【文章內(nèi)容簡介】 非專門為冷擠壓而設(shè)計的普通壓力機上進行，如通用沖床或摩擦壓力機。由于冷擠壓可以大大節(jié)省原材料和金屬切削加工工時，因此必然可降低零件的制造成本。 冷 擠壓工藝過程包括：毛坯的制備 —— 表面預處理 —— 涂敷潤滑劑 —— 擠壓 —— 卸下模具（凸、凹模）、芯棒，清除制件上的潤滑劑 —— 精加工。 根據(jù)此零件的結(jié)構(gòu)特點以及 冷 擠壓工藝的要求， 冷 擠壓工藝方案可以如下圖 2— 1 所示： 5 下料→ 成形 圖 2— 1復雜殼體冷 擠壓工藝簡圖 擠壓零件分析 該殼體是某產(chǎn)品上的關(guān)鍵零件，其幾何形狀復雜，精度要求較高，是加工難度很大的零件。 1 材料選擇 該殼體選用電工純鐵 ，該 鋼材參照國家 標準： GB/T 69832020。 其化學成分（質(zhì)量分數(shù)，﹪）為： ≤ C， ≤， ≤， ≤， ≤，≤， ≤， ≤， ≤,屬于低碳合金鋼 。 該材料的強度較低、塑性很好，是典型的冷成形材料。 2，形狀設(shè)計 （ a）對稱性 該殼體 為軸對稱，對稱性好 。 （ b）斷面積的差 根據(jù)冷擠壓 殼體 工序， 反 擠壓工序斷面積差 = 2mm 。 （ c）斷面 過渡 此反 擠壓工序，由于直徑 φ 54 圓柱與直徑 φ 86 的中間，截面變化較劇烈，是變形和應力分布最不均勻的區(qū)域，材料在該處易產(chǎn)生裂紋。故應設(shè)計成 圓角 過渡。 ① 擠壓比 G (引用《擠壓實用技術(shù)》 p113) G= 10FF 6 式中 F0— 冷擠壓變形前毛坯的橫截面積（ 2mm ） F1— 冷擠壓變形后制件的橫截面積 ( 2mm ) 經(jīng)計算得 G=。 ②過渡圓角半徑 (引用《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P26 表 冷擠壓件尺寸的極限值 ) 查表取 R=。r= （ d）斷面形狀 根據(jù)零件圖分析知， 殼體 無錐形、細小深孔、通孔，故適合于冷擠壓斷面形狀。 3，尺寸分析 （ a） 擠壓件底厚 b 由于 殼體 采用 反 擠壓工藝，故 b≥ t滿足其要求。 （ b） 擠壓件 最小壁厚 t 壁厚越小，擠壓力越大，變形程度越大，變形抗力越大，金屬流動越困難。查《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P21 表 28 冷擠壓工藝尺寸的極限數(shù)值，得低碳鋼t≥ D/15。 根據(jù)零件圖分析知， t=2mm、 d=9mm 故 t≥ d/15滿足其要求。 （ c） 擠壓件內(nèi) 高 l 為防止過長的凸模，工作時容易彎曲，穩(wěn)定性差。查《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P38 表 131 冷擠壓工藝尺寸的極限數(shù)值知， L≤（ ～ ） d 滿足其要求。 根據(jù)零件圖分析知， L=23mm、 d=9mm故 L≤（ ～ ） d滿足其要求。 （ d） 擠壓件內(nèi)徑 d 根據(jù)《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P21 表 28得擠壓件的內(nèi)徑 d≤ 。 由零件圖分析知， d=9mm、 D=16mm 故 d 滿足要求。 （ e） 擠壓凸模圓角半徑 r 圓角越小，擠壓力越大，變形程度越大，變形抗力越大。根據(jù)《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P21 表 28 得 r= 符合要求。 （ f）擠壓凸模圓角半徑 R 根據(jù)《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》 P21 表 28得 R=1mm 符合要求。 擠壓工藝分析 坯料尺寸的確定 根 據(jù) 擠 壓 件 毛 坯 的 三 維 造 型 圖 ， 可 以 得 到 擠 壓 件 毛 坯 體 積 為V= 3mm 。 根據(jù)毛坯圖最大直徑為 φ 86mm,最小直徑為 φ 54mm， 故選用 最大 直徑為 φ 7 ，最小直徑為 φ 的 鑄造 圓鋼 毛坯 。 經(jīng)計算得毛坯下料高度 H= 毛坯軟化處理 市場提供 純鐵 材料，硬度≤ 197HBS 相對較高，晶粒粗大不均勻，塑性較差，變形抗力較大，若不經(jīng)軟化退火處理而直接進行冷擠壓成形，則金屬流動困難，邊緣部位可能會出現(xiàn)局部開裂，模具也很容易損壞。為了降低材料的變形抗力，提高塑性，應對坯料進行適當?shù)耐嘶鹛幚?。?jīng)過退火后的組織為細小均勻的晶粒組織，其硬度為HB110～ 120。 冷擠壓毛坯表面處理與潤滑 毛坯表面處理與潤滑主要包括以下內(nèi)容： （ a） 去除表面缺陷。 殼體 毛坯，去除表面缺陷在冶金廠內(nèi)進行，各擠壓工序制件，由于潤滑不當或模具的缺陷等原因往往會引起新的表面缺陷，必須在后續(xù)工序前去除表面缺陷。 （ b）清潔、去脂、 為了清潔毛坯表面，以便經(jīng)磷酸鹽處理后使整個金屬表面都能為磷酸鹽處理層所覆蓋，必須將毛坯上所有的油、沙、銹斑和垢殼徹底去掉，使全部金屬表面都能夠直接與磷酸鹽處理液相接觸。該 毛坯 采用化學去油的配方與工藝如下： 氫氧化鈉 OHNa 60～ 100g/L 碳酸鈉 (大蘇打 ) 32CONa 60～ 80g/L 磷酸 三 鈉 43PONa 26～ 80g/L 水玻璃 32SiONa 10～ 16g/L 處理溫度 ≥ 85176。 C 處理時間 15～ 25min 在化學去油后，應當在熱水中對毛坯進行沖洗。一般在溫度≥ 80176。 C 的熱水中經(jīng)過 4～ 6 次吊動即可。 去油效果檢查十分簡單，只要用水直接淋在零件上，如果已徹底去油， 則水能浸潤所有的表面。 （ c）去除表面氧化層 結(jié)合冷擠壓工藝，由于先熱處理再下料，在機械加工中將表層熱處理氧化層去除，故采用機械處理去表面氧化層。 （ d）磷化處理 鋼毛坯經(jīng)磷酸鹽處理后， 在表面上形成磷酸鹽處理層， 可以避免擠壓件產(chǎn)生魚鱗狀裂紋，可以避免模具的擦傷與碎裂。 在冷擠壓變形中，其可作為潤滑支承層。經(jīng)過磷酸鹽處理及潤滑處理后的鋼毛坯具有十分理想的潤滑性能，因而可以降低擠壓 8 力，防止零件表面裂紋，防止材料粘在模具上，提高模具壽命。對于 此零件 磷化處理工藝如表 1。 （ e）潤滑處理 潤滑處理能降低擠壓的摩擦力是零 件表面質(zhì)量好，避免裂紋，提高模具壽命。 表 1— 表面與潤滑處理工藝 序號 工序 處理液 處理溫度 /℃ 處理時間 /min 1 去油脂 氫氧化鈉 60～ 100g 碳酸鈉 60～ 80g 磷酸鈉 26～ 80g 水玻璃 10～ 16g 水 1L 室溫 90 10～ 15 2 熱水清洗 水 80～ 100 10～ 15 3 酸洗除銹 硫酸 12～ 180g 食鹽 8～ 10g 水 1L 室溫 ～ 65 10 4 冷水清洗 水 室溫 1～ 2 5 中和 蘇打 80～ 100g 室溫 ～ 40 2～ 3 6 冷水清洗 水 室溫 7 磷化處理 馬日夫鹽 * 30～ 50g 100 20～ 30 8 冷水清洗 水 室溫 1～ 2 9 中和 氫氧化鈉 3g/L 60 10 冷水洗 室溫 1～ 2 11 冷水洗 室溫 1～ 2 12 磷酸鹽處理 Zn(H2PO4)2 50～ 60 Zn(NO3)2 60～ 120 65～ 70 15～ 20 13 熱水洗 65～ 70 1～ 2 14 冷水洗 室溫 1～ 2 15 皂化 中華牌肥皂 200 30～ 40 3～ 5 16 涼干 變形程度計算 該零件采用斷面縮減率表示其變形程度。 斷面縮減率F? F?= 0 10FFF ? %100? 式中 F0— 冷擠壓變形前毛坯的橫斷面積（ 2mm ） 9 F1— 冷擠壓變形后制件的橫斷面積（ 2mm ） (a)計算總變形程 度 已知機加工后坯料直徑 Φ D0=,零件最大變形程度地方為零件φd1=37mm，φ d2=23mm 環(huán)形端面，故零件總變形程度為 F0=∏ 20D ／ 4 ? F = 0 10FFF ? %100? =72% 確定擠壓次數(shù) 假設(shè)采用一道工序，經(jīng)計算得 ?1F=72% ? 1F =? F ?許F=88%， 其 ?許F由 表 （ P38《擠壓模具簡明設(shè)計手冊》） 查 得。 4 擠壓設(shè)備選擇 擠壓力的確定 擠壓力的 影響因素很多，有擠壓材料、變形程度、模具形狀、潤滑毛坯尺寸、變形方式和擠壓速度等，故采用經(jīng)驗公式計算擠壓力較準確。 P=cpf 式中 P— 擠壓力， N p— 單位 擠 壓力， MPa。 F— 凸模工作部分的投影面積， mm2。 C— 安全 系數(shù) （考慮到材料性質(zhì)上的差異，軟化熱處理的質(zhì)量擺動， 潤滑等不良影響，一般取 c=） ； F=（ 41*4130*30） = 2mm 由上公式計算得 P=7014kN 擠壓設(shè)備類型選擇 由于液壓式壓力機工作行程長、速度和行程可調(diào)、能在下死點保壓、安全性 10 高、不存在超載問題，故選用液壓式壓力機。 液壓式壓力機型號選擇 由于擠壓力為 7014kN、設(shè)計擠壓模具行程小于 100mm,模具高度為 643mm,故選用 YA611000 型號液壓式擠壓機。其主要技術(shù)參數(shù)如下 型號 YA611000 標稱壓力 6300/10000 回程壓力 1000 頂出壓力 1200 液體最大工作壓力 /MPa 32 滑塊距工作臺面最大距離 /mm 1800 滑塊行程 /mm 1000 頂出行程 /mm 400 工作臺距地面高度 /mm 400 工作臺尺寸（左右前后） /mm 1200 1200 滑塊尺寸（左右前后） /mm 1100 1100 機器外形尺寸（左右前后地面上高度）/mm 6690 4050 6450 電機總功率 /kw 167 5 模具的結(jié)構(gòu)型式及其主要零部件的設(shè)計 冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)分析 冷擠壓模具的顯著特點是單位壓力很高，特別是鋼的冷擠壓單位壓力高達2020MPa 以上。在這樣高的單位壓力作用下，使得冷擠壓模具極易損壞。因此，為了延長模具壽命，滿 足使用要求，對于冷擠壓模