冷擠壓模具設計及其成形過程_畢業(yè)論文

1、安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 1 目錄 目錄.1 冷擠壓模具設計及其成形過程.3 第一章 緒論.3 1.1 冷擠壓成形技術發(fā)展概況.4 1.2 選題依據(jù)和設計主要內(nèi)容 .6 1.2.1 畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容.6 1.2.2 畢業(yè)設計（論文）的要求.6 第二章 冷擠壓工藝設計.7 2.1 擠壓工藝步驟.7 2.2 工藝設計步驟 .9 2.2.1 計算毛坯的體積.9 2.2.2 確定坯料尺寸.10 2.2.3 計算冷擠壓變形程度.11 2.2.4 確定擠壓件的基本數(shù)據(jù).13 2.2.5 確定擠壓次數(shù).13 2.2.6 工序設計.13 2.2.7 工藝方案確定.19 2.2.8 各主要工序工作特點進一

2、步分析.21 第三章 壓力設備選擇.24 3.1 各主要工序所需鐓擠力 .24 3.2 主要設備選用 .25 第四章 模具設計.26 4.1 冷擠壓模具設計要求.27 4.2 凸模設計依據(jù).28 4.3 冷擠壓組合凹模設計依據(jù).29 4.4 凸模設計.34 4.4.1 鐓平凸模設計.34 4.4.2 凹模設計.36 4.5 預成形模具設計 .37 4.5.1 預成形凸模設計.38 4.5.2 預成形凹模設計.39 4.6 終成形模具設計 .41 4.6.1 終成形凸模設計.41 4.6.2 終成形凹模設計.42 4.7 冷擠壓模架設計.43 4.7.1 冷擠壓模架設計的基本原則.43 4.7.

3、2 模架的設計.44 4.7.3 其它零件設計.46 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 2 第五章 擠壓模具零件加工工藝的編制.51 5.1 加工工藝編制原則 .51 5.2 加工工藝的編制 .51 第六章 總結(jié)及課題展望.54 6.1 本文工作總結(jié) .54 6.2 課題展望 .55 參考文獻.56 謝 辭.57 附錄一：英文科技文獻翻譯.58 英文翻譯：.63 附錄二 畢業(yè)設計任務書.67 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 3 冷擠壓模具設計及其成形過程冷擠壓模具設計及其成形過程 機械與電氣工程學院 機械設計制造及其自動化專業(yè) 06 城建機械 喬紅嬌 指導老師 雷聲 第一章第一章 緒論緒論 擠壓就是零件金屬

4、毛坯放在擠壓模腔中，在一定溫度下，通過壓力機上 固定的凸模或凹模向毛坯施加壓力，使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得零件的 加工方法。擠壓的加工原理是金屬坯料處于三向壓應力狀態(tài)下變形時，能大 大提高金屬的塑性，允許金屬有較大的變形。擠壓變形的特征是由大截面向 小截面的變形。擠壓即可在專用擠壓機上進行，也可在一般的機械壓力機、 液壓機、摩擦壓力機以及高速錘上進行。擠壓加工有許多特點，主要表現(xiàn)在 擠壓變形過程的應力應變狀態(tài)、金屬流動行為、產(chǎn)品的綜合質(zhì)量、生產(chǎn)的靈 活性與多樣性、生產(chǎn)效率與工藝流程簡單、設備投資較少等方面。而冷擠壓 除了前面列出的共性優(yōu)點外，還有它自己獨特的優(yōu)點。如能夠得到強度大、 剛性好而

5、質(zhì)量輕的零件；零件的精度等級較高、表面粗糙度值較低；節(jié)約能 源，工作環(huán)境得到較大改善。 擠壓按照擠壓坯料的溫度分類一般可分為冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓三類， 而其中冷擠壓應用范圍最廣。冷擠壓一般是指在回復溫度以下的擠壓，對于 黑色金屬常指在室溫中對坯料進行的擠壓。由于冷擠壓具有很多優(yōu)點，所以 它已越來越多地用來大量生產(chǎn)軟質(zhì)金屬、低碳鋼、低合金鋼零件。但是冷擠 壓的優(yōu)點往往不能用簡單的方法發(fā)揮出來，因為冷擠壓是金屬在冷態(tài)下、強 烈的三向壓應力狀態(tài)下變形的，變形抗力較大。因此它也有些自己的缺點。 如模具易磨損，易破壞，因此要求模具材料好、對擠壓設備要求較高、對所 加工的原材料要求高；擠壓前坯料處理復雜

6、；工藝流程設計技術水準較高， 研發(fā)過程周期長，投入大。 金屬材料的冷、溫、熱變形通常是以金屬成形過程中加工硬化、回復和 再結(jié)晶狀態(tài)來判定的。金屬塑性變形后，材料處于加工硬化狀態(tài)，稱為冷變 形；金屬塑性變形后，材料具有再結(jié)晶組織，稱為熱變形；介于了冷變形與 熱變形之間，材料處于回復狀態(tài)，稱為問溫變形。各種塑性變形的溫度范圍 見圖 1.1。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 4 圖 1.1 各種塑性變形的溫度范圍 擠壓工藝正是在金屬材料冷變形、溫變形、熱變形這三種狀態(tài)下進行， 并按被擠壓材料的溫度分為了冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓三大類。 在此我們主要用到的是冷擠壓加工。 1.1冷擠壓成形技術發(fā)展概況 擠壓技術

7、的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史過程。19 世紀末，法、英、美、德等 國開始用冷擠壓法生產(chǎn)軟質(zhì)有色金屬零部件。第一次世界大戰(zhàn)期間，美國采 用冷擠壓法大批量生產(chǎn)黃銅彈殼，并企圖用冷擠壓法生產(chǎn)鋼質(zhì)彈殼，但未獲 得成功，原因是當時不能用工具鋼作為模具材料，也沒有找到良好的表面處 理方法和潤滑劑。 第一次世界大戰(zhàn)以后，德國人于 1921 年制造出冷擠鋼管壓力機，經(jīng)過進 十年的研究及實驗，知道 1931 年冷擠鋼管才在實驗室里試制成功，但不能正 式投入生產(chǎn)，其原因也是由于鋼冷擠壓時變形抗力過大，找不到用于生產(chǎn)的 模具材料和表面潤滑處理方法。第二次世界大戰(zhàn)前夕，德國對彈殼的需求量 猛增，但是用黃銅材料制造彈殼，因原

8、料來源不足，滿足不了戰(zhàn)爭的需要。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 5 為了擴大彈殼的生產(chǎn)量，德國秘密試驗用冷擠壓法生產(chǎn)鋼彈殼，但一直沒有 成功，直到 1942 年德國人找到了采用表面磷化、皂化處理法，并用合金工具 鋼作為模具材料，成功地用冷擠壓法大批量生產(chǎn)了鋼彈殼，當時在戰(zhàn)場上引 起了極大的震動和驚詫。第二次世界大戰(zhàn)一結(jié)束，美國查明了德國人關于鋼 的冷擠壓的全部資料，并聘用德國專家，繼續(xù)深入地研究鋼的冷擠壓，大規(guī) 模地開辦了用冷擠壓法生產(chǎn)彈殼和彈體的軍工廠。第二次世界大戰(zhàn)以后冷擠 壓工藝的應用開始由軍工向民用轉(zhuǎn)化。從 949 年開始，美、德等國在民用工 業(yè)中采用冷擠壓法加工各種鋼質(zhì)零件，并進一步開展

9、了鋼的冷擠壓研究工作。 日本于 1957 年引進第一臺專用冷擠壓力機，首先在鐘表等精密儀器工業(yè)中采 用冷擠壓加工。由于這種加工方法的經(jīng)濟效益顯著，不久，便在大批量生產(chǎn) 的汽車和電器等工業(yè)部門中得到廣泛應用，現(xiàn)在已成為一種重要的加工手段， 遍及于各個工業(yè)部門。 在我國，解放前的冷擠壓技術是很落后的，當時只有極少數(shù)工廠用鉛、 錫等有色金屬擠壓牙膏管、線和管材等。解放后冷擠壓技術得到了一定不敢 程度的發(fā)展，20 世紀 50 年代開始了銅及其合金的冷擠壓，60 年代開始了黑 色金屬的冷擠壓，近年來隨著我國工業(yè)生產(chǎn)和科學技術的蓬勃發(fā)展，冷擠壓 技術也得到了迅猛發(fā)展。這種先進的壓力加工工藝已在我國的工業(yè)建

10、設中起 著令人矚目的作用。目前，我國已對鋁、錫、銀、純銅、無氧銅、黃銅、錫 青銅、鋅及其合金、純鋁、防銹鋁、鍛鋁、硬鋁、可伐合金、泊莫合金、低 碳鋼以及中碳鋼等多種金屬進行冷擠壓，甚至對軸承鋼、高速鋼等也可進行 一定變形量的冷擠壓。我國可以制造的冷擠壓件及型材的品種也多種多樣。 在模具材料的使用方面，除了采用高速鋼、高碳高鉻鉬鋼、滾珠軸承鋼、彈 簧鋼等以外，還采用不少新型模具鋼、硬質(zhì)合金以及鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。在模 具結(jié)構(gòu)方面，采用近代的最優(yōu)化設計方法以及計算機輔助設計，在保證強度、 剛度、可靠性等要求的提下充分發(fā)揮了模具材料的潛力。在冷擠壓技術的理 論研究方面，國內(nèi)不少高校和研究院所正在采用有限

11、元等計算方法、數(shù)值模 擬冷擠壓成形全過程，以及揭示冷擠壓時的金屬流動規(guī)律及應力應變規(guī)律， 這些都會對冷擠壓技術的發(fā)展這更大的推動作用。 綜上所述，我國冷擠壓技術的研究水平還是較高的，在冷壓技術推廣方 面曾一度達到轟轟烈烈的局面，但發(fā)展速度較為緩慢。其主要原因有：作為 作為冷擠壓零件最廣泛應用領域的汽車工業(yè)尚不發(fā)達，汽車零部件生產(chǎn)廠點 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 多、批量小，達不到規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)；缺少專用冷擠壓力機，用通用壓力機又 滿足不了冷擠工藝的特殊要求；缺少冷擠壓專用鋼種，雖有標準件擁抱過冷 鐓鋼，但品種少，規(guī)格小，不能滿足較大零件冷擠壓的要求等。今年來，我 國汽車工業(yè)、摩托車工業(yè)得到迅速

12、發(fā)展，給冷擠壓技術應用帶來了新的機遇。 當代轎車某些關鍵部件，從設計開始就是立足于精密成形，從結(jié)構(gòu)反方面很 難用機加工方法來代替，這些關鍵零件的國產(chǎn)化，大大促進了精密鍛造特別 是冷擠壓技術的發(fā)展。 1.2 選題依據(jù)和設計主要內(nèi)容 1.2.1 畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容 螺釘是重要連接零件，要求結(jié)構(gòu)強度高，宜采用冷精鍛成形。桿部變截 面，采用正擠壓工步；頭部采用先聚料后鐓擠的方法。擠壓變形力較大，模 具設計時要保證模具有足夠的強度。 1.2.2 畢業(yè)設計（論文）的要求 1)正確排工步，在滿足工藝要求的前提下，采用最少的工步； 2)模具結(jié)構(gòu)要合理； 3)掌握組合凹模優(yōu)化設計方法； 4)手繪總裝圖 1

13、副和主要工作零件圖； 5)使用三維造型軟件, 畫局部總裝圖； 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 第二章第二章 冷擠壓工藝設計冷擠壓工藝設計 從坯料變?yōu)閿D壓件成品需要一系列工序。擠壓工藝設計要確定一系列必 要的工序，達到以最少的工序，最短的流程，使坯料逐步變形成要求的擠壓 件形狀，經(jīng)濟合理地生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的擠壓件。典型的擠壓工藝過程， 由許多工序組合而成，其中包括下料、鐓粗、校形（坯料準備工序），預成 形工序和最終成形工序（正擠壓、反擠壓、復合擠壓或鐓擠相結(jié)合的組合工 藝），以及中間的輔助工序（除油、酸洗、退火、潤滑）和最后的機械加工 工序。無論是制坯工序、中間工序還是成形工序都是冷擠壓過程中的

14、重要組 成部分。 冷擠壓適合加工軟質(zhì)且延展性好，硬度大致在 100HBS 一下的金屬材料。 冷擠壓件的形狀應保證金屬在擠壓方向的變形均勻，流速一致，同時使單位 擠壓力較低，使模具壽命較高。最好的擠壓件形狀是軸對稱的回轉(zhuǎn)體。擠壓 件內(nèi)、外型面應避免直角過渡，直徑變化小的零件不應采用擠壓工藝成形， 用切削加工方法較為有利。擠壓零件應盡量避免壁面上的環(huán)形槽和徑向孔， 避免擠壓成形小直徑的深孔。 冷擠壓工藝設計是在確定擠壓件形狀、尺寸、精度和材料之后著手設計 模具之前的一個階段，在此之前要擬定制定的擠壓加工工藝和有關的工藝順 序和數(shù)量，并研究如何具體實現(xiàn)符合要求的質(zhì)量控制、經(jīng)濟性問題。 2.1擠壓工藝

15、步驟 工藝設計時，從研究產(chǎn)品圖進行工藝分析開始，首先根據(jù)變形前后材料 體積不變法則及所設計的擠壓件圖形，計算出坯料體積，并由擠壓件尺寸或 中間工序尺寸，按照體積公式確定毛坯尺寸，再按變形程度，擠壓力大小和 形狀復雜程度，確定工序數(shù)目，然后進行工序設計，決定中間成形工序的成 形預備形狀和尺寸，并選定成形方法，安排加工工序。最后決定工藝方案， 即選定材料和設備，編制工藝流程和構(gòu)思模具結(jié)構(gòu)，同時進行全面工藝評價 和核算技術、經(jīng)濟指標。 擠壓工藝設計程序可用以下一個工藝流程圖來表示： 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 工藝分析 擠壓件圖 工藝計算 變形程度 擠壓力 坯料體積 坯料尺寸 工序設計 成形工序

16、輔助工序 工序數(shù)目 工序排列 工藝方案 工 藝 流 程 模 具 構(gòu) 思 工 藝 評 價 經(jīng) 濟 指 標 設 備 材 料 圖 2.1 工藝設計程序 在模具設計的過程中，還可能反過來對初始的工藝方案進行修正；在試 驗過程中進一步補充完善，并就實際作業(yè)條件，重新評價工藝設計。在擠壓 工藝方案設計中，需要做出下述的評價和估算： 1、工藝性評價 （1）擠壓件形狀復雜程度； （2）擠壓件成形難易程度； （3）擠壓件變形程度的大??； （4）擠壓件的尺寸范圍； （5）擠壓件的精度等級； 零件圖 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 （6）擠壓件性能指標； （7）擠壓件質(zhì)量標準； （8）擠壓材料的工藝性能； 2、估算項

17、目 （1）總變形程； （2）總工序數(shù)目； （3）總工裝套數(shù)； （4）效果分析及評價 根據(jù)上面這些評價和估算，便可確定一種經(jīng)濟合理的最佳工藝方案。 2.2 工藝設計步驟 2.2.1 計算毛坯的體積 VV 坯料擠壓件 22 128.4+678 =3798.144+8817.12 3 =12615.264mm 3 12616mm 根據(jù)擠壓件圖，按照坯料體積等于擠壓件體積的原則進行計算。 在計算坯料體積時，可以近似計算其體積。參照其最終成品圖，可以將 它最終冷擠壓成型的零件圖繪制出來（如圖 2.2） 。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 圖 2.2 所給擠壓件圖 2.2.2 確定坯料尺寸 有零件圖可知:

18、 =20mm, =12mm, =24mm；D0 1 D 2 D 0 2 2 4V H = D 4 12616 =mm 20 =40.178mm 40.2mm 坯料 0 2 1 1 2 2 2 D F= 4 12 =mm 4 =113mm 2 0 0 22 2 D F = 4 1 =20 mm 4 314mm 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 2 2 2 2 2 D F = 4 24 = 4 452mm 但是在此我們要計算一下預成形后零件頭部的高度。 根據(jù)變形前后體積不變的原理可得： 22 2 2 67810H =12616 H =12.1mm 解得 式中 毛坯直徑，mm； D0 毛坯變形后桿部直

19、徑，mm； 1 D 毛坯變形后頭部直徑，mm； 2 D 毛坯高度，mm； 0 H 毛坯變形后桿部高度, mm； 1 H 毛坯終成形后頭部的高度，mm； 2 H 毛坯的橫截面積， ； 0 F 2 mm 毛坯變形后桿部橫截面積，； 1 F 2 mm 毛坯變形后頭部橫截面積，； 2 F2 mm 2.2.3 計算冷擠壓變形程度 由于下面的桿部是正擠壓成形的，上面的頭部是鐓擠壓成形的，所以在 計算時都要分成兩部分進行計算。 變形程度是冷擠壓工藝設計與計算的重要參數(shù)，其表示方法有三種: 桿部斷面縮減率 f1 01 f1 0 f1 F -F 100% F =64% 許 頭部斷面縮減率 f2 20 f2 0

20、f2 F -F 100% F =44% 許 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 桿部擠壓比 1 G 0 1 1 F G = F =2.778 頭部擠壓比 2 G 2 2 0 F G F =1.44 桿部對數(shù)擠壓比 1 0 1 1 F ln F =1.02 頭部對數(shù)擠壓比 2 2 2 0 F ln F =0.36 與 的關系是 f G f1 1 1 =(1-) 100% G =64% f2 2 1 =(1-) 100% G =44% 或 f 1 G= (1-) 由以上公式和結(jié)合零件尺寸，可以明顯看出桿部的正擠壓部分比頭部的 鐓擠部分變形程度大。 冷擠壓時，模具單位面積承受很大的壓力，當壓力在模具內(nèi)的

21、合成應力 超過模具鋼的許用應力（一般為 20002500MPa）時，模具就容易破壞或降低 模具使用壽命。因此，對于各種材料都有一個許用變形程度。即對于不同的 擠壓材料在不同的工藝參數(shù)條件下，應按同一許用單位擠壓力來決定其冷擠 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 壓變形程度，這就是等壓原則。 2.2.4 確定擠壓件的基本數(shù)據(jù) （1）擠壓件的體積； 3 V12616mm 擠壓件 （2）坯料規(guī)格； 0 D =20mm 0 H =40.2mm 2.2.5 確定擠壓次數(shù) 在上述的計算變形公式中得到：再按照擠壓次數(shù)確定方案得知 f f 許 可以進行一次性擠壓成型。然而為了有利于卸件，使凸模不易折斷，提高模 具

22、使用壽命和改善加工工藝，根據(jù)初始坯料經(jīng)受正擠壓，擠壓一次；由于螺 釘?shù)念^部變形量很大，不能夠一次成形，考慮到模具的強度和設備噸位，頭 部分兩次成形；螺釘頭部先聚料和六邊形部分成形，各擠壓一次，共擠壓的 次數(shù)是 3 次。 2.2.6 工序設計 變形工序的設計是否合理，應看擠出零件的質(zhì)量是否合格以及模具使用 壽命長短。從生產(chǎn)的角度來看，工序越少越好，最好一次擠成，這樣可減少 附加的中間工序。但有時采用一次成形，會出現(xiàn)擠壓件開裂或模具過早地損 壞。究竟設計幾道擠壓工序合理，應根據(jù)零件形狀、尺寸不同，所用材料性 能不一樣，變形程度大小、零件質(zhì)量要求和現(xiàn)有設備綜合考慮。綜上所述， 在擬定工藝方案時，即要

23、考慮技術上的可能性和先進性，又要注重經(jīng)濟效益。 為此，在設計工藝方案時，應該擬定兩個或兩個以上的工藝方案，然后 對這些方案進行經(jīng)濟效益、技術可行性和先進性分析，以便得出最佳方案。 在選定最佳方案后，進行擠壓件圖設計，確定毛坯尺寸和形狀，設計變形工 序的尺寸。當然要做到這一步，應擬定的工藝方案進行大致的計算，才能將 各種方案的主要指標進行比較，才能選出最佳方案。 在此依照上述理念，對本次冷擠壓工序數(shù)目進行確定。 依據(jù)螺釘?shù)男螤畛叽缬嬎闫淇傋冃纬潭?，得出其應變不超過一次冷擠壓 工序的許用應變，從這一點考慮該零件可以一次擠壓成形。然而為了利于卸 件，使凸模不易折斷，提高模具使用壽命和改善加工工藝，在

24、生產(chǎn)中采用三 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 次擠壓成形方案。另外在擠壓成形前，坯料準備階段還要進行一次整平。具 體有以下幾道工序： （1） 制坯工序設計 擠壓是一種高效率工藝，特別是對于大批量零件的生產(chǎn)，一旦采用冷擠 壓方法投產(chǎn)，那么擠壓前毛坯的下料，對實際生產(chǎn)來講具有重要意義。 目前原材料一般采用棒料、板料、線料及管材等，而多數(shù)采用棒料。在 此選為棒料。而棒料一般采用切削下料或剪切下料。由于棒材用切削下料， 材料利用率可達 70%-90%,而用剪切下料，材料利用率可達 95%-100%。故從 材料利用率上考慮，棒料冷態(tài)剪切是生產(chǎn)毛坯方法中最迅速和最便宜的一種， 其中包括全封閉式截切模和半封

25、閉式截切模。它們常常用于生產(chǎn)中小尺寸直 徑的毛坯,它具有以下一些優(yōu)點：1.剪切斷面質(zhì)量好，2.廢料損失小，3.生產(chǎn)效 率高.但相比較而言前者截切端面質(zhì)量好一點，故在此采用全封閉式截切模。 用截切模制備坯料，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，但截斷面比較粗糙， 端面與中心軸線不能保持垂直，有一定的斜度，尤其是半封閉截切模，這種 情況尤為嚴重。因此坯料在截切后，一般用鐓平模將坯料端面壓平并校形后 再進行擠壓。 （下料由于H0D0=40.220=2.010.8 故選用剪切下料 即采用全封閉式截切模來剪切下料；） 綜上所述，得出： 1.原料采用棒料； 2.采用全封閉式截切模來剪切下料； 3.制坯工序包括：剪切

26、下料鐓平校形。 （2）預成形工序設計 預成形工序是指得到半成品冷擠壓件的工序，它主要是進行材料體積變 形量的分配，為成品冷擠壓件作形狀和尺寸方面的準備。它對冷擠壓工藝的 成敗和冷擠壓件的質(zhì)量以及尺寸精度都有重要的影響。 確定預成形工序半成品的形狀和尺寸，主要是要符合金屬變形的規(guī)律和 冷擠壓變形的具體要求。要求如下： A預成形工序半成品的設計，應該最大限度地滿足工藝和質(zhì)量要求。 B選擇預成形工序半成品形狀時，要保證其在變形過程中與模壁之間的 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 接觸面最大。 C在確定半成品的形狀與尺寸時，應該考慮冷擠壓件局部成形的工藝需 要及所需要的材料儲備。 D采用多道工序擠壓錐形

27、件時，預成形工序半成品形狀不應與成品的錐 體形狀一致，而且一般是前者的錐形角要大些，這樣能使半成品放入凹模后 與模壁及模腔下部有一定空隙存在、使得在成形過程中成形力減小，最后又 能提高成形件錐體部分的表面質(zhì)量。 （3）終成形設計 終成形工序是將預成形產(chǎn)品最終一次性成形為所需成品的最終工序。在 這個工序里，將擠出帶有一定余量或沒有余量，符合擠壓件圖形狀、尺寸及 質(zhì)量要求的擠壓完成品。 終成形工序是按照擠壓件圖進行設計的。設計時除考慮擠壓件圖上形狀 和尺寸要求，滿足變形需要外，還應考慮預成形工件形狀及尺寸對它的影響 以及它們之間的配合關系。 （4）輔助工序設計 輔助工序設計是指除坯料準備和成形之外

28、的其他工序，如除油、酸洗、 退火、潤滑和機械加工等。接著將分別對這些工序講述一下： 1） 軟化處理 為了改善材料的冷擠壓性能和提高模具壽命，大部分材料在冷擠壓前需 要進行軟化處理。過去對軟化的要求，主要是降低材料的硬度，實際上材料 的顯微組織對擠壓性能的影響也是很重要的。 擠壓時，一般都在三向壓應力狀態(tài)下使金屬產(chǎn)生塑性變形，金屬流動十 分強烈，冷擠壓時變形抗力大，冷作硬化嚴重。因此，鋼質(zhì)坯料在冷擠壓前 必須進行軟化處理。其目的是降低材料的硬度，提高塑性，消除內(nèi)應力并得 到良好金相組織。 軟化處理有以下兩個方面的內(nèi)容： 坯料的軟化處理是為了降低強度和硬度，提高塑性，改善金相組織； 工序間的軟化熱

29、處理，主要是為了消除加工硬化和內(nèi)應力。 鋼材不同，所選用的軟化熱處理的方法也不同。一般碳的質(zhì)量分數(shù)在 0.3%以 下的碳鋼和合金鋼，多采用球化退火。等溫退火一般用在合金鋼，它比完全 退火的時間短，氧化部脫碳較輕，內(nèi)部組織和硬度分布較均勻。低溫退火只 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 能作為變形工序間的消除應力退火。固溶處理適用于奧氏體不銹鋼的軟化熱 處理。奧氏體型合金（例如 GH140）也可用淬火軟化。鋁、銅有色合金則有 的用淬火軟化，有的用退火軟化。此外，有時還要對冷擠壓后的成品進行適 當?shù)臒崽幚恚ɡ绮讳P鋼、黃銅件為防止開裂的熱處理） 。 常用冷擠壓鋼退火后的硬度要求見表 2-1 表 2-1

30、 常用冷擠壓鋼退火后的硬度要求 鋼號 bmax MPa max HB 鋼號 bmax MPa max HB 10 15 20 35 550 660 650 680 83 87 91 93 45 15Cr 35CrMo 710 680 700 95 93 95 對于鋼材來說，珠光體組織成為影響擠壓性能的重要因素，從降低冷擠 壓力來看，球化退火后，組織不僅硬度小，強度低，而且塑性較高，并隨著 鋼材中含碳量的增加顯得越明顯。對含碳量較高的材料，除了考慮到改善擠 壓性能外，也為改善擠壓后的加工性、熱處理質(zhì)量及力學性能，均應采用球 化退火。碳鋼的硬度與熱處理關系如圖 2.3 所示。 其中 1 表示正火（

31、片狀珠光體） ；2 表示退火（片狀珠光體） ；球化退火（球狀珠光體） 。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 圖 2.3 碳鋼硬度與熱處理的關系 碳素鋼和合金鋼的球化退火工藝規(guī)范如圖 2.4 所示。 圖 2.4 碳鋼和合金鋼熱處理規(guī)范 2）表面預處理及潤滑 冷擠壓前，應當對鋼坯料進行表面處理。至于在各變形工序之間是否要 重新進行表面處理，則應更具變形條件來決定。冷擠壓時，金屬材料會產(chǎn)生 強烈的塑性變形，單位擠壓力很大，特別是鋼的冷擠壓，最大的單位擠壓力 可達 2500MPa。在這么高的單位壓力下，如果沒有進行好表面預處理和良好的 潤滑是不行的。劇烈的冷擠壓變形后，在下一道冷擠壓工序前應當再進行磷

32、酸鹽與潤滑表面處理。但對于變形并不劇烈的拉延，壓底以及鐓粗等工序， 則不必在每道工序間都進行表面處理。表面處理的主要內(nèi)容有：去除表面缺 陷；清潔、去脂、清洗；去除表面氧化層；在坯料表面形成特殊的潤滑支承 層磷酸鹽處理和潤滑處理。其中前三項處理的目的是改善表面質(zhì)量，并 為以后的磷酸鹽與潤滑處理做好準備。 表面處理及潤滑的目的是除掉毛坯的缺陷，除掉氧化層與油污，便于潤 滑，從而減小摩擦，降低擠壓力。 如鋼在冷擠壓時，毛坯與模具的接觸壓力往往高達 2500Mpa，遠遠超過了 一般壓力加工的接觸壓力。在這種情況下，必需進行良好的潤滑，否者將嚴 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 重破壞零件的表面質(zhì)量，并使

33、模具很快地磨損，以致冷擠壓工藝無法實現(xiàn)。 如果將普通的潤滑劑直接涂在毛坯或模具表面上，則在擠壓過程中不能形成 連續(xù)的潤滑薄膜，不起潤滑作用。在毛坯表面上鍍銅、鍍鋅等，雖然能過解 決冷擠壓潤滑問題，但其成本較高，效果又不是非常讓人滿意。后來經(jīng)過研 究發(fā)現(xiàn)，能過牢固地黏附在一般金屬表面上的磷酸鹽薄膜可以作為潤滑劑的 支持層，使施加在經(jīng)磷化處理后的毛坯表面上的潤滑劑，在整個擠壓過程中 具有良好的潤滑效果。 黑色金屬冷擠壓時，其潤滑作用為： 降低冷擠壓時被擠壓零件與模具的摩擦力； 避免被擠壓材料表面與模具具有直接摩擦引起的黏結(jié)現(xiàn)象，提高擠壓 件表面質(zhì)量； 降低擠壓時變形力和變形功消耗； 提高模具壽命。

34、 黑色金屬毛坯表面的處理及潤滑，包括鋼的表面磷化處理（不銹鋼采用 草酸鹽處理）和磷化處理前的除油脂、清洗、清除氧化皮和磷化處理后的潤 滑。 針對本零件材料（為 45#） ，故而在此采用磷化處理。磷化就是在鋼毛坯 表面上生成一層不溶磷酸鹽薄膜。 磷化膜具有以下一些特性： 磷化膜是無機鹽，由細小片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，它成多孔狀態(tài)，對 潤滑劑有吸附作用，薄膜的厚度為 7-50 微米； 磷化膜與鋼表面結(jié)合很牢固，因為鋼表面轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。此結(jié)合 層具有一定塑性，在冷擠壓時能與鋼一起變形； 經(jīng)過表面磷化處理的鋼材，其力學性能，如硬度、韌性等沒有改 變，而耐磨性大大提高； 磷酸鹽處理層使變形金屬與模具隔開，避免

35、了他們之間直接接觸， 不會撕壞模腔表面，因而模具工作壽命得到提高； 磷化膜隨著模溫提高，性能也發(fā)生改變，只能短時間耐溫 400- 500，當溫度達到 500，由于磷酸鹽和氧化鐵的作用而變?yōu)楹?色，磷化膜黏結(jié)金屬的能力降低，溫度再升高時，磷化膜將要破 壞； 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 磷化膜不抗酸堿。 在擠壓時為了最大限度地減少毛坯與模具間的摩擦力，減少變形抗力和 變形功，提高模具的壽命，經(jīng)過磷化處理后的毛坯需要進行潤滑。目前國內(nèi) 各工廠常用潤滑劑有：硬脂酸納、肥皂、二硫化鉬、石墨機油或動物油等。 在此選為硬脂酸納。 2.2.7 工藝方案確定 根據(jù)上述分析，很容易知道冷擠壓過程中，零件變形過

36、兩次（即正擠壓 變形和鐓擠變形） 。根據(jù)這點我深入分析得出以下兩套方案： 一、方案的初步擬定 方案一：分四道工序成形出制件。 （1）初始坯料經(jīng)受正擠壓，成形的桿部直徑等于零件底端桿部直徑 。12mm （2）將成形的桿部以上的部分進行聚料。 （3）再將擠壓件的頭部進行鐓擠，鐓擠成六邊形形狀。 （4）機加工零件底端桿部的錐角。 方案二：分三道工序成形出制件。 （1）將初始坯料進行鐓平，鐓成直徑為 20mm，高為 40.2mm 的圓柱形坯 料。如圖（a）所示。 （2）將鐓平后的零件的下端進行正擠壓，擠壓出來的桿部直徑為 12mm，高為 78mm。如圖（b）所示。 (3)在將擠壓件的頭部先聚料后鐓擠成

37、六邊形，并形成底端桿部的錐角。 如圖（c）所示。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 圖（圖（a）鐓擠）鐓擠 圖（圖（b）預成形）預成形 圖（圖（c）終成形）終成形 圖 2.5 方案二 以上所繪制的圖為草圖，各工序中成形后的零件圖參見零件圖（a） 、零 件圖（b） 、零件圖（c） ，其對應的三維立體圖如圖 2.6 所示。 圖（圖（a）鐓擠）鐓擠 圖（圖（b）預成形）預成形 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 21 圖（圖（c）終成形）終成形 圖 2.6 各工序三維立體圖 三、兩種方案的比較與選擇 方案一中成形工序較多，且毛坯不規(guī)范，尺寸不精確，因此第一步不能 直接就進行正擠壓，而要將毛坯進行鐓平。方案一與后

38、一個方案相比，工藝 設計不合理。所以選擇方案二更合理。 2.2.8 各主要工序工作特點進一步分析 綜上所述，此零件所需主要工序如下：準備材料下料鐓平、校形 預成形退火與磷皂化終成形機加工滲碳淬火電鍍。各主要工序工 作特點如下： 準備材料 先前講述過，在此我們選擇的材料為棒料。 下料 考慮到剪切斷面質(zhì)量、廢料損失、生產(chǎn)效率這些方方面面，在此采用全 封閉式截切模來剪切下料。 鐓平 下料完畢后，由于截斷面比較粗糙，端面與中心軸線不能保持垂直，有 一定的斜度，尤其是半封閉截切模，這種情況尤為嚴重。因此坯料在截切后， 一般用鐓平模將坯料端面壓平并校形后再進行擠壓。 在此要確定毛坯的相關尺寸，其具體尺寸如

39、圖 2.7 所示； 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 22 圖 2.7 鐓擠零件圖 預成形 為了最終能夠獲得所需精度的零件，在成形過程中一般不采用一次性成形 而獲得零件，實際中為獲得高精度零件，中間都要增加一道工序，盡管有時一 次性成形的變形程度小于許用變形常數(shù)。這樣可以在毛坯與最終成形之間有一 過渡成形過程，以便于獲得滿足我們所需冷擠壓樣品。 在此要確定毛坯的相關尺寸，其具體尺寸如圖 2.8 所示 圖 2.8 預成形零件圖 退火與磷化處理 由于工件經(jīng)過鐓平、預成形之后，其內(nèi)部晶粒被擠壓拉長而成細長晶粒， 形成纖維組織。變形程度愈大，晶粒擠得愈長，細長晶粒要再變形所需變形 力更大，因而冷擠壓后金屬得到

40、強化。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 23 由于擠壓是三向壓應力狀態(tài)，經(jīng)過擠壓后金屬材料組織結(jié)構(gòu)更加致密， 微小的氣孔、縮松和微裂被壓合了，使金屬進一步強化。從而這時金屬已不 適合于再次冷擠壓，為了取得較好的冷擠壓性能，一般采用等溫退火或球化 退火，本工序要注意保護工件以防氧化脫碳，應使用真空爐退火、或用普通 爐子加保護罐的方式加熱退火。最后磷化處理 終成形 在之前工序的基礎上，最終將零件冷擠壓成所需形狀，這就是所謂的終 成形。 在此要確定毛坯的相關尺寸，其具體尺寸如圖 2.9 所示。 圖 2.9 終成形零件圖 機加工、滲碳淬火、電鍍 為了獲得所需產(chǎn)品，并滿足各項精度要求以及形狀，在終成形之后，零

41、 件要經(jīng)過機加工、滲碳淬火、電鍍處理。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 24 第三章第三章 壓力設備選擇壓力設備選擇 3.1 各主要工序所需鐓擠力 下料：材料 45#鋼，坯料直徑，熱處理硬度小于 170HB。20mm 2 450410mmN b 下料工作力 222 1 410()(10)()128740PN mmmmN 整平：凸模工作力 2 2 1.3 1 4 500 b PKznAN mm 22 10816400mmN （注：由于凸模是用來擠壓毛坯的，所以它的抗拉強度一定要大于毛坯的 b 抗拉強度值，在此取為 500。 ） 2 450410mmN 2 mmN 式中 K安全系數(shù)，一般取 1.3； z

42、模具形狀系數(shù)，z=1； n變形程度系數(shù)，n=4；見表 3-1 A凸模工作面積，; 2 0 D A=() 2 表 3-1 變形程度系數(shù) 擠壓方式變形程度 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 25 f 40% f 60% f 80% 正擠壓 反擠壓 3 4 4 5 5 6 預成形：與整平時相似，只是凸模工作面積對應的直徑變?yōu)?，?2mm 外材料硬度已上升至 180HB-200HB， 2 600mmN b 工作力約為 2 3 1.3 1 46006352684.75(N)P 終成形： 2 3 P1.3 1 3 600121058054.4N （注：n 在此取 n=3，由前面所述，再根據(jù)表 3.1 可得 n 取

43、 3。 ） f 2 44% 鐓擠變形的單位擠壓力p -2 2 2 -2 D p10 H 124 =600(1+0.07) 10 MPa 38.4 =6.4MPa 1 （1+） 3 式中 自由鐓擠的單位擠壓力，；pMPa 擠壓材料變形抗力，；（由上可知）MPa 摩擦因數(shù)，有下表 3-2 可知取；0.07 鐓擠后的直徑，mm（由擠壓零件圖可知） ； 2 D 鐓擠后的高度，mm（由擠壓零件圖可知） ； 2 H 表 3-2 鐓擠鋼質(zhì)擠壓件時不同潤滑狀態(tài)的摩擦因數(shù) 潤滑劑摩擦因數(shù)潤滑劑摩擦因數(shù) 磷化處理+皂化 石墨+機油 0.060.08 0.08 0.10 二硫化鉬+機油 礦物油 0.07 0.08

44、0.120.14 3.2 主要設備選用 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 26 下料采用 J21-63 沖床，整平、預成形均可采用 JA88-160A 專用擠壓機， 終成形采用 J88-400 專用擠壓機。 第四章第四章 模具設計模具設計 冷擠壓是在常溫下對金屬材料進行塑性變形，其單位擠壓力相當大，同 時由于金屬材料的激烈流動所產(chǎn)生的熱效應可使模具工作部分溫度高達 200 以上，加上劇烈的磨損和反復作用的載荷，模具工作條件相當惡劣。因此冷 擠壓模具應具有以下特點： 模具應有足夠的強度和剛度，要在冷熱交變應力下正常工作 模具工作部分零件材料應具有高強度、高硬度、搞耐磨性，并有一定 的韌性。 凸、凹模幾何

45、形狀應合理，過渡處盡量用較大的光滑圓弧過渡，避免 應力集中 模具易損部分應更換方便，對不同的擠壓里零件要有互換性和通用性。 為提高工作部分強度，凹模一般采用預應力組合形式，凸模有時也采 用組合形式。 模具工作部分零件與上下模板之間一定要設置厚實的淬硬壓力墊板， 以擴大承載面積減小上下模板的單位壓力，以防止壓壞上下模板。 上下模板采用中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板制成，應有足夠的厚度，以 保證模板具有較高的強度和剛度。 模架能牢固的安裝在壓力機上。 制造簡單，成本費用低。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 27 坯料放置容易，定位準確，在大量生產(chǎn)時有可能采用半自動或全自動 送料。 在設計模具時要知道模具到底有

46、哪幾部分組成，典型的冷擠壓模具有以 下幾個部分組成： 工作部分，如凸模、凹模、頂出桿等。 傳力部分，如上、下壓力板。 頂出部分，如頂桿、反拉桿、頂板等。 卸料部分，如卸料板、卸料環(huán)、彈簧等。 導向部分，如導柱、導套、導板、導筒等。 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?擠壓成形的過程中，擠壓設備通過擠壓模具對擠壓坯料施加擠壓力使其 變形，而被擠壓材料對模具施以反作用力以反抗變形，如果模具的承載能力 大于擠壓力，就可以順利地擠出工件，如果模具的承載能力小于擠壓力，將 使模具損壞。為了使擠壓能夠順利進行，必須合理的設計擠壓工藝；合理地 選擇擠壓模具結(jié)構(gòu)；設法降低擠壓工藝力

47、，提高模具的承載能力。 擠壓模具設計時應考慮的主要問題見表 4-1。 表 4-1 擠壓模具設計時應考慮的主要問題 序號主要問題 1 擠壓件的使用條件，如受力情況（力的大小及靜、動、交變、沖擊 等性質(zhì)） 、工作溫度、工作環(huán)境等 2 擠壓件的性能要求，如強度、硬度、沖擊韌性、金相組織等 3 擠壓件的結(jié)構(gòu)狀況，脫模是否有困難 4 擠壓件的精度要求，如尺寸精度位置和形狀等 5 擠壓件的生產(chǎn)量，如批量及長遠的需要情況 4.1 冷擠壓模具設計要求 冷擠壓時單位單位擠壓力較大，必須慎重考慮模具結(jié)構(gòu)的設計、材料的 選擇、制造工藝及熱處理等問題。與一般的冷擠壓模具相比，冷擠壓模具工 作部分（凸、凹模等）材料的選

48、擇應更為嚴格。模具工作部分應盡量采用光 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 28 滑的圓角過渡，防止由于大小直徑劇烈變化，造成應力集中而損壞模具，在 設計鋼質(zhì)擠壓件冷擠壓模具時更應特別注意。冷擠壓模具應當符合的一般要 求見表 4-2。 表 4-2 冷擠壓模具應當符合的一般要求 序號要求 1 凸、凹模等工作部分應當有較高的強度與較長的使用壽命 2 凸、凹模等工作部分能簡捷而可靠地固定在模架上 3 凸、凹模等工作部分與上下模座之間的支撐面積應當足夠大，以減小 上下模座上的單位擠壓力。并應有足夠厚度的中碳鋼淬硬墊板，以保 證模具的剛性 4 上下模座必須采用足夠厚度的中碳鋼制造，不能用鑄鐵制造 5 模具的易損部

49、分拆換方便 6 坯料放置容易，定位準確，在大量生產(chǎn)時有可能采用半自動或全自動 送料 7 擠成的工件可以方便地取出 8 模架能牢固地安裝在壓力機上 9 制造簡單，成本費用低 10 保證操作工人的安全 4.2 凸模設計依據(jù) 凸模設計時要認真研究使用中凸模所受應力的大小和性質(zhì)，以及當使用 細長凸模時，可能出現(xiàn)的失穩(wěn)問題。造成失穩(wěn)的因素有模具或擠壓設備本身 的對中精度；擠壓操作上的問題，例如凸模松動、初始對中不好、使用坯料 上下斷面不平行等。凸模長徑比也影響凸模的穩(wěn)定性，例如，用模具鋼凸模 擠壓鋼質(zhì)零件時，長徑比應不大于 3。 正確選擇凸模工作部分尺寸和形狀，可以降低擠壓力，有利于擠壓時金屬 的流動成

50、形，同時保證模具有較高的壽命。實踐證明，工具鋼和硬質(zhì)合金鋼 材料凸模擠壓時的成形壓力不應超過 2400MPa，如果超過極限值，則要減小變 形程度或者降低模具壽命要求。 凸模的長度尺寸 凸模的長度尺寸包括夾持部分、導向部分和凸模的全長尺寸。一般根據(jù)凸 模受力情況和模具的結(jié)構(gòu)需要而確定，可有經(jīng)驗公式可得。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 29 圖示 4.1 凸模長度的確定 12 L=H +H +H 式中凸模長度；L 凸模固定套厚度； 1 H 凸模進入模腔的深度； 2 H 考慮到磨損、調(diào)整和安全因數(shù)附加的數(shù)值，一般取 1015mm。H: 正實心件正擠壓凸模如下圖 4.2 的帶錐柄的凸模所示。 正實心件正擠

51、壓凸模的設計尺寸如下表 4-3 所示。 圖示 4.2實心件正擠壓凸模 表 4-3 實心件正擠壓凸模的設計尺寸 符號名稱經(jīng)驗數(shù)據(jù) 4 d 3 h 模柄直徑 模柄厚度 1.31.5d（） 4 d 2 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 30 d3 2 h r 夾持部分直徑 夾持部分高度 錐角 1.3d 3 d 2 5 15 4.3 冷擠壓組合凹模設計依據(jù) 為了提高凹模強度，防止縱向裂紋產(chǎn)生，生產(chǎn)中普遍使用預應力組合凹模。 預應力組合凹模通過外套對內(nèi)圈施加預應力，使冷擠壓所引起的切向拉應力 被預壓時產(chǎn)生的切向壓應力部分或全部抵消，從而提高了模具的強度。通常， 三層組合凹模的強度是整體式凹模強度的 1.8 倍，

52、兩層組合凹模的強度是整 體式凹模的 1.3 倍。 預應力組合凹模僅內(nèi)圈采用高級工具鋼，中、外圈可采用一般材料，從 而節(jié)省了昂貴的模具材料。由于其凹模尺寸較整體模減少，因此提高了模具 熱處理質(zhì)量。凹模損壞后，不必調(diào)換外圈，節(jié)省了材料和加工費用。但組合 凹模的加工面多，壓合工藝要求較高。因此，組合凹模只在單位擠壓力較大， 用整體式凹模強度不夠時采用。冷擠壓組合凹模設計的三種組合形式見圖 4.3 所示，其設計依據(jù)件表 4-4 所示。 （a） 整體式 （b） 兩層組合式 （c） 三層組合式 圖 4.3 冷擠壓凹模的三種形式 表 4-4 冷擠壓凹模的設計依據(jù) 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 31 項目說明 層

53、數(shù)選擇 凹模的層數(shù)按單位擠壓力 p 確定，p1100MPa 時，采用整體 凹?！緢D示(a)】;1100 p140 時，采用兩層式組合MPaMPa 凹?！緢D示(b)】; 1400 p2500 采用三層式組合凹MPaMPa 【圖示(c)】. 組合凹模各圈 尺寸 整體式凹模的外徑應為內(nèi)徑的 4-6 倍，即 d2=（4-6）d1.兩層組 合凹模各圈尺寸。兩層 組合凹模各圈尺寸的確定見下表，三層 組合凹模各圈尺寸同樣參考下表。 工作時各層過 盈值的變化及 修正量 擠壓過程中，模具溫升較大，使得組合凹模的內(nèi)外層溫度梯 度較大，從而使內(nèi)層凹模各圈尺寸與外層預應力圈的熱脹存在 差別，使過盈量比設計值增大，所以

54、需要修正。設內(nèi)層與外層 的平均溫差為 0，內(nèi)層凹模的外徑為 d，模具材料線脹系數(shù) 為 ，則過盈量的修正值 Aa=d0(mm). 過盈值的公差 配合直徑 d2、d3 處的加工精度將直接影響對內(nèi)層凹模的預壓應 力，即影響組合凹模的強度，因此應盡可能提高其精度。加工 誤差分為各層的內(nèi)外徑誤差與形狀誤差。內(nèi)外徑的公差應為設 計過盈量的+10%、-5%以下形狀公差應取內(nèi)外徑公差的 30%- 50% 以下。 預應力組合凹 模的裝配 預應力組合凹模的預應力是通過預應力圈與凹模的配合得到的。 永久性配合可加熱外圈或冷卻內(nèi)去圈進行裝配?？芍脫Q的凹模 芯通常用錐形配合面并涂以二硫化鉬潤滑劑后進行機械加壓裝 配。常

55、用的裝配錐度是 0.51。裝配時要使對應的兩個接觸 面之間緊密貼合。也可以將第一個預應力圈用錐度壓力配合， 而第二個預應力圈（外圈）用縮緊配合。 預應力圈的材 料 預應力圈的材料必須具有足夠的強度、韌性和淬透性，且材料 的回火溫度高。內(nèi)外圈采用加熱壓合工藝時，預應力圈的回火 溫度必須高于壓合需要的加熱溫度。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 32 二層組合凹模設計 見表 4-5 表 4-5 二層組合凹模的設計 mm 設計步驟 兩層組合凹模各圈尺寸的確定：， 13 64dd 根據(jù)與的關系可在表 4-6 中查得與的 3 d 1 d 2 d 1 d 關系，從而計算出的數(shù)值。其壓合量，可由 2 d 表 4-7

56、 查得系數(shù)，然后計算處的徑向過盈 2 2 d 量，即，再計算處的軸向壓合量， 222 d 2 d 即。一般取，所以tan2 22 C2 22 23.19C 圖示參數(shù)說明 凹模內(nèi)徑（擠 1 d 壓件最大外徑） （4-6） 3 d 1 d （斜度可以2 向上，也可以向下） 處的軸向 2 C 2 d 壓合量，= 2 C 2 2 d 二層組合凹模壓合 處軸向壓合 2 2 d 系數(shù) 內(nèi)層： 5CrNiMo、35C rMoA 外層： 5CrNiMo、35C rMoA、40Cr、 45 預應力圈淬火 硬度： 中層為 42- 44HRC，外層 為 38-40HRC 反復使用條件 下的預應力圈 應進行 200

57、安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 33 處的軸向 2 2 d 過盈量， 222 d 處的徑向 2 2 d 過盈系數(shù) 的低溫回火， 以消除內(nèi)應力 表 4-6 二層組合凹模設計參數(shù) 3 d 2 d 2 2 4 1 d1.8 1 d0.160.0083 5 1 d2.0 1 d0.1630.0085 6 1 d2.2 1 d0.1660.0088 三層組合凹模設計 見表 4-7 表 4-7 三層組合凹模的設計 mm 設計步驟 三層組合凹模各圈尺寸的確定：，根據(jù) 14 64dd 與的關系可在表 4-8 中查得與、的關系，從 4 d 1 d 2 d 1 d 3 d 而計算出、和的數(shù)值。其壓合量，也可由表 4-8

58、 查 2 d 3 d 得系數(shù)、，然后計算和處的徑向過盈量，即 2 3 2 d 3 d 、。仍取 222 d 333 d2 圖示參數(shù)說明 凹模內(nèi)徑（擠壓件 1 d 最大外徑） 預應力圈的材 料必須具有足 夠的強度與韌 表 5.1-4 二層組合凹模設計參數(shù)數(shù) 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 34 （4-6） 4 d 1 d （斜度可以向上，2 也可以向下） 處的軸向壓合 2 C 2 d 量，= 2 C 2 2 d 處軸向壓合系數(shù) 2 2 d 處的軸向過盈 2 2 d 量， 222 d 處的徑向過盈 2 2 d 系數(shù) -處的軸向壓合量， 3 C 3 d 333 dC 處的徑向過盈量， 3 3 d 333

59、d -處的徑向過盈系 3 3 d 數(shù) 三層組合凹模壓合 式中， 見表 4- 2 d 3 d 2 3 2 3 8 性：中層為 5CrNiMo、40Cr 、35CrMoA、30 CrMnSiA 外層為 5CrNiMo、35Cr MoA、40Cr、45 預應力圈硬度： 中層為 42- 44HRC，外層為 38-40HRC 反復使用條件 下的預應力圈 應進行 200的 低溫回火，以 消除內(nèi)應力 表 4-8 三層組合凹模設計參數(shù) 4 d 2 d 3 d 2 2 3 3 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)論文 35 4 1 d1.55 1 d2.45 1 d0.2040.0060.120.006 5 1 d1.7 1

60、d2.9 1 d0.200.0050.090.0045 6 1 d1.8 1 d3.25 1 d0.1950.0020.0720.0038 表 4-9 組合凹模徑向過盈系數(shù)的經(jīng)驗值 凹模材料 2 3 硬質(zhì)合金0.00450.0065:0.0040.006: 合金模具鋼0.0030.006:0.0040.008: 4.4 凸模設計 4.4.1 鐓平凸模設計 根據(jù)上述表格，可對凸模進行設計，進行尺寸計算： ； 4 d(1.31.5)d=1.5 20=30mm ； 3 d1.3 =1.3 20=26mmd ； 3 4 d 30 h15mm 22 ； 3 2 d 26 hmm13mm 22 ； 1 R