【文章內容簡介】 ，擠壓一次； 由于螺釘 的頭部變 形量很大，不能夠一次成形，考慮到模具的強度和設備噸位，頭部分兩次成形 ； 螺釘頭部先聚料 和六邊形部分成形 ，各擠壓一次，共擠壓的次數(shù)是 3次。 工序設計 變形工序的設計是否合理，應看擠出零件的質量是否合格以及模具使用壽命長短。從生產(chǎn)的角度來看，工序越少越好，最好一次擠成，這樣可減少附加的中間工序。但有時采用一次成形，會出現(xiàn)擠壓件開裂或模具過早地損壞。究竟設計幾道擠壓工序合理，應根據(jù)零件形狀、尺寸不同，所用材料性能不一樣，變形程度大小、零件質量要求 和 現(xiàn)有設備綜合考慮。綜上所述，在擬定工藝方案時，即要考慮技術上的可能性和先進性，又要注重經(jīng)濟效益。 為此，在設計工藝方案時，應該擬定兩個 或兩個 以上的工藝方案，然后對這些方案進行經(jīng)濟效益、技術可行性和先進性分析，以便得出最佳方案。在選定最佳方案后，進行擠壓件圖設計，確定毛坯尺寸和形狀，設計變形工序的尺寸。當然要做到這一步，應擬定的工藝方案進行大致的計算，才能將各種方案的主要指標進行比較，才能選出最佳方案。 在此依照上述理念，對本次冷擠壓工序數(shù)目進行確定。 依據(jù) 螺釘 的形狀尺寸計算其總變形程度，得出其應變不超過一次冷擠壓工序的許用應變，從這一點考慮該零件可以一次擠壓成形。然而為了利于卸件，使凸模不易折斷，提高模具使用壽命和改善加工工藝，在生產(chǎn)中采用 三 次 擠壓成形方案。另外在擠壓成形前，坯料準備階段還要進行一次整平。 具體有以下安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 幾道工序： （ 1） 制坯工序設計 擠壓是一種高效率工藝，特別是對于大批量零件的生產(chǎn)，一旦采用冷擠壓方法投產(chǎn)，那么擠壓前毛坯的下料，對實際生產(chǎn)來講具有重要意義。 目前原材料一般采用棒料、板料、線料及管材等，而多數(shù)采用棒料。在此選為棒料。而棒料一般采用切削下料或剪切下料。由于棒材用切削下料，材料利用率可達 70%90%,而用剪切下料，材料利用率可達 95%100%。故從材料利用率上考慮，棒料冷態(tài)剪切是生產(chǎn)毛坯方法中最迅速和最便宜的一種，其中包括全封 閉式截切模和半封閉式截切模。它們常常用于生產(chǎn)中小尺寸直徑的毛坯 ,它具有以下一些優(yōu)點： ， ， .但相比較而言前者截切端面質量好一點， 故 在此采用全封閉式截切模。 用截切模制備坯料，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，但截斷面比較粗糙，端面與中心軸線不能保持垂直，有一定的斜度，尤其是半封閉截切模，這種情況尤為嚴重。因此坯料在截切后，一般用鐓平模將坯料端面壓平并校形后再進行擠壓。 （下料由于 H0／ D0=／ 20=≥ 故選用剪切下料 即 采用全封閉式截切模來剪切下料； ） 綜上所述，得出： ； ； ：剪切下料 ─ 鐓平 ─ 校形。 （ 2）預成形工序設計 預成形工序是指得到半成品冷擠壓件的工序，它主要是進行材料體積變形量的分配，為成品冷擠壓件作形狀和尺寸方面的準備。它對冷擠壓工藝的成敗和冷擠壓件的質量 以及 尺寸精度都有重要的影響。 確定預成形工序半成品的形狀和尺寸，主要是要符合金屬變形的規(guī)律和冷擠壓變形的具體要求。要求如下： A．預成形工序半成品的設計，應該最大限度地滿足工藝和質量要求。 B．選擇預成形工序半成品形狀時， 要保證其在變形過程中與模壁之間的接觸面最大。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 C．在確定半成品的形狀與尺寸時，應該考慮冷擠壓件局部成形的工藝需要及所需要的材料儲備。 D．采用 多道 工序擠壓錐形件時，預成形工序半成品形狀不應與成品的錐體形狀一致，而且一般是前者的錐形角要大些，這樣能使半成品放入凹模后與模壁及模腔下部有一定空隙存在、使得在成形過程中成形力減小，最后又能提高成形件錐體部分的表面質量。 （ 3）終成形設計 終成形工序是將預成形產(chǎn)品最終一次性成形為所需成品的最終工序。在這個工序里，將擠出帶有一定余量或沒有余量，符合擠壓件圖形狀、尺寸及質 量要求的擠壓完成品。 終成形工序是按照擠壓件圖進行設計的。設計時除考慮擠壓件圖上形狀和尺寸要求，滿足變形需要外，還應考慮預成形工件形狀及尺寸對它的影響以及它們之間的配合關系。 （ 4）輔助工序設計 輔助工序設計是指除坯料準備和成形之外的其他工序，如除油、酸洗、退火、潤滑和機械加工等。接著將分別對這些工序講述一下： 1） 軟化處理 為了改善材料的冷擠壓性能和提高模具壽命，大部分材料在冷擠壓前需要進行軟化處理。過去對軟化的要求，主要是降低材料的硬度，實際上材料的顯微組織對擠壓性能的影響也是很重要的。 擠壓時，一般都在三 向壓應力狀態(tài)下使金屬產(chǎn)生塑性變形，金屬流動十分強烈，冷擠壓時變形抗力大，冷作硬化嚴重。因此，鋼質坯料在冷擠壓前必須進行軟化處理。其目的是降低材料的硬度，提高塑性，消除內應力并得到良好金相組織。 軟化處理有以下兩個方面的內容： ① 坯料的軟化處理是為了降低強度和硬度，提高塑性，改善金相組織； ② 工序間的軟化熱處理，主要是為了消除加工硬化和內應力。 鋼材不同，所選用的軟化熱處理的方法也不同。一般碳的質量分數(shù)在 %以下的碳鋼和合金鋼，多采用球化退火。等溫退火一般用在合金鋼，它比完全退火的時間短，氧化部脫碳較輕，內部 組織和硬度分布較均勻。低溫退火只能作為變形工序間的消除應力退火。固溶處理適用于奧氏體不銹鋼的軟化熱處理。奧安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 氏體型合金（例如 GH140）也可用淬火軟化。鋁、銅有色合金則有的用淬火軟化，有的用退火軟化。此外，有時還要對冷擠壓后的成品進行適當?shù)臒崽幚恚ɡ绮讳P鋼、黃銅件為防止開裂的熱處理）。 常用 冷擠壓鋼退火后的硬度要求見表 21 表 21 常用冷擠壓鋼退火后的硬度要求 鋼號 bmax MPa? maxHB 鋼號 bmax MPa? maxHB 10 15 20 35 550 660 650 680 83 87 91 93 45 15Cr 35CrMo 710 680 700 95 93 95 對于鋼材來說，珠光體組織成為影響擠壓性能的重要因素，從降低冷擠壓力來看，球化退火后，組織不僅硬度小，強度低，而且塑性較高，并隨著鋼材中含碳量的增加 顯得 越明顯。對含碳量較高的材料，除了考慮到改善擠壓性能外，也為改善擠壓后的加工性、熱處理質量及力學性能，均應采用 球化退火。碳鋼的硬度與熱處理關系如圖 。 其中 1 表示正火（片狀珠光體）； 2 表示退火（片狀珠光體）；球化退火（球狀珠光體）。 圖 碳鋼硬度與熱處理的關系 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 碳素鋼和合金鋼的球化退火工藝規(guī)范如圖 。 圖 碳鋼和合金鋼熱處理規(guī)范 2） 表面 預 處理及潤滑 冷擠壓前，應當對鋼坯料進行表面處理。至于在各變形工序之間是否要重新進行表面處理，則應更具變形條件來決定。冷擠壓時，金屬材料會產(chǎn)生強烈的塑性變形，單位擠壓力很大，特別是鋼的冷擠壓，最大的單位擠壓力可達2500MPa。在這么高的單位 壓力下，如果沒有進行好表面預處理和良好的潤滑是不行的。劇烈的冷擠壓變形后，在下一道冷擠壓工序前應當再進行磷酸鹽與潤滑表面處理。但對于變形并不劇烈的拉延，壓底以及鐓粗等工序，則不必在每道工序間都進行表面處理。表面處理的主要內容有：去除表面缺陷；清潔、去脂、清洗；去除表面氧化層；在坯料表面形成特殊的潤滑支承層 —— 磷酸鹽處理和潤滑處理。其中前三項處理的目的是改善表面質量，并為以后的磷酸鹽與潤滑處理做好準備。 表面處理及潤滑的目的是除掉毛坯的缺陷，除掉氧化層與油污，便于潤滑，從而減小摩擦，降低擠壓力。 如鋼在冷擠壓 時，毛坯與模具的接觸壓力往往高達 2500Mpa，遠遠超過了一般壓力加工的接觸壓力。在這種情況下，必需進行良好的潤滑，否者將嚴重安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 破壞零件的表面質量，并使模具很快地磨損，以致冷擠壓工藝無法實現(xiàn)。如果將普通的潤滑劑直接涂在毛坯或模具表面上，則在擠壓過程中不能形成連續(xù)的潤滑薄膜，不起潤滑作用。在毛坯表面上鍍銅、鍍鋅等，雖然能過解決冷擠壓潤滑問題，但其成本較高，效果又不是非常讓人滿意。后來經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，能過牢固地黏附在一般金屬表面上的磷酸鹽薄膜可以作為潤滑劑的支持層，使施加在經(jīng)磷化處理后的毛坯表面上的潤滑劑，在整個擠 壓過程中具有良好的潤滑效果。 黑色金屬冷擠壓時，其潤滑作用為： ① 降低冷擠壓時被擠壓零件與模具的摩擦力； ② 避免被擠壓材料表面與模具具有直接摩擦引起的黏結現(xiàn)象，提高擠壓件表面質量； ③ 降低擠壓時變形力和變形功消耗； ④ 提高模具壽命。 黑色金屬毛坯表面的處理及潤滑，包括鋼的表面磷化處理（不銹鋼采用草酸鹽處理）和磷化處理前的除油脂、清洗、清除氧化皮和磷化處理后的潤滑。 針對本零件材料（為 45），故而在此采用磷化處理。磷化就是在鋼毛坯表面上生成一層不溶磷酸鹽薄膜。 磷化膜具有以 下一些特性： ① 磷化膜是無機鹽，由細小片狀結 晶組織構成，它成多孔狀態(tài)，對潤滑劑有吸附作用，薄膜的厚度為 750 微米； ② 磷化膜與鋼表面結合很牢固，因為鋼表面轉變成磷酸鹽。此結合層具有一定塑性，在冷擠壓時能與鋼一起變形； ③ 經(jīng)過表面磷化處理的鋼材，其力學性能，如硬度、韌性等沒有改變，而耐磨性大大提高； ④ 磷酸鹽處理層使變形金屬與模具隔開，避免了他們之間直接接觸，不會撕壞模腔表面，因而模具工作壽命得到提高； ⑤ 磷化膜隨著模溫提高，性能也發(fā)生改變，只能短時間耐溫 400 500℃，當溫度達到 500℃，由于磷酸鹽和氧化鐵的作用而變?yōu)楹稚谆ゐそY金屬的能力降低，溫 度再升高時，磷化膜將要破壞； ⑥ 磷化膜不抗酸堿。 在擠壓時為了最大限度地減少毛坯與模具間的摩擦力，減少變形抗力和變安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 形功，提高模具的壽命，經(jīng)過磷化處理后的毛坯需要進行潤滑。目前國內各工廠常用潤滑劑有：硬脂酸納、肥皂、二硫化鉬、石墨機油或動物油等。在此選為硬脂酸納。 工藝方案確定 根據(jù)上述分析，很容易知道冷擠壓過程中，零件變形過兩次（即 正擠壓變形和鐓擠 變形）。根據(jù)這點我深入分析得出以下兩套方案： 一、 方案的初步擬定 方案一：分四道工序成形出制件。 （ 1） 初始坯料經(jīng)受正擠壓，成形的桿部直徑等于零件底端桿部直 徑12mm? 。 （ 2） 將成形的桿部以上的部分進行聚料。 （ 3）再將擠壓件的頭部進行鐓擠，鐓擠成六邊形形狀。 （ 4）機加工零件底端桿部的錐角 。 方案二： 分三道工序成形出制件。 （ 1）將初始坯料進行鐓平，鐓成直徑為 20mm，高為 的圓柱形坯料。如圖（ a）所示。 （ 2） 將鐓平后的零件的下端進行正擠壓，擠壓出來的桿部直徑為 12mm，高為 78mm。如圖（ b）所示。 (3)在 將擠壓件的頭部先聚料后鐓擠成六邊形，并形成底端桿部的錐角。 如圖（ c）所示 。 圖（ a）鐓擠 圖（ b）預成形 圖（ c）終成形 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 圖 方案二 以上所繪制的圖為草圖，各工序中成形后的零件圖參見零件圖 （ a） 、零件圖 （ b） 、零件圖 （ c），其對應的三維立體圖如圖 所示。 圖（ a）鐓擠 圖（ b）預成形 圖（ c）終成形 圖 各工序三維立體圖 三、兩種方案的比較與選擇 方案一中成形工序較多，且毛坯不規(guī)范 ， 尺寸不精確，因此第一步 不能直接就進行正擠壓，而要將毛坯進行鐓平。方案一 與 后一 個 方案 相比， 工藝設計安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 21 不合理。所以選擇方案二更合理。 各主要工序工作特點進一步分析 綜上所述，此零件所需主要工序如下：準備材料→下料→鐓平、校形→預成形→退火與磷皂化→終成形→機加工→滲碳淬火→電鍍。各主要工序工作特點如下： ① 準備材料 先前講述過，在此我們選擇的材料為棒料。 ② 下料 考慮到剪切斷面質量、廢料損失、生產(chǎn)效率這些方方面面，在此采用全封閉式截切模來剪切下料。 ③ 鐓平 下料完畢后，由于截斷面比較粗糙，端面與中心軸線不能保持 垂直，有一定的斜度，尤其是半封閉截切模，這種情況尤為嚴重。因此坯料在截切后，一般用鐓平模將坯料端面壓平并校形后再進行擠壓 。 在此要確定毛坯的相關尺寸，其具體尺寸如圖 所示； 圖 鐓擠零件圖 ④ 預成形 為了最終能夠獲得所需精度的零件，在成形過程中一般不采用一次性成形而獲得零件，實際中為獲得高精度零件，中間都要增加一道工序，盡管有時一次性成形的變形程度小于許用變形常數(shù)。這樣可以在毛坯與最終成形之間有一過安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 22 渡成形過程，以便于獲得滿足我們所需冷擠壓樣品。 在此要確定毛坯的相關尺寸，其具體尺寸如圖 所示 圖 預成形零件圖 ⑤ 退火與磷化處理 由于工件經(jīng)過鐓平、預成形之后，其內部晶粒被擠壓拉長而成