【正文】 。 一般用于冷擠壓模具工作零件的硬質(zhì)合金為鎢鈷系硬質(zhì)合金，常有牌號有YG1YGYG25，其中數(shù)字表示含鈷量的百分比。如YG15表示含鈷量15％，其余為鈦化鎢。硬質(zhì)合金具有極高的硬度、良好的紅硬性、較小的膨脹系數(shù)、足夠的強度，并且耐磨、耐高溫，是優(yōu)良的模具材料。但是硬質(zhì)合金抗彎、抗拉強度低，所以常用作凹模或凹模鑲塊材料。如果用作凸模材料，必須采用韌性好的牌號（含鈷量20％以上）。采用硬質(zhì)合金作模具工作部分材料，凹模使用壽命可提高數(shù)十倍，凸模也可提高數(shù)倍，不過硬質(zhì)合金材料成本較高，其加工成形也較困難。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加少量的合金元素（如鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和鎢等）粉末作粘結(jié)劑，以碳化鈦為硬質(zhì)相，用一般粉末冶金方法燒結(jié)而成。由于其基體為鋼，因此可以切削加工、焊接、熱處理，甚至還可以進行一定程度的塑性變形。同時又含有大量的碳化鈦，從而保留了硬質(zhì)合金的高硬度和高耐磨性，并具有硬質(zhì)合金所沒有的較好的抗彎強度和韌性，是一種新型的冷擠壓模具材料。 二、冷擠壓模具其他零件材料的選用 冷擠壓模具其他零件在工作中也受到一定的壓力作用，因此應(yīng)根據(jù)其受力情況，選擇合適的材料和熱處理工藝?！≌?對軸承鋼擺桿體進行冷擠壓工藝研究,介紹了該零件冷擠壓毛坯的制備、表面處理及冷擠壓工藝流程,并對冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)特點及硬質(zhì)合金凹模的制造要點進行了闡述。1 工藝分析它的前端是花鍵，這個形狀無法通過機加工來完成，所以這個花鍵端是擠壓的關(guān)鍵?；ㄦI的外徑、底徑、鍵寬公差均為0. 1 mm ,符合一般性正擠壓實心件的尺寸極限偏差。又考慮到花鍵前端會有擠壓不足的現(xiàn)象產(chǎn)生，于是，前端部分放了3mm的加工余量。球體端按照一般經(jīng)驗可以用機加工工藝來成形，也可以用鐓擠工藝來成形。由于考慮到鐓擠工藝相比之下更能節(jié)省原材料，生產(chǎn)效率更高，同時成形后零件材料纖維沿外形輪廓連續(xù)分布,提高零件的機械性能,尤其是抗疲勞性能,因此決定采用鐓擠成形。而零件球體端的球體上的滾道無法用冷擠壓成形，所以需要采用后道機加工。所以，最后對該零件的擠壓時的工序我決定采用第一道正擠壓花鍵，第二道鐓擠成形。2 冷擠壓工藝方案 毛坯重量計算計算出毛坯的重量為100 g。 零件擠壓工序圖 零件擠壓工序圖 零件擠壓成形工序擺桿體冷擠壓工藝流程如下:車床下料—退火軟化—滾光—酸洗—磷化—皂化—正擠花鍵—鐓擠球體。 擠壓噸位計算冷擠壓力即冷擠壓變形所需要的作用力。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。冷擠壓力受變形材料的材質(zhì)及狀態(tài)、變形程度、變形溫度、速度、潤滑條件及模具結(jié)構(gòu)等因素的影響。鐓頭時，毛坯不完全充滿型腔，取自由鐓粗和冷模鍛單位壓力中間值，則凸模單位壓力p = 3000Mpa，鐓頭力P = 1420KN。 坯料制備對軸承鋼擺桿體零件選用熱加工用的鋼GCr15。 坯料制備方法軸承鋼坯料尺寸精度要求較高，要保證坯料斷面的平整，應(yīng)采用車床下料。GCr15 軸承鋼在供應(yīng)狀態(tài)下硬度高,塑性差,變形抗力大,若不經(jīng)退火軟化處理而直接進行冷擠壓,則成形困難、模具壽命極低。為了能擠出合格的產(chǎn)品,必須對毛坯進行退火軟化處理。經(jīng)退火軟化處理后的坯料硬度為HB174～192。毛坯經(jīng)退火軟化處理后,表面氧化層經(jīng)滾光、酸洗,再進行磷化、皂化處理。 坯料的表面處理經(jīng)磷化處理后，可減少坯料與模具間的接觸摩擦，降低單位擠壓力，提高冷擠壓件的表面質(zhì)量和模具使用壽命。磷化處理的配方選用常用的一種：氧化鋅(ZnO) 9g/L，磷酸(H3PO4) 23mg/L，水(H2O) 1L。該配方的總酸度為16～20點，～，溫度為85～95攝氏度，處理時間為30～40min。軸承鋼的坯料在磷化處理后還需要進行潤滑處理。經(jīng)過潤滑處理的毛坯擠壓時，潤滑劑就成為毛坯表面和模具工作表面之間的介質(zhì)，從而降低了它們之間的摩擦阻力，達到降低單位擠壓力，改善冷擠壓件的質(zhì)量，提高冷擠壓模具的使用壽命的目的。皂化處理的配方有以下兩種：配方一：硬脂酸鈉（C17H35COONa）5～9g/L；水1L；處理溫度60～70℃，處理時間10min。配方二：皂化處理的配方為硬脂酸鈉(C17H35COONa) 5～9g ,水(H2O) 1 L 。溫度為60～70 ℃。時間為10 min。在冷擠壓前的潤滑皂化處理選擇配方一。經(jīng)過皂化可以得到有效的硬脂酸鋅潤滑，硬脂酸鋅層牢固地連結(jié)在磷化層表面上。適合于冷擠壓的壓力機主要分為三大類：曲柄壓力機、萬能液壓機、摩擦壓力機。因為正擠花鍵和鐓擠球體均放在一個通用模架上進行,因此選用2 000 kN 四柱通用油壓機作為擠壓設(shè)備。3 3 冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 冷擠壓模具組成典型的冷擠壓模具由以下幾部分組成：（1） （1） 工作部分，如凸模、凹模、頂出桿等。（2） （2） 傳力部分，如上、下壓力墊板。（3） （3） 頂出部分，如頂桿、反拉桿、頂板等。（4） （4） 卸料部分，如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等。（5） （5） 導(dǎo)向部分，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等。（6） （6） 緊固部分，如上、下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取?正擠壓花鍵工作部分的設(shè)計（1）正擠壓凸模本次設(shè)計中的軸承鋼擺桿體是實心件，上下端面都是平的。凸模的結(jié)構(gòu)形式確定:（2）正擠壓凹模a 凹模型腔尺寸的確定：其外圓形狀做成一定斜度的錐形，以便裝上預(yù)應(yīng)力圈。凹模型腔深度要根據(jù)毛坯長度和擠壓前凸模需進入凹模導(dǎo)向深度（一般10mm）來決定。b 凹模結(jié)構(gòu)形式：采用正擠壓組合凹模的結(jié)構(gòu)形式，將內(nèi)層凹模和預(yù)應(yīng)力圈均做成橫向分割式，即采用雙疊凹模形式。 c預(yù)應(yīng)力組合凹模的設(shè)計因為考慮到冷擠壓的的單位擠壓力大，如果采用整體式凹模的話，很容易導(dǎo)致凹模向外擴展，以至發(fā)生開裂、變形等情況，影響凹模形狀和擠壓質(zhì)量。將采用三層組合凹模。d組合凹模的壓合工藝計算完組合凹模各層的尺寸以及軸向壓合量之后，筆者考慮了組合凹模的壓合工藝。需要根據(jù)組合凹模過盈量的大小及具體的生產(chǎn)條件來選擇合適的壓合工藝。所以本次設(shè)計的凹模采用三層凹模結(jié)構(gòu)，： 頂出裝置的設(shè)計零件擠壓成形后，如何將零件取出來也是需要有所考慮的。擠壓件如果卡在凹模內(nèi)，就需要專用的頂出裝置將其頂出?？紤]到軸承鋼擺桿體零件的特點，采用第二種頂桿頂出的方法。這種結(jié)構(gòu)使用可靠、調(diào)整方便、經(jīng)濟耐用，是使用得最為廣泛的頂出裝置。 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 為了保證冷擠壓凸、凹模同軸度要求，從而保證冷擠壓工件的形狀和尺寸的公差要求，并為了提高模具的使用壽命，適應(yīng)于大批量的生產(chǎn)，一般在擠壓模具上，都設(shè)有導(dǎo)向裝置。這里導(dǎo)向方法采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，導(dǎo)柱導(dǎo)套布置方式為四導(dǎo)柱布置。 凸模和凹模的緊固方法凸模和凹模應(yīng)采用合理的緊固方法，以確保擠壓件的擠壓精度，延長模具的使用壽命，并便于模具的安裝、調(diào)節(jié)及迅速地更換零件。凸模的緊固是利用外螺母通過壓環(huán)固定在凸模座上。組合凹模的緊固是采用凹模緊固圈通過螺釘緊固在凹模座上，該法調(diào)整方便，裝卸快捷，應(yīng)用也較廣?！∧＞咴O(shè)計擠壓模具采用通用模架,這樣只需要通過更換凸模、凹模及少量其他零件就能擠壓不同的產(chǎn)品。上下模采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向,能保證較好的導(dǎo)向精度。上下模板、凹模座、凸模固定座等零件為45 鋼鍛件,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理以提高其綜合機械性能。整個正擠壓花鍵模具的設(shè)計,下圖為該模具的示意圖： 擠壓模具材料的選用零件名稱材料牌號熱處理硬度HRC上、下模板45調(diào)質(zhì)2832導(dǎo)柱、導(dǎo)套20表面滲碳、淬火5660模座45調(diào)質(zhì)2832凸模W18Cr4V淬硬6163凸模壓套、拼帽45調(diào)質(zhì)2832正擠花鍵凹模YG20凹模Cr12MoV淬硬4244凸、凹模墊塊GCr15淬硬6163頂料桿GCr15淬硬6163頂出桿45調(diào)質(zhì)2832內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈40Cr淬硬3840外預(yù)應(yīng)力圈40Cr淬硬3840螺釘、螺栓45圓柱銷45淬硬4348緊固圈45調(diào)質(zhì)28324 結(jié)論對于軸承鋼擺桿體,采用合適的變形程度和工藝流程，可以對復(fù)雜形狀的GCr15 軸承鋼擺桿體進行冷擠壓成形。擠壓工序只要是第一道正擠壓花鍵，擺桿體花鍵擠壓的尺寸精度可達0. 1 mm，第二道球體部分的鐓擠。5參考文獻[1] 賈俐俐主編. 擠壓工藝及模具[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[2] 楊長順. 冷積壓模具設(shè)計[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1994.[3] 翟德梅編. 擠壓工藝及模具[M]. 化學工業(yè)出版社，2004.[4] 吳詩編著. 溫擠技術(shù)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1979.[5] 洪深澤. 擠壓工藝及模具設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996.32 / 32