薄壁深孔錐形件成形工藝及模具-

1、薄壁深孔錐形件成形工藝及模具湖南紡織高等專科學校(湖南湘潭411104劉兆紅摘要針對鋼質(zhì)薄壁深孔錐形件成形復雜、難度大的特點,通過優(yōu)化成形工藝及模具設計,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,提高了生產(chǎn)率。關鍵詞薄壁錐形件成形工藝拉伸模1引言薄壁深孔錐形件如圖1所示,材料為10鋼,壁厚1mm,孔深達100mm,技術要求規(guī)定其壁厚差小于0 1mm,壁的內(nèi)外表面光滑無微紋。原采用冷擠壓后車外圓工藝,材料利用率低,效率低,壁厚不均勻,合格率僅90%左右,難以滿足大批量生產(chǎn)需要。改用冷擠壓后兩次變薄拉伸成形工藝,雖提高了生產(chǎn)率,但由于薄壁孔深,變薄拉伸后口部又有較大加工量,口部壁厚差超差大,口部拉裂現(xiàn)象嚴重,卸料不方便,產(chǎn)

2、品合格率不到80%。通過優(yōu)化成形工藝及改進模具設計,提高擠壓模導向精度,控制擠壓件壁厚精度,采用雙模拉伸帶擠口工藝取代多次變薄拉伸,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,節(jié)約了原材料,降低了成本,提高了生產(chǎn)率,減少了加工工序,完全實現(xiàn)了零件加工以成形工藝取代車削加工。圖1錐形零件2工藝設計2 1工藝方案的制訂工藝方案的制訂對產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本起著舉足輕重的作用。該零件成形工藝有以下3種方案:下料!冷擠壓!正擠壓收稿日期:1996年12月6日!切口!正擠壓!切口;#下料!冷擠壓!變薄拉伸!切口;下料!冷擠壓!拉伸擠口。從上述3種方案比較可知,采用雙模拉伸帶擠口工藝,即第種方案較好。因此其成形工藝確定為(圖2所示

3、:下料!退火!磷化皂化!校正壓凹!退火!磷化、皂化!冷擠壓!磷化、皂化!拉伸擠口!檢驗。2 2設備的選用由于該零件為大批量生產(chǎn),采用臥式肘桿擠壓機擠壓、拉伸,從生產(chǎn)周期、設備投資、自動化程度、生產(chǎn)率、勞動強度考慮都是最佳選擇。雖然臥式肘桿擠壓機主要用于冷擠壓牙膏管等有色金屬低強度產(chǎn)品生產(chǎn)。生產(chǎn)證明,通過改進模具設計完全可以解決因臥式肘桿擠壓機上擠壓模剛性差、強度低給較高強度合金冷擠壓造成困難的技術難題。擠壓力按資料1公式:P=q A得P= 1.61%106N。根據(jù)擠壓力選用JA88_200型臥式肘桿擠壓機。由于JA88_200型臥式肘擠壓機具有行程長、閉合高度大、行程次數(shù)多等特點,對長薄壁零件

4、拉伸有利。因此拉伸擠口工藝采用JA88_200臥式肘桿擠壓機合適。2 3工藝重點(1盡可能減少坯料與凹模下方接觸給冷擠壓造成的不利影響,保證擠壓坯料的外形尺寸精度和形位公差。(2變薄拉伸難以明顯提高薄壁的壁厚精度。試驗證明,坯料經(jīng)冷擠壓后必須控制擠壓件壁厚差在0 15mm 以內(nèi)才能保證拉伸后壁圖2成形工藝厚精度。(3由于冷擠壓模剛性較差,必須保證坯料在冷擠壓過程中有良好的軟化與潤滑。2 4擠壓坯料的制取擠壓坯料采用 38mm棒料冷拔成 37-0.10mm棒材后切成圓餅,經(jīng)校正壓凹拔尖(見圖3。由于采用復合擠壓,大大減少了擠壓力。這樣,既保證了坯料尺寸精度和形位公差,又利于擠壓凸模對準中心,減輕

5、沖擊載荷,同時貯存潤滑劑,提高擠壓件內(nèi)外表面質(zhì)量及模具壽命。圖3擠壓坯料過程2 5坯料的軟化與潤滑坯料的軟化采用完全退火,可獲得較佳的成形效果。擠壓坯料潤滑采用磷化、皂化后涂蓖麻油,可顯著提高擠壓凸模壽命。拉伸擠口可直接采用磷化、皂化而不涂蓖麻油。3模具設計該零件成形由校正模、擠壓模、拉伸擠口模完成。其中校正模和擠壓模工作原理相同,且使用同1副模架,只需更換凸、凹模即可,下面介紹擠壓模、拉伸擠口模。3 1擠壓模設計擠壓模如圖4所示,凸模由導向套導向,保證了擠壓件壁厚精度,產(chǎn)品合格率達98%以上,為保證后續(xù)拉伸擠口工序的壁厚精度打下了基礎。擠壓模設計要點如下:(1采用凸模導向,凸模1、導向套2、

6、組合凹模3三者同軸度精度高。導向套2與凸模1采用H7/h6導向配合,導向套2與組合凹模3采用H7/h6配合,組合凹模3、凹模墊板5、墊板7與模套6采用H8/h8配合,頂桿4與凹模墊板5采用H8/h8配合,保證了擠壓件壁厚精度。(2改善頂桿4與墊板1的受力情況,提高了頂桿與墊板承載能力和壽命。3 2拉伸擠口模設計拉伸擠口模見圖5,采用雙模拉伸帶擠口工藝,坯料經(jīng)過凹模4, 被拉伸至凸模擠口臺1引言汽車電機葉輪轉(zhuǎn)速高,平衡要求嚴格,以前常采用鑄造工藝來制造葉輪,工藝難度大,零件合格率低?，F(xiàn)采用沖壓工藝制造該葉輪,提高了葉輪精度,并能保證其平衡性要求,獲得了較好的經(jīng)濟效益。2葉輪沖壓工藝分析葉輪尺寸結

7、構如圖1所示,材料Q235,厚度1 6mm,工作轉(zhuǎn)速14000r/min,沖切表面粗糙度值Ra &3 2 m 。另外,葉輪上12條加強筋不等分分布,且屬變薄成形,12片彎形葉片上又有兩條加強壓痕。由于對葉輪的平衡性能要求嚴格,所以模具制造精度也要求較高,收稿日期:1996年11月26日應保證12片葉片外形一致且分布均勻性誤差較小。因此,葉輪沖壓工藝難點是葉片及加強筋的位置精度和成形的均勻性,只有解決該工藝難點才能保證其平衡性要求。3工藝過程葉輪沖壓工藝過程為落料!壓包、沖孔!壓筋!沖中心孔、長孔!切邊!彎曲葉片。具體情況如下: 以條料邊為基準落料 16mm;#以外圓為基準壓包、沖孔,工藝圖見圖2;以兩小孔為基準壓筋,工藝圖見圖3;以兩小孔為基準沖中心孔、長孔,工藝圖見圖4;(以兩小孔為基準切邊,工藝圖見圖5;以中心孔及外形為基準彎曲葉片。4模具結構汽車電機葉輪的沖壓工藝及模具設計成都發(fā)動機公司(四川成都610067石俊華鄭蜜階以下約10mm,凹模2起拉伸帶擠口作用,擠下的料邊被刮模刮掉,從兩模中間掉下。采用雙模帶擠口工藝,保證了口部壁厚精度,消除了口部裂紋,減少了退火、切口工序,提高了內(nèi)外壁表面質(zhì)量及生產(chǎn)率。圖4擠壓模結構1 凸模2 導向套3 組