【正文】 ，加上 劇烈的磨損和反復作用的載荷，模具的工作條件相當惡劣。 冷擠壓設備的 選擇 通常用于擠壓生產(chǎn)的設 備主要有專用的擠壓壓力機，通用的曲柄壓力機、摩擦壓力機和萬能液壓機。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。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，擠壓速度應盡可能保持均勻 。冷擠壓加工是將大斷面的毛坯壓縮成小斷面的擠壓件。為了保證在超載時壓力機不致?lián)p壞，必須使壓力機具有非?？煽康某摵杀ｋU裝置。 5）備有可靠的超載保險裝置。 3）擠壓設備的裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應完成工序所用的模具。 1）擠壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。 %100010 ??? F FFF? 18 第 5 章 冷擠壓設備的選擇 冷擠壓設備的基本要求 擠壓設備的正確選擇及合理使用將決定擠壓生產(chǎn)能否順利進行，并與產(chǎn)品質量、模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本等密切相關，所以必須合理選擇和正確地使用擠壓設備。 由 [4]公式 可計算總擠壓力。 由《實用冷擠壓技術》 P61 頁可查得。 在冷擠壓過程中，由于一系列工藝因素的影響，擠壓力難以準確計算，冷擠壓力的計算方法主要有：理論計算法、公式計算法、圖算法、查表法。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的許用載荷，就會使壓力機損壞。 冷擠壓力的計算 冷擠壓力即冷擠壓變形所需要的作用力。 反擠壓小孔時的變形程度為： F? =（ 10 FF? ） / 0F = [ ? /4+4 －（ ? +4 7） ]/（ ? /4+4 ） = % 由 [3]表 可得純鋁在正擠壓時的許用變形程度為 95%～ 99%，在反擠壓時的許用變形程度為 90%～ 99%。變形程度的表示方法常用斷面縮減率 F?來表示。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。在保證產(chǎn)品質量、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。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。毛坯高度的變化，影響到毛坯與凸模真實接觸率的改變，進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。模具幾何形狀設計得合理，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。 ④模具的幾何形狀。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。例如含碳量越高的鋼材，變形抗力大，不利于擠壓；冷擠壓前，對毛坯進行軟化處理可以降低變形抗力等。 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。但當氣溫較低時十四醇應加熱，以增加其流動性，使與酒精混合良好 效果較好 綜合考慮，本設計采用硬脂酸鋅進行表面潤滑。 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 。 由 [3]表 可得知純鋁 L3 的軟化熱處理規(guī)范如下： 表 純鋁擠壓的軟化熱處理規(guī)范 ]3[ 冷擠壓毛壞 熱處理 規(guī)范 處理前 硬度（ HB） 處理后 硬度（ HB） 純鋁（ L3） 退火 400～ 450o C保溫 4h,隨爐冷 卻 12～ 25 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量，減少模具的磨損，對冷擠壓毛坯進行潤滑與表面處理。二是為了達到降低單位擠壓力，提高模具的使用 14 壽命，保證產(chǎn)品質量。 本設計中的中間工序為反擠壓，其形狀及尺寸分布如圖 所示。它既不同于毛坯的預成形工序，又區(qū)別于成品的擠壓工序，是從毛坯向擠壓件過渡的、具有中間特定開關的準備工序。 由 [2]表 124 可知，純鋁冷鐓時的許用變形程 度為 80%， 故冷鐓變形是允許的，不會產(chǎn)生鐓裂。毛坯及毛坯預成形如圖 所示。 為便于將毛坯自由地放入模具型腔內(nèi)，毛坯外徑應比凹模型腔小 。 4．預成形冷鐓計算 毛坯的內(nèi)外徑尺寸可根據(jù)凸模和凹模的相應尺寸決定。坯料體積的計算如下 。由本設計所采取的工藝方案可以知道，本設計采用直徑有 8mm的鋁材進行剪切下料。毛坯形狀和尺寸設計的合理與否，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。 1．冷擠壓成形尺寸的確定 本設計中的擠壓件 如 圖 所示，其中因考慮到存在壓余厚度 及尺寸偏差 ， 由 [2]表 310，可知其修邊余量為 5 mm， 故在長度方向上加了 5mm，即 L=5mm，見圖 。 11 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。剪切下料的優(yōu)點是剪切時，幾乎沒有材料損耗，而且生產(chǎn)效率高。通過查詢，在市場上，圓材的價格比方材、板材要便宜 些。 這是從經(jīng)濟效益上來看的。 剪切是生產(chǎn)毛坯方法中最迅速和最經(jīng)濟的一種，常用來生產(chǎn)中小尺寸直徑的毛坯。 10 4） 成形工藝方案Ⅳ 工藝過程： 剪切下料 —— 冷鐓預成形 —— 無氧軟化退火 —— 硬脂酸鋅潤滑 —— 反擠壓方孔 —— 反擠壓小孔 (a)下料 (b)正擠壓 (c)反擠壓方孔 (d)反擠壓小孔 圖 成形工藝方案Ⅳ 本方案與方案 Ⅲ 的區(qū)別在于毛坯的獲得形式不同。 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。其缺點是材料得用率低，一般只有 60%左右。反擠壓下部分的定位操作也容易。由于正擠壓小頭變形小，在成形時先正擠，而后反擠出方形部分。 本方案 的毛坯是通過板料沖裁下料獲得的，其優(yōu)點是生產(chǎn)效率高，坯料尺寸精度較高，端面平整。 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量要求，但是中間成形工序較多。這與方案一相比較來說，比較容易控制高度方向上的尺寸，但是同樣存在方案一所存在的問題：復合擠壓后，由于擠壓后，擠壓件會緊緊包住 凸模 ，由于擠壓件長徑比較大，容易使 凸模斷裂 ，同時存在兩個工作帶的問題。同時由于擠壓件緊包 凸模 ，且壁厚較薄，在卸料過程中，所需要的卸料力較大，可能會使產(chǎn)品在卸料過程中發(fā)生變化，因此 不宜采用這種方案。 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。 1）成形工藝方案Ⅰ 工藝 過程：落料 —— 無氧軟化退火 —— 硬脂酸鋅潤滑 —— 復合冷擠壓 (a)落料 (b)復合擠壓成形 圖 成形工藝方案Ⅰ 此方案在 通過 落料獲得毛坯后，直接采用了復合擠壓成形，一次擠壓成形。 常用于冷擠壓的工業(yè)純鋁的化學成分及力學性能， 見 表 。因些可以利用這一優(yōu)勢，進行冷擠壓加工成型，并結合機加工進行尺寸的精確。 由材料上看純鋁 L3（ 1050A）含 Al 量高達 99%以上，是一種很理想的冷擠壓材料。 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力狀態(tài)是不同的，由于冷擠壓加工中處 于接近三向應力狀態(tài)，因而大大提高了金屬的塑性。 4． 冷 擠壓成型 冷擠壓成型即在室溫下，利用壓力機的簡單往復運動，使放在冷擠壓模腔內(nèi)的金屬毛坯，在強大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需要尺寸、形狀并具有一定機械性能的零件。 且廢品率比較高。在拉深時 容易拉破。 拉深工藝過程：落料 —— 5 次拉深 —— 整形 從這可以看來，要獲得所需產(chǎn)品，采用沖壓工藝需要 7 道工序。而盒形件多次拉深能達到的最大相對高度（零件高度與最小直徑比）為 ，即 。易求得毛坯的體積為 3766mm ， 由于采用不變薄拉深工藝，可計算得其厚度為 ，其直徑為 。 另外從拉深高度大于工件的直徑較多，從拉深工藝知道必須進行多次拉深并進行整形，使圓角減小，從而得到零件，工序較多。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。首先分析零件特征，本零件為階梯方盒形，盒形件是由圓角和直邊兩部分組成的。 從零件圖上看出，該零件的壁厚只有 。故不采用。同時本產(chǎn)品的生產(chǎn)為小批量生產(chǎn)，由于壓鑄機和壓鑄模費用昂貴，對小批量生產(chǎn)來說不經(jīng)濟。 對于階梯鋁罩來說，用壓鑄成型方法是最為簡單容易的，材料利用率高。 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。但是 由于產(chǎn)品的材料是鋁材， 費時費勁，生產(chǎn)周期長，成本高。 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。下面將分別對這 四 種成型工藝進行分析，從而得到最佳的工藝方案。 對于金屬來說，成型工藝 有多種選擇。通過各種可行方案的制訂、分析、比較，選出合理的工藝方案。在尺寸方面上看，零件精度要求比較高。產(chǎn)品的材料為純鋁 L3，其牌號為 1050A。 產(chǎn)品壁厚為 ，相對比較薄。形狀比較規(guī)則，呈軸對稱圖形， 上部分 方形尖頂處用半徑為 3mm 的圓弧連接。 在實際生產(chǎn)中為小批量生產(chǎn)。 4 第 2 章 工藝分析及制定 產(chǎn)品零件的分析 本設計的 產(chǎn)品 為階梯方鋁罩，其 產(chǎn)品示意圖與 零件圖如 圖 所示： 圖 階梯方鋁罩 本零件屬于階梯形空心件，做為零件罩來說，其主要起 保護作用，所以需要一定的強度。 冷擠壓工藝的的發(fā)展方向 由于冷擠壓技術具有最 有效的節(jié)約材料、提高生產(chǎn)效率、提高機械產(chǎn)品性能、適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點，所以進一步研究與推廣應用冷擠壓技術，在我國現(xiàn)代化建設中有著廣闊的前景。 冷擠壓作為一種少無切削的新工藝，已經(jīng)成為先進制造技術中極具特色的一個門類。 在 技術上與經(jīng)濟上都有很高的應用價值。此外，還要求設備具有良好的精度并具有可靠的保險裝置。對于冷擠壓毛坯，除了要求毛坯具有準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。 2） 模具壽命短 由于冷掠奪模具承受著很大的單位壓力作用，最高可達 3000MPa，模具容易磨損、易破壞：雖然在模具材料和模具結構等方面采用了很多有效的措施，但與沖壓模具相比 ，其使用壽命還是不高的。 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。 冷擠壓工藝的 缺 點 在長期的生產(chǎn)實踐中，與其他制造工藝相比，冷擠壓雖然表現(xiàn)出很多的優(yōu)點，但往往還存在一定的 的問題。與模鍛相比，因冷擠壓不產(chǎn)生飛邊，故可省去切邊模及切邊壓力機，明顯地減少了設備投資。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。在冷擠壓過程中，金屬表面在高壓下 受到模具光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度值很小，表面強度也大為提高。 5）可獲得得較高尺寸精度及較小表面粗糙值的零件。使冷擠壓件的強度大為提高 。擠壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密。 3）可成形復雜形狀的零件。 2）提高勞動生產(chǎn)率 冷擠壓零件是在壓力機上進行的，操作方便，容易掌握，生產(chǎn)率很高。它在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉移，達到少切屑無切屑而使金屬成形，制得所需的形狀及零件。與其他制造方法相比，冷擠壓工藝已成為金屬塑性變形中最先進工藝之一，在技術上和經(jīng)濟上它都有很多的顯著優(yōu)點。復合擠壓可生產(chǎn)兩端直徑不同的筒形零件，也可生產(chǎn)雙杯形零件，如汽車的活塞銷，也可制造杯桿形零件等。反 擠壓法 是將 圓形毛坯擠壓成筒形零件， 可以制造各種 儀表罩殼 、 萬向節(jié)軸承套 、 連桿襯套等。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。 正擠壓 就是 擠壓時，金屬的流動方向與凸 模 的運動方向相一致。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移來成形零件的。 第 8 章 冷擠壓模具材料的選擇 ....................................... 32 模具材料的基