文档介绍：冷挤压工艺及模具设计
一、概述
冷挤压是在常温下对模腔内的金属毛坯施加强大压力,迫使金属从模具腔中挤出,从而获得所需尺寸零件的一种压力加工方法。
1、冷挤压种类:表1—39
正挤压:金属被挤出方向与加压方向相同
反挤压:金属被挤出方向与加压方向相反
复合挤压:一部分金属被挤出方向与加压方向一致,一部分相反,正挤与反挤的复合。
径向挤压:金属流动的方向与凸模运动方向垂直
镦挤:轴向挤压和径向挤压合并为一道工序的加工方法
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2、冷加压的特点及应用
特点:①挤压件质量高Ra=~。 IT7级
②生产率高。一次冲压可完成一道工序或一个工件
③节约原材料。少或无切削加工
④降低成本费用。
⑤可挤压形状复杂的零件
⑥对模具强度,刚度要求高
应用:机械、电子、仪表、轻工、军工、船舶等。对于一般拉深和冷挤压都能成形的薄壁空心零件,采用冷挤压生产率高(变形程度大,成形工序少)
冷挤压工艺及模具设计
3、冷挤压的主要技术问题
冷挤压单位压力很大,有时接近甚至超过现有模具材料的抗压强度极限,要合理解决挤压时需要的强大的变形力和模具承担能力的矛盾,要考虑以下技术面积:
①、设计合理的、工艺性良好的冷挤压件结构;
②、选用适合于冷挤压金属的材料,强度、硬度不要过高,应退火或淬火软化处理;
③、选用合理的毛坯软化热处理规范,采用理想的坯料,表面处理方法与润滑剂;
④、采用合理的变形程度,避免引起模具过高负荷
⑤、选用合理的模具材料。选择耐疲劳、耐磨损的高强度模具材料,采用合理的模具加工方法与热处理方法;
⑥、设计合理的模具结构;
⑦、选择合理的挤压设备。
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4、冷挤压的变形程度
三种表达方法
①断面变化率:金属挤压前后横断面积之差与挤压前坯料横断面积的百分比量
φ= ×100% A0——坯料的横断面
A——冷挤压件的横断面积
②挤压比:坯料横断面积与挤压件横断面积之比
R=Ao/A
③对数挤压比:对数塑性变形
φ=LnAo/A
极限变形程度:一次冷挤压加工可能达到的最大变形程度
见P114表1-40、1-41
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二、冷挤压材料和坯料准备
1、冷挤压材料
有色金属:纯铝、铝合金、纯铜、青铜、黄铜
碳素钢:08、10、15…45、ф195、ф235、ф255
合金钢:15Cr、20Cr、16Mn、35CrMnSi
不锈钢:1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti
2、冷挤压毛坯形状及尺寸的确定
(1)冷挤压毛坯的质量:表面应光洁、不能有裂纹、折叠
Ra≦
(2)几何形状:毛坯的几何形状应保持对称、规则、两端面应保持平行,横截面轮廓形状尽量与挤压件轮廓形状相同,并与挤压模型腔吻合。
毛坯形状如图1-130/1-131
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实心毛坯空心毛坯空心毛坯
a、c可用正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压
b、d径向挤压预成形,主要用于空心零件的正挤压
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(3)毛坯尺寸
根据体积不变条件计算
Vo=Vp+Vs
Vo –毛坯体积 Vp—挤压件体积
Vs—修边量体积,一般为Vp的1%-3%
修边量△h 查表1—42、1—43
毛坯高度ho=Vo/Ao
—
毛坯的内径一般比零件内孔(或芯棒)—
工件内孔精度要求高时,—
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三、挤压力的确定及冷挤压的工艺性
1、挤压力的确定:冷挤压变形的影响因素十分复杂,目前没有完善的方法计算冷挤压变形力和单位挤压力,实际采用图算法,可查有关手册(图算法)
压力机选用:
通用曲柄压力机:不适宜挤压长工件
肘杆式压力机:适宜反挤压高度很小的毛坯和变形程度很大的有色金属
液压机:适宜挤压行程长零件
2、冷挤压的结构工艺性
冷挤压的形状应尽量有利于金属弯形均匀,在挤出方向流速一致。
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(1)对称性
形状最好是轴对称旋转体,其次是对称的非旋转体
如:方形、矩形、正多边形、齿形等。图
(2)断面过渡及圆角过渡
冷挤压断面有差别时,通常设计一个新断面缓慢过渡到另一个断面,避免急剧变化,可用锥形面或中间台阶来逐步过渡,过渡处有较大圆角。图
(3)断面积差
相邻断面上的断面积差设计的愈小愈有利
断面积差较大时,可以改变成形的方法,增大变形工序获得图
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(4)断面形状
A 锥形体:不适宜挤压。可先挤压成圆筒形,再镦出外形锥体或切削加工出内锥体
B 阶梯形:不适宜挤压,可挤压成不大阶梯形或空心形,再切削
c 细小深孔体、横向孔、螺