【正文】 冷擠壓工藝是在閉式模具型腔中進行金屬塑性變形，所得到的擠壓件是沒有飛邊的，故不再需要切邊（或沖孔）后續(xù)工序，從而縮短了和產(chǎn)周期。 冷擠壓作為一種少無切削的新工藝，已經(jīng)成為先進制造技術(shù)中極具特色的一個門類。通過各種可行方案的制訂、分析、比較，選出合理的工藝方案。故不采用。在拉深時 容易拉破。 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。 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，擠壓時會在擠壓件表面上出現(xiàn)裂紋。毛坯形狀和尺寸設(shè)計的合理與否，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。 本設(shè)計中的中間工序為反擠壓，其形狀及尺寸分布如圖 所示。 ④模具的幾何形狀。 冷擠壓力的計算 冷擠壓力即冷擠壓變形所需要的作用力。 5）備有可靠的超載保險裝置。 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。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。 反擠壓有色金屬薄壁零件時，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)計中設(shè)計了下頂料機構(gòu)。 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 。本設(shè)計中選用外部有階梯形狀，而內(nèi)部為 通 孔的固定圈。 卸件裝置常采用的形 式是卸料板。 本設(shè)計中 凹模的 固定采用壓板與 凹模 固定圈進行緊固。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，對韌性要求較高時可采用 HRC58～ 60 較低的硬度。在擠壓時，工件和模具的局部溫升可達 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。因此，反擠壓凸?；蛘龜D壓凹模應(yīng)選擇磨耐性高的模具材料。對我來說，這既是一次挑戰(zhàn)，也是一次自我的肯定。在整個畢業(yè)設(shè)計中，他孜孜不倦的教誨、即時為我們的設(shè)計解疑釋惑。 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，同時也降低了模具的制造成本。選用模具材料時應(yīng)注意下列問題?？刂其摰暮剂?、淬透性和晶粒度，能有效的提高材料的韌性。 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 擠壓模具的整個結(jié)構(gòu)如 圖 15 所示 ， 在 四柱 式 通用 液壓機 上進行 冷擠壓 ，由 導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(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。 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，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。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。 則 凹模 的外圍尺寸 D =φ 64mm 。 2）防止擠壓結(jié)束時擠壓 件粘在凸模上。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。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(yīng)盡可能保持均勻。 由《實用冷擠壓技術(shù)》 P61 頁可查得。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。 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 。 4．預(yù)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(yīng)尺寸決定。 這是從經(jīng)濟效益上來看的。 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。 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。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。 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。 在實際生產(chǎn)中為小批量生產(chǎn)。 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。 3）可成形復(fù)雜形狀的零件。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。 對于復(fù)雜的階梯形零件 ,一次擠壓不容易達到預(yù)期成形效果 。 復(fù)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。 經(jīng)冷擠壓成 形的零件的表面質(zhì)量是十分良好的。 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 先進工藝 。純鋁 L3 是有色金屬，也是輕金屬。但是注意到本零件采用的材料是純鋁，其鑄造性能差，容 易氧化，在壓鑄過程中容易發(fā)生粘?，F(xiàn)像，給壓鑄工藝帶來一定程度的不便。 查 [1]表 515 可初步確定拉深次數(shù)為 5 次。 7 表 鋁 L3 的化學(xué)成分及力學(xué)性能 ]2[ 牌號 主要化學(xué)成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %） 力學(xué)性能 1050A Al 雜質(zhì) 狀態(tài) 抗拉強度MPab /? 屈服強度MPas /? 伸長率(%)? 斷面收縮率 (%)　? 布氏硬度 HBS 退火 70～ 110 50～ 80 35 80 15～ 25 從擠壓工藝分析來看，冷擠壓工藝又可分為幾種方案，現(xiàn)將各方案分析如下。因此該方案可行。制備價廉、質(zhì)量良好的毛坯是關(guān)系到擠壓件質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本的大問題。 5．中間成形工序的尺寸及形狀確定 中間工序是成品擠壓成形的半成品的擠壓工序。 ②冷擠壓的變形方式。 17 （ ） 式中 0F —— 冷擠壓變形前毛坯的橫截面積， 1F —— 冷擠壓變形后工件的橫截面積， 由此可以分別計算反擠壓成形時的變形程度○。 2）擠壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要。因此冷擠壓模具應(yīng)具有以下特點： 1）模具應(yīng)有足夠的強度和剛度，要在冷熱交變應(yīng)力下正常工作。 21 7）在同噸位的壓力機上使用的反擠壓、正擠壓和復(fù)合擠壓的預(yù)應(yīng)力組合凹模可設(shè)計成互換的，從而簡化模具的制作。 平底錐形凸模尺寸參數(shù)設(shè)計計算如表 所示： 表 凸模尺寸參數(shù)設(shè)計計算 ]2[ 名稱 尺寸計算 計算結(jié)果 (單位 /mm ) 工作帶直徑 d 等于擠壓件孔徑最大尺寸 7 4 工作帶高度 h ～ 底部平坦部分直徑 1d 錐頂角 ? ?3 ～ ?25 ?15 非工作部分直徑 2d (～ ) 1d 錐面與工作帶交接處 r ～ 成形部 分長度 擠壓件高度－杯底厚度＋卸料板厚度 53 23 反擠壓凸模的成形總分長度 1h 應(yīng)當(dāng)越短越好，這樣可以避免 凸模在擠壓時產(chǎn)生縱向彎曲而失穩(wěn)。因此，設(shè)計時應(yīng)注意如下問題： 1）頂出桿上端面 與凹模工作帶的直徑為基孔制間隙配合 H7/h6 或 H7/g6。 凸模 利用 凸模固定圈 和特形螺母緊固在上模座中，并用 凸模墊塊 進行支撐。卸件裝置應(yīng)有“在任何情況下，都能切實可靠地將擠壓件從凸模上卸脫下來，并在回程時，保證不與其他零件相干擾地復(fù)位”的功能。 凹模 放在 凹模 墊塊上，利用壓板緊固在 凹模固定圈上，并將 凹模 固定圈鎖緊在下模座上。 1）高硬度。一般來說，硬度越高，耐磨性越好。而冷擠壓凸模在擠壓時受著強烈的反復(fù)壓縮作用，因此，要求模具材料有足夠的抗壓強度和耐熱疲勞性。 該模具一般用在工件高度尺寸、精度要求較高、壁厚精度要求不高的場合，可以降低制造成本。謝謝！ 同時也要感謝本小組成員及其他同學(xué)的熱心幫助。 階梯方鋁罩的成形 模具 采用了導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向， 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，剛性好。 3）大批量生產(chǎn)形狀簡單的圓形零件一般選用硬度高、耐磨性好的模具材料。 4）高的耐壓能力冷擠模在相當(dāng)大的壓力下工作，要求它在這樣大的壓力下擠壓高強度材料時，能夠保持模具開腔的形狀和尺寸不變，承受很高軸向壓力作用的零件，不鐓粗、不彎曲，即模具材料應(yīng)具有極好的耐壓能力。 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 11 的作用卸料板停止 運 動，而 凸模 繼續(xù)上行，這時，包裹在 凸模 上的擠壓件受卸料板 13 與襯套 12 的 作用，從 凸模上卸下 。 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 。墊塊的厚度一般在 15～ 30mm 之間。 具體零件尺寸參見零件圖。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。如 圖 所示。 3）坯料和擠壓件進出要方便，便于實現(xiàn)機械化、自動化。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。 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。 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 。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。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。獲得毛坯后，采用 了復(fù)合擠壓。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。 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)。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。 下部分為長圓形，上下部分由圓弧過渡。 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。同時冷擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性。正擠壓又分為實心件正擠壓空心件正擠壓兩種。 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 。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。使冷擠壓件的強度大為提高。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。 產(chǎn)品壁厚為 ，相對比較薄。 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。易求得