復(fù)雜殼體冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-13 11:06本頁(yè)面
【正文】 分,組織結(jié)構(gòu)的變化,變形速度,變形溫度,應(yīng)力狀態(tài)的改變,都將決定模具的質(zhì)量,精度和使用壽命的提高. 小結(jié)本章概述了復(fù)雜殼體冷擠壓的有關(guān)目的和意義及DEFORM 2D的有關(guān)應(yīng)用，重點(diǎn)指出了本課題主要研究?jī)?nèi)容。這樣就避免了切削加工時(shí)而形成的大量金屬?gòu)U屑，大大節(jié)約了鋼鐵及有色金屬原材料。在壓力機(jī)的往復(fù)直線動(dòng)作下完成復(fù)雜的加工工序，并可以制成形狀復(fù)雜的零件。擠壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密，金屬流線不被切斷，成為沿著擠壓件輪廓連續(xù)分布的金屬流線。經(jīng)冷擠壓成形零件的表面質(zhì)量是十分良好的。冷擠壓零件的尺寸精度一般可達(dá)精度等級(jí)IT8～I(xiàn)T9級(jí)。冷擠壓工藝是在閉式模具型腔中進(jìn)行金屬塑性變形，所得的擠壓件是沒(méi)有飛邊的，故不再需要切邊（或沖孔）后續(xù)工序，從而縮短了生產(chǎn)周期。另外，冷擠壓生產(chǎn)加工，可在專用的冷擠壓壓力機(jī)上，也可以在通用液壓機(jī)上進(jìn)行，還可以在非專門為冷擠壓而設(shè)計(jì)的普通壓力機(jī)上進(jìn)行，如通用沖床或摩擦壓力機(jī)。冷擠壓工藝過(guò)程包括：毛坯的制備——表面預(yù)處理——涂敷潤(rùn)滑劑——擠壓——卸下模具（凸、凹模）、芯棒，清除制件上的潤(rùn)滑劑——精加工。1 材料選擇 該殼體選用電工純鐵，該鋼材參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 69832008。該材料的強(qiáng)度較低、塑性很好，是典型的冷成形材料。所需擠壓力相對(duì)其他非圓形對(duì)稱最小。（c）斷面過(guò)渡 此反擠壓工序，由于直徑φ54圓柱與直徑φ86的中間，截面變化較劇烈，是變形和應(yīng)力分布最不均勻的區(qū)域，材料在該處易產(chǎn)生裂紋。 ①擠壓比G (引用《擠壓實(shí)用技術(shù)》p113)G=式中 F0—冷擠壓變形前毛坯的橫截面積（） F1—冷擠壓變形后制件的橫截面積()經(jīng)計(jì)算得G=。r=（d）斷面形狀 根據(jù)零件圖分析知，殼體無(wú)錐形、細(xì)小深孔、通孔，故適合于冷擠壓斷面形狀。 （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(dòng)越困難。 根據(jù)零件圖分析知，t=2mm、d=9mm故t≥d/15滿足其要求。查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P38表131 冷擠壓工藝尺寸的極限數(shù)值知，L≤（～）d滿足其要求。 （d）擠壓件內(nèi)徑d 根據(jù)《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P21表28得擠壓件的內(nèi)徑d≤。 （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。（f）擠壓凸模圓角半徑R 根據(jù)《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P21表28得R=1mm符合要求。根據(jù)毛坯圖最大直徑為φ86mm,最小直徑為φ54mm。為了降低材料的變形抗力，提高塑性，應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚怼?冷擠壓毛坯表面處理與潤(rùn)滑毛坯表面處理與潤(rùn)滑主要包括以下內(nèi)容： （a）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(gè)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。C處理時(shí)間 15～25min 在化學(xué)去油后，應(yīng)當(dāng)在熱水中對(duì)毛坯進(jìn)行沖洗。C的熱水中經(jīng)過(guò)4～6次吊動(dòng)即可。（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(jī)械加工中將表層熱處理氧化層去除，故采用機(jī)械處理去表面氧化層。在冷擠壓變形中，其可作為潤(rùn)滑支承層。對(duì)于此零件磷化處理工藝如表1。表1—表面與潤(rùn)滑處理工藝序號(hào)工序處理液處理溫度/℃處理時(shí)間/min1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9010～152熱水清洗水80～10010～153酸洗除銹硫酸 12～180g食鹽 8～10g水 1L室溫～65104冷水清洗水室溫1～25中和蘇打 80～100g室溫～402～36冷水清洗水室溫7磷化處理馬日夫鹽* 30～50g10020～308冷水清洗水室溫1～29中和氫氧化鈉 3g/L6010冷水洗室溫1～211冷水洗室溫1～212磷酸鹽處理Zn(H2PO4)2 50～60Zn(NO3)2 60～12065～7015～2013熱水洗65～701～214冷水洗室溫1～215皂化中華牌肥皂 20030～403～516涼干該零件采用斷面縮減率表示其變形程度。4 擠壓設(shè)備選擇擠壓力的影響因素很多，有擠壓材料、變形程度、模具形狀、潤(rùn)滑毛坯尺寸、變形方式和擠壓速度等，故采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算擠壓力較準(zhǔn)確。 F—凸模工作部分的投影面積，mm2。由于擠壓力為7014kN、設(shè)計(jì)擠壓模具行程小于100mm,模具高度為643mm,故選用YA611000型號(hào)液壓式擠壓機(jī)。在這樣高的單位壓力作用下，使得冷擠壓模具極易損壞。冷擠壓加工時(shí)靠模具來(lái)完成的，它主要由以下幾部分組成： 1)工作部分，如凸模、凹模，頂出桿等2)傳力部分，如壓力板等3)頂件部分，如頂桿、反拉桿、頂板等 4)卸件部分，如卸料板、拉桿、彈簧等5)導(dǎo)向部分，如導(dǎo)柱，導(dǎo)套等6)緊固部分，如上、下底板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)?。因此，在設(shè)計(jì)冷擠壓模具時(shí)應(yīng)滿足如下要求：1)保證模具在惡劣的工作條件下工作，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是工作部分應(yīng)選擇合理的幾何形狀，采用強(qiáng)韌性很好的材料。3)模具的易損部分裝卸方便。5)具有良好的導(dǎo)向裝置6)便于毛坯的放置和定位；大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)具有半自動(dòng)或自動(dòng)送料裝置。8)模具成本低廉。一般要求模具工作部分的材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)韌性、耐磨性以及熱硬性。3)工作部分與上、下底板之間一定要有足夠大的支承面和一定厚度的淬硬壓力墊板，以緩和從凸、凹模傳來(lái)的超高壓力，防止壓壞上、下底板。5)上、下底板一般不采用鑄鐵材料制造，而采用具有足夠厚度的中碳鋼制成，以保證模具具有較好的剛性和較高的抗壓強(qiáng)度。2)高韌性 模具材料必須具有較高的強(qiáng)度和動(dòng)載強(qiáng)度3)高耐磨性 模具材料必須具有較高的抗磨損能力。5)足夠的耐熱性 擠壓使模具反復(fù)經(jīng)受溫度升溫的作用，材料內(nèi)部受拉伸壓縮的交變作用，因此，要求模具在較高溫度下，有較高硬度。冷擠模零件常用材料主要有碳素工具鋼，合金工具鋼，高碳高鉻模具鋼，高速鋼，硬質(zhì)合金及部分合金結(jié)構(gòu)鋼。2)當(dāng)凸模帶有導(dǎo)向部分時(shí)，導(dǎo)向部分長(zhǎng)度按開(kāi)始擠壓時(shí)，伸入凹模的長(zhǎng)度不小于5mm的原則來(lái)設(shè)計(jì)。4)為了防止凸模產(chǎn)生縱向彎曲，凸模成形部分長(zhǎng)度應(yīng)盡量短一些。本擠壓件擠出成形需兩步工序，根據(jù)前面分析設(shè)計(jì)的各工序尺寸來(lái)設(shè)計(jì)本工序的凸模大小尺寸。因此必須先判斷出哪個(gè)模膛（模膛厚度不同，高度不同）最后充滿。顯然，k值最大的圓筒模膛端部才是模鍛時(shí)最后充滿的部位。 控制腔高度尺寸（）的確定當(dāng)圓筒形模膛中最后充滿的模膛被確定后，若其外徑為，則相應(yīng)的控制腔的內(nèi)徑為。因此，控制壓蓋成型力的大小是該工藝的關(guān)鍵問(wèn)題。在模座側(cè)壁上用螺釘通過(guò)壓力板直接擰緊的方向，對(duì)凹模進(jìn)行固緊。還應(yīng)以不使成型件產(chǎn)生變形或卡住現(xiàn)象
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