【文章內(nèi)容簡介】 正擠壓 反擠壓 4）成形工藝方案 Ⅳ 工藝過程：下料 — 退火 — 表面潤滑處理 — 冷鐓預(yù)成形 — 擠六方 — 反擠壓 下料 冷鐓預(yù)成型 8 擠六方 反擠壓 綜合選擇方案Ⅳ 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。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。 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。成形尺寸如 所示 9 圖 零件的成形尺寸 2．?dāng)D壓件坯料的形狀的確定及下料方法 毛坯的形狀和尺寸不僅取決于擠壓件的形狀和尺寸，而且還取決于所設(shè)計(jì)的工藝方案。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。 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。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 28mm 的鋁材進(jìn)行剪切下料。 3．下料毛坯尺寸的確定 坯料形狀和尺寸對冷擠壓件 的充填性能和模具壽命影響很大，根據(jù)蓋形螺母的形狀和特點(diǎn)，同時為了便于送料以及有利于坯料的定位，坯料的直徑應(yīng)略小于凹模型腔內(nèi)六角部分的內(nèi)切圓直徑。 毛坯體積 ??28v 3186762923 mm?? 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。通常情況下，毛坯的外徑尺寸要接近成品零件的直徑。 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 。因此根據(jù)毛坯放入冷擠壓模腔的要求，本設(shè)計(jì)取直徑為 mm，經(jīng)計(jì)算后其尺寸如下圖所示。毛坯及毛坯預(yù)成形如圖 所示。 (a)下料毛坯 (b)預(yù)成形毛坯 10 圖 毛坯及毛坯預(yù)成形圖 因變形程度不大， 故冷鐓變形是允許的，不會產(chǎn)生鐓裂。 冷擠壓件材料的軟化熱處理 對坯料進(jìn)行軟件熱處理的目的：一是為了達(dá)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。二是為了達(dá)到降低單位擠壓力，提高模具的使用壽命，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 軟化熱處理，即把材料進(jìn)行加熱到某一溫 度，然后保溫一段時間，最后隨爐冷卻，達(dá)到材料的軟化目的。 15 號鋼的熱處理軟化熱處理規(guī)范：加熱溫度為 710— 730 度，保溫時間為 2~3 個小時，退火后的硬度要求為 MPa600bm ax ?? ， 87max ?HB 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)采用磷化處理。表面處理溶液的配方為：氧化鋅 169g，磷酸 283g，硝酸259g， 水 289g。在溫度為 9598 的條件下處理 2030 分鐘。常用的潤滑劑還有皂化液，磷化 +皂化后用水，凡士林和樹脂中跳入二硫化鋁潤滑，高黏度高硫油、牛脂、棕櫚油、菜油等 第 4 章 冷擠壓力 11 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(jìn)行冷擠壓工藝設(shè)計(jì)時 ,首先要分析單位冷擠壓力的大小及影響因素。 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)。被擠壓材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能對單位擠壓力的影響很大，是決定單位擠 壓力的基本因素。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。 ②冷擠壓的變形方式。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。 ③冷擠壓變形程度大小。 ④模具的幾何形狀。擠壓模的凸模和凹模形狀，對單位擠壓力有很大的影響。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。 ⑤擠壓毛坯的相對高度。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。 ⑥潤滑狀態(tài)。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。 變形程度 每道冷擠壓工序能擠出合格產(chǎn)品的最大變形程度稱為許用變形程度。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。 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。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 。因此對不同的材料，都應(yīng)選擇合適的變形程度。變形程度的表示方法常用斷面縮減率 F?來表示。 （ ） 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， %100010 ??? F FFF? 12 由此可以分別計(jì)算反擠壓成形時的斷面縮減率。 反擠 壓小孔時的斷面縮減率為： F? =（ 10 FF? ） / 0F = /142 =46% 由 [3]表 可得 15號在鋼正擠壓時的許用變形程度為 85%～ 88%，在反擠壓時的許用變形程度為 72%～ 82%。故本設(shè)計(jì)可行。 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。它是設(shè)計(jì)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。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(jī)的許用載荷，就會使壓力機(jī)損壞。因此必須對冷擠壓的單位擠壓力和總變形力進(jìn)行計(jì)算，以便為設(shè)計(jì)冷擠壓模具和選用冷擠壓設(shè)備提供依據(jù)。 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。 本設(shè)計(jì)采用圖算法來求 冷擠壓力。 由《實(shí)用冷擠壓技術(shù)》 P61 頁可查得。 最后的反擠壓成形擠壓力計(jì)算如下： 由圖 知，從①凸模直徑 d=19mm，做水平線與毛坯直徑 D=28mm 曲線相交。從交點(diǎn)垂直向上投影向斷面縮減率 F? =46%，有 F? =46%向上進(jìn)入②，先與毛坯高徑比為 的曲線相交，求得毛坯高度修正系數(shù) K=。再向上投影與 15號剛材料曲線相交，求得未經(jīng)修正的單位擠壓力 p =2050MPa， 向左進(jìn)入③進(jìn)行修正。經(jīng)毛坯高度修正系數(shù) K= 與毛坯外徑 D=28mm 修正后，得到修正后的單位擠壓力 p=1400MPa，將p=1400MPa 投影到④中。與凸模直徑 d=19 在④的投影相交，求得擠壓力 390KN。 13 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。選用擠壓設(shè)備時主要應(yīng)考慮下述因素。 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。 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。 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。 4）擠壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。 5）備有可靠的超載保險裝置。在冷擠壓中，往往由于預(yù)先未能估計(jì)到的原因而使壓力機(jī)超載，如毛坯尺寸超差及材質(zhì)熱處理不合理等到。為了保證在超載時壓力機(jī)不致?lián)p壞，必須使壓力機(jī)具有非?？煽康某?fù)荷保險裝置。 6）能提供合適的擠壓速度。冷擠壓加工是將大斷面的毛坯壓縮成小斷面的擠壓件。因此在擠壓過程中會有沖擊作用；所 以要求用于冷擠壓的壓力機(jī)能提供合適的擠壓速度。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。 7）具有潤滑冷卻裝置。冷擠壓時單位擠壓力大，且在冷擠壓過程中又會產(chǎn)生大量熱量。因此要求壓力機(jī)有良好的潤滑冷卻裝置，從而延長模具的使用壽命。 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)。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用型號為 YQ3240 的 四柱 式通用 液壓機(jī) 作為擠壓設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)見表 所示。 14 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 （資料來源于 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，同時由于金 15 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)