模腔的要求 ，本設(shè)計取直徑為 mm，經(jīng)計算后其尺寸如下圖所示。 圖 中間工序的形狀及尺寸分布 冷擠壓件材料的軟化熱處理 對坯料進行軟件熱處理的目的 ：一是為了達到降低材料的硬度，提高材料的塑性，得到良好的金相組織與消除內(nèi)應(yīng)力。 16 第 4 章 冷擠壓力 由于在冷擠壓工藝中的單位擠壓力 P數(shù)值要比冷沖壓工藝和熱鍛工藝時的單位擠壓力大得多 ， 因此 ， 在進行冷擠壓工藝設(shè)計時 ,首先要分析單位冷擠壓力的大小及影響因素 。擠壓模的凸模和凹模形狀，對單位擠壓力有很大的影響。 在其他條件相同的的情況下，冷擠壓的變形程度不同，其單位擠壓力是不同的。它是設(shè)計模具、選擇設(shè)備的依據(jù)，并可衡量冷擠壓變形的難易程度。 總擠壓力的計算如下： P = pF （ ） = 400 （ 7 4＋ ） = 26586N = 式中， p 為單位擠壓力（ MPa）， F 為凸模工作部分橫斷面積。在冷擠壓中，往往由于預(yù)先未能估計到的原因而使壓力機超載，如毛坯尺寸超差及材質(zhì)熱處理不合理等到。因此要求壓力機有良好的潤滑冷卻裝置，從而延長模具的使用壽命。 5）為提高工作部分強度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合形式。 3）坯料和擠壓件進出要方便，便于實現(xiàn)機械化、自動化。同時為了保證模具安裝方便，需要在上模座上開一孔，以保證壓力中心的一致。如 圖 所示。 1． 反擠壓凹模的結(jié)構(gòu) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計分為整體式和組合式兩種。另外一種是兼作擠壓用的頂出桿，這相當(dāng)于下 凸模 ，因此需要進行強度的校核。 頂出桿的具體結(jié)構(gòu)尺寸參見零件圖。 具體零件尺寸參見零件圖。設(shè)計時壓圈的平面尺寸，主要由結(jié)構(gòu)決定。墊塊的厚度一般在 15～ 30mm 之間。 由于 本設(shè)計中的階梯鋁罩?jǐn)D壓件壁厚只有 ，宜采用組合式彈簧卸料板裝置。 1凸模 2襯套 3卸料板 4壓板 5凹模 6卸料螺釘 7彈簧 8凹模固定圈 圖 卸料裝置 29 下模具部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 下 模具部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要取決于模板結(jié) 構(gòu)與凹模的緊固方 法 。壓板除具有緊固作用外，還起到模座襯套和相互配合的作用，成為 凹模 與模座之間重要的過渡和配合零件。 成形后 ， 由液壓機上的頂出裝置帶動推桿 21運動，使頂 出桿 20（兼作 凹模型腔底部） 將 工件頂出 凹模 ， 同時 隨著上模的回程， 凸模 離開 凹模 ，當(dāng)上行至一定位置時，彈簧恢復(fù)原狀，此時由于卸料螺釘