擠壓模具說(shuō)明書(shū)

1、1. 緒論1. 1 擠壓的定義及分類1. 1. 1 擠壓的定義擠壓是將擠壓模具裝在壓力機(jī)上，將金屬坯料放入模腔內(nèi)，利用壓力機(jī)的往返運(yùn)動(dòng)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度之下，迫使金屬在擠壓模的型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，從模腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。擠壓是在很強(qiáng)的三向應(yīng)力狀態(tài)下的成型的過(guò)程，因而允許很大的變形量，更適于低塑性材料的成型。顯然，擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成型零件的；在整個(gè)變形過(guò)程中，其材料的體積是保持不變的1。擠壓成型速度范圍很廣，它既可在專用擠壓機(jī)上進(jìn)行，也可在一般的機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、摩擦壓力機(jī)以及高速空氣錘上進(jìn)行。擠壓成型溫度

2、范圍也很廣，它既可在常溫、中溫下進(jìn)行，也可在高溫中進(jìn)行。根據(jù)制品形狀的要求，有各種與之相配的模具。擠壓模具是擠壓生產(chǎn)中最重要的工具，它的結(jié)構(gòu)形式、各部分尺寸、模具材料、模具的裝配形式等，對(duì)擠壓力、金屬流動(dòng)的均勻性、制品尺寸的穩(wěn)定性、制品表面質(zhì)量以及模具自身的使用壽命等都產(chǎn)生極大的影響2。1. 1. 2 擠壓的分類 （1）按毛坯加熱溫度的不同分類 1）冷擠壓 在室溫中對(duì)毛坯進(jìn)行擠壓。冷擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；采用冷擠壓法加工可以降低原材料消耗，材料的利用率高達(dá)70%90%4。在冷擠壓中，金屬材料處于三向不等的壓應(yīng)力作用下，擠壓后金屬材料的晶粒組織更加細(xì)小而密實(shí)；金屬流線不被切斷，而是沿著擠壓件輪廓

3、連續(xù)分布；同時(shí)，由于冷擠壓利用了金屬材料經(jīng)冷加工而產(chǎn)生的加工硬化的特性，使冷擠壓件的強(qiáng)度大為提高，從而提供了用低強(qiáng)度鋼代替高強(qiáng)度鋼的可能性3。此外，冷擠壓靠強(qiáng)大的壓力來(lái)熨平毛坯表面，因此可以獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度的冷擠壓件。冷擠壓模具與一般冷沖模相比，工作時(shí)所受的壓力大得多，因而在強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面的要求都較高。冷擠模不同于冷沖模的地方主要有： 凹模一般為組合式（凸模也常常用組合式）結(jié)構(gòu)； 上下模板更厚，材料選擇得更好，滿足模具的強(qiáng)度要求； 導(dǎo)柱直徑尺寸較大，滿足模具的剛度要求； 工作零件尾部位置均加有淬硬的墊板； 模具易損件的更換、拆卸更方便5。 從上述分析可以看出，冷擠壓加

4、工具有“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗”的特點(diǎn)，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很高的實(shí)用價(jià)值。目前，已在機(jī)械、儀表、電器、輕工、航宇、船舶、軍工等工業(yè)部門(mén)中得到較為廣泛的應(yīng)用，已成為金屬塑性成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。當(dāng)然，冷擠壓也有一些缺點(diǎn)，比如，單位擠壓力較大，模具使用壽命較短11。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具材料的開(kāi)發(fā)，模具結(jié)構(gòu)的合理化，缺點(diǎn)會(huì)被克服，優(yōu)越性會(huì)得到充分發(fā)揮。 2）溫?cái)D壓 將毛坯加熱到金屬再結(jié)晶溫度以下的某個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行擠壓。 3）熱擠壓 將毛坯加熱到金屬再結(jié)晶溫度以上的某個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行擠壓。 （1）按毛坯材料種類不同分類 1）有色金屬擠壓 被擠壓毛坯材料為有色金屬及

5、其合金。 2）黑色金屬擠壓 被擠壓毛坯材料為黑有色金屬及其合金6。1. 1. 3 擠壓基本方法根據(jù)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)方向與擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，常見(jiàn)的擠壓方法有：（1）正向擠壓法 正向擠壓是擠壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種方法，主要特點(diǎn)是擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向一致，即在擠壓時(shí)金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同。在擠壓過(guò)程中擠壓筒固定不動(dòng)，毛坯在擠壓軸壓力的作用下沿著擠壓筒內(nèi)壁發(fā)生激烈的摩擦并引起毛坯的溫度升高，同時(shí)毛坯沿著擠壓軸運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生流動(dòng)變形。正向擠壓又分為實(shí)心件正向擠壓和空心件正向擠壓。正擠壓生產(chǎn)的特點(diǎn)是：制品的尺寸范圍廣，靈活性大，自動(dòng)化簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用少，易分離殘料；但由于擠

6、壓過(guò)程中毛坯表面與擠壓筒內(nèi)壁的激烈摩擦，從而使擠壓力損失30%40%，同時(shí)，摩擦產(chǎn)生的溫度使毛坯的溫度不均勻，導(dǎo)致金屬流動(dòng)不均勻。為避免由于流動(dòng)不勻造成制品產(chǎn)生裂紋等缺陷必須降低擠壓速度，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，擠壓殘料較厚。（2）反向擠壓法反向擠壓法是針對(duì)正向擠壓法在擠壓過(guò)程中毛坯表面與擠壓筒內(nèi)壁的激烈摩擦的情況出現(xiàn)的另一種擠壓方法。主要特點(diǎn)是：擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向相反，即在擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，使擠壓過(guò)程中的毛坯表面與擠壓筒內(nèi)壁之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變了金屬在擠壓筒內(nèi)流動(dòng)的力學(xué)條件，減小了所需的擠壓力，降低了變形的不均勻性。反擠壓生產(chǎn)的特點(diǎn)是：可減小總擠壓力

7、的30%40%，適用于硬合金擠壓生產(chǎn)，金屬的流動(dòng)性較好，從而使擠壓制品的組織和性能均勻，但由于受到擠壓軸、擠壓模的限制，使擠壓制品的表面質(zhì)量欠佳，而且對(duì)毛坯表面質(zhì)量要求嚴(yán)格，分離殘料困難。由于受到設(shè)備條件及分離殘料困難等因素的限制，因而使其在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用受到很大限制，但近年來(lái)隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在實(shí)際生產(chǎn)在中反向擠壓又有新發(fā)展。（3）復(fù)合擠壓法 復(fù)合擠壓法將正向擠壓法和反向擠壓法的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，生產(chǎn)斷面形狀為圓形、方形、六角形、齒形、花瓣形的雙杯類和桿類擠壓件，也可以制造等斷面的不對(duì)稱擠壓件。復(fù)合擠壓法是在擠壓時(shí)使毛坯的一部分金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向相同，而另一部分

8、金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向相反，即在擠壓時(shí)金屬沿著凸模運(yùn)動(dòng)的方向和相反的方向同時(shí)流動(dòng)。（4）其他擠壓法1）減徑擠壓法它主要使毛坯斷面作輕度縮減。適用于制造在徑差不大的階梯軸類擠壓零件以及深孔薄壁杯形零件的休整工序。2）徑向擠壓法擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與擠壓軸的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向垂直。用該擠壓法可以制造十字軸類擠壓件，也可以制造花鍵軸的齒形部分以及直齒和小模數(shù)螺旋齒輪的齒形部分等。3）鐓擠復(fù)合擠壓法它是將局部鐓粗和擠壓結(jié)合在一起的加工方法，主要用于制造凸緣或粗腰形的桿類擠壓件8。1. 2 冷擠壓定義及特點(diǎn)1. 2. 1 冷擠壓定義 冷擠壓是利用金屬材料塑性變形的原

9、理，在室溫的條件下，將冷態(tài)的金屬毛坯放入裝在壓力機(jī)上的模具型腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬毛坯產(chǎn)生塑性流動(dòng)，通過(guò)凸模與凹模的間隙或凸模出口，擠出空心斷面比毛坯斷面要小的實(shí)心零件，可獲得所需一定形狀及尺寸，還具有較高力學(xué)性能擠壓件的工藝技術(shù)9。1. 2. 2 冷擠壓工藝特點(diǎn)1. 2. 2. 1 冷擠壓優(yōu)點(diǎn) 近年來(lái)，在機(jī)械制造工藝方面廣泛采用冷擠壓先進(jìn)技術(shù)，取得了顯著的成效。與其他制造方法相比，冷擠壓工藝已成為金屬塑性變形中的最先進(jìn)工藝之一，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很多顯著優(yōu)點(diǎn)。 （1） 顯著降低原材料消耗 （2） 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 （3） 可成形復(fù)雜形狀的零件 （4） 提高零件的力學(xué)性

10、能 （5） 可獲得較高尺寸精度及較小表面粗糙度值的零件 （6） 減少工序，縮短生產(chǎn)周期 （7） 減少設(shè)備投資 （8） 降低生產(chǎn)成本1. 2. 2. 2 冷擠壓缺點(diǎn) （1） 變形抗力高 （2） 模具壽命短 （3） 對(duì)毛坯要求較高（4） 對(duì)冷擠壓設(shè)備要求高91. 3 冷擠壓工藝應(yīng)用范圍綜上所述，冷擠壓加工方法是一種“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本”的先進(jìn)工藝，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很高的應(yīng)用價(jià)值。目前冷擠壓技術(shù)已在我國(guó)汽車(chē)、摩托車(chē)、儀表、電信器材、輕工、建筑、宇航、船舶、軍工、及五金等工業(yè)部門(mén)中獲得了廣泛的應(yīng)用。已成為金屬塑性成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。 冷擠壓作為一種少無(wú)切削的新工藝，已成為

11、先進(jìn)制造技術(shù)中極具特色的一個(gè)門(mén)類。冷擠壓加工的缺點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)相比是次要的，是相對(duì)于當(dāng)前技術(shù)條件而言的，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，模具鋼新材料的研究開(kāi)發(fā)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理化，缺點(diǎn)問(wèn)題會(huì)被解決，優(yōu)越性將會(huì)得到充分發(fā)揮。因此，可以預(yù)見(jiàn)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)已跨入21世紀(jì)，并加入WTO組織及參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的情況下，這種先進(jìn)的金屬塑性成形加工工藝將會(huì)起到更大的作用，在各個(gè)行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用9。2. 材料分析2. 1 材料化學(xué)成分及機(jī)械性能材料：20鋼各化學(xué)成份含量12元素含量碳（C ）0.170.24硅（Si）0.170.37錳（Mn）0.350.65磷（P ）0.04硫（S ）0.04鉻（Cr）0.2

12、5鎳（Ni）0.25材料機(jī)械性能12屈服極限s（兆帕）強(qiáng)度極限b延伸率（%）斷面收縮率（%）23039042028553. 工藝方案的制定3. 1 零件工藝性分析 氣門(mén)頂桿用于發(fā)動(dòng)機(jī)，受拉、壓、剪、扭、彎和沖擊等多種載荷作用，要求其具有較高的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。采用切削加工，不僅浪費(fèi)大量的金屬，而且由于零件材料為20鋼，強(qiáng)度高，切削性差，所以生產(chǎn)效率低。而采用冷擠壓加工，可節(jié)省金屬，提高生產(chǎn)率，而且還可提高零件的強(qiáng)度和尺寸精度，適于冷擠壓工藝。而且設(shè)計(jì)的零件圖如圖3-1所示：圖3-13. 2 冷擠壓工藝方案的制定3.2.1 毛坯尺寸的確定 考慮到擠壓件頂端不平齊。應(yīng)在工件頂端留出修邊余量h ，

13、取h =4，氣門(mén)頂桿擠壓件如圖2所示。毛坯的形狀及尺寸對(duì)模具壽命及冷擠壓件纖維方向的改善有很大影響。根據(jù)氣門(mén)頂桿的形狀特點(diǎn)，同時(shí)考慮到便于毛坯的定位和成形，決定選用圓柱形毛坯。擠壓件毛坯體積是根據(jù)制件體積與毛坯體積相等的原則計(jì)算的。計(jì)算毛坯體積Vp得： Vp=×(262)²×51×(202)²×(513.82.7)×(23.52)²×27=11 926³ 為了便于將毛坯放入凹模型腔內(nèi)，同時(shí)考慮到減少模具的磨損，提高零件的表面質(zhì)量，一般毛坯外徑D 應(yīng)比凹模型腔尺寸D 小，對(duì)于反擠壓件，毛坯尺寸應(yīng)比

14、凹模型腔尺寸小0.05m 左右。由此可得毛坯外徑D。： Dp=Dn0.05=260.05=2595 毛坯長(zhǎng)度lp為： lp=(4Vp)(Dp)= (4×11926)(×2595²)=2255經(jīng)試驗(yàn)，最后確定的毛坯實(shí)際尺寸為25.95×22.6，如圖3所示。圖3毛坯擠壓件 綜上所述，制定的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頂桿冷擠壓工序?yàn)椋?（1）制備毛坯； （2）退火處理； （3）毛坯表面處理：酸洗-磷化-皂化等； （4）反擠壓成形： （5）洗滌，切削加工。3. 3 冷擠壓經(jīng)濟(jì)效果分析 材料利用率由切削加工的42%提高到89%，并提高了零件強(qiáng)度，其中零件疲勞壽命提高了一倍，且模

15、具調(diào)整方便，生產(chǎn)率也提高了。4. 模具設(shè)計(jì)4. 1 擠壓模具設(shè)計(jì)基本要求 擠壓模具設(shè)計(jì)的基本要求，應(yīng)滿足以下條件：（1） 凹模工作部分應(yīng)有足夠高的強(qiáng)度和較長(zhǎng)的使用壽命；（2） 凹模工作部分能夠簡(jiǎn)潔可靠的固定在模架上；（3） 極易損壞部分拆卸方便；（4） 毛坯放置容易，定位準(zhǔn)確，在大量生產(chǎn)時(shí)可能采用半自動(dòng)或全自動(dòng)料；（5） 擠壓的工件可以方便的取出；（6） 制造簡(jiǎn)單，成本費(fèi)用低；（7） 保證操作人員的安全9。 4. 2 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的安全措施在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須周全的從各個(gè)不同角度考慮必要的安全措施，以確保人身安全和設(shè)備安全。模具結(jié)構(gòu)安全措施的一些基本要求如下：（1）模具的結(jié)構(gòu)不應(yīng)使操作者有不

16、安全感。在操作時(shí)，嚴(yán)禁向模具內(nèi)伸手。模具結(jié)構(gòu)應(yīng)以操作時(shí)不必將操作者身體的一部分進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)為原則。（2）模具要有足夠的強(qiáng)度。整個(gè)模具結(jié)構(gòu)的厚度不能過(guò)薄，受力部分厚度要大一些。（3）在設(shè)計(jì)模座時(shí)，應(yīng)考慮安裝螺釘?shù)牟劭壮叽纾卮蟮纳夏Ｗ蚓哂休^大的鋼性卸料板的模具，應(yīng)增加緊固螺釘。（4）對(duì)具有敞開(kāi)式活動(dòng)卸料板的模具，應(yīng)加保護(hù)板9。4. 3 擠壓模具整體設(shè)計(jì) 在高壓力作用下，為了保證擠壓模具的壽命，對(duì)模具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等方面的要求應(yīng)比一般沖壓模具高。該模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，來(lái)提高導(dǎo)向的精度。凸模用凸模固定板固定。由于擠壓時(shí)的擠壓力很大，為了防止由凸模和凹模傳來(lái)的高壓直接作用在上、下模座上，一般是在凸

17、模和模座之間，以及凹模和模座之間設(shè)置墊板，來(lái)分散壓力，起緩和作用。根據(jù)理論分析可知，壓力在板內(nèi)傳播是向外擴(kuò)大的，即墊板厚度增加，壓力面的傳遞直徑增大，傳遞的壓力減少。墊板是承受高壓的零件，要求有較高的強(qiáng)度和剛度。凹模通過(guò)預(yù)應(yīng)力圈固定在下模座上。為了防止擠壓件卡在凸模上，采用卸料板卸料，卸料板安裝在預(yù)應(yīng)力圈上，以便減少模板的橫向尺寸9。4. 4 冷擠壓模具設(shè)計(jì)的基本要求 冷擠壓時(shí)的單位擠壓力很大，可達(dá)到材料抗拉強(qiáng)度的46倍或更高，接近甚至超過(guò)先有模具材料的抗拉強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般金屬塑性加工時(shí)的單位壓力。冷擠壓時(shí)，單位擠壓力的大小主要受模具強(qiáng)度的限制，現(xiàn)在所用的冷擠壓模具的材料強(qiáng)度最高為25003

18、000MPa。超過(guò)此值，模具將要損壞，或者壽命很低，所以，當(dāng)計(jì)算的單位擠壓力超過(guò)模具材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就應(yīng)采取降低單位擠壓力的措施，如增加擠壓次數(shù)，減小每次的變形程度等。連續(xù)的擠壓操作可使金屬與模具剛烈摩擦，模具的溫度可升至200300°C,甚至更高。由此可知，冷擠壓模具的工作條件極其惡劣。因此，為了確保模具的正常工作和使用壽命，模具必須能夠耐靜態(tài)高壓，耐沖擊，經(jīng)得住工件和模具表面之間的摩擦，同時(shí)要耐疲勞。作用在模具上的壓力必須引導(dǎo)到壓力機(jī)工作臺(tái)面和壓力機(jī)機(jī)架上。雖然金屬在壓縮下發(fā)生塑性變形，但是模具中的工作應(yīng)力卻是一個(gè)復(fù)雜的抗張、抗壓和切應(yīng)力的聯(lián)合應(yīng)力。由于工作應(yīng)力很高，模具承載時(shí)

19、將會(huì)產(chǎn)生明顯的彈性變形。 考慮到這些因素的影響，對(duì)冷擠壓模具設(shè)計(jì)的基本要求如下。 1）保證模具在惡劣工作條件下工作，選用具有足夠強(qiáng)度和剛度、高的耐磨性材料，正確的加工方法和熱處理工藝規(guī)范。特別是模具的工作部分（凸模、凹模等），應(yīng)設(shè)計(jì)合理的幾何形狀，采用強(qiáng)韌度很好的材料； 2）模具工作部分能夠方便而可靠地固定在模架上，對(duì)中性要好； 3）對(duì)尺寸精度要求高的擠壓件，模具應(yīng)有良好而可靠的穩(wěn)定性和導(dǎo)向裝置； 4）模具具有方便而靈活的卸料和頂出裝置，易使零件取出； 5）模具的易損部分拆卸方便，在生產(chǎn)批量較大時(shí)要有互換性和通用性； 6）便于毛坯的放置和定位，在大批量上產(chǎn)中要有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，并配有自

20、動(dòng)送料裝置； 7）模架能牢固的安裝在壓力機(jī)上，具有必要的防護(hù)措施，保證操作工人的人身安全； 8）模具制造要簡(jiǎn)單，成本低廉9。4.5冷擠壓件的變形程度變形程度是反映冷擠壓時(shí)材料塑性變形量大小。冷擠壓時(shí)變形程度越大，變形抗力也越大，當(dāng)超過(guò)模具鋼所能承受的單位擠壓力時(shí)，會(huì)影響模具壽命，甚至使模具損壞。變形程度可以用斷面縮減率、擠壓比、對(duì)數(shù)擠壓比3種方式表示。在工廠中，大多采用斷面縮減率表示：F=(F0一F1)F0×100 = (2026)²×100=592式中：F一斷面縮減率；F0 變形前毛坯的橫截面積，²。；F1一變形后擠壓件的橫截面積，² 。20

21、鋼反擠壓的許用變形程度為6878，該氣門(mén)頂桿可一次擠壓成形。4.6 冷擠壓力的計(jì)算 在冷擠壓機(jī)上進(jìn)行反擠壓所需的壓力由下式確定： P =AZ nb (4-1)式中：P擠壓力，N；A凸模工作部分橫斷面積，mm2 ；Z模具形狀因數(shù)；n擠壓方式及變形程度修正因數(shù)；b 擠壓前材料抗拉強(qiáng)度，MPa。確定各參數(shù)值為：A= ×(202)2 314.2 mm2,Z=1.1，n=5， b =400MPa，由計(jì)算得P=691kN；考慮到實(shí)際生產(chǎn)中材質(zhì)的軟化、表面潤(rùn)滑處理的質(zhì)量等因素對(duì)擠壓力的影響，在選擇擠壓設(shè)備時(shí)，在計(jì)算擠壓力的基礎(chǔ)上乘以安全系數(shù)1.3。故選用標(biāo)稱壓力為1000kN的YF32-100A型

22、液壓機(jī)。4.7凹模形式的確定 在設(shè)計(jì)組合凹模時(shí)，根據(jù)內(nèi)凹模使用材料可分為兩種情況： （1）一般工具鋼制成的內(nèi)凹模 有足夠的抗拉強(qiáng)度，允許在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。當(dāng)擠壓力P1100MPa時(shí)，可采用整體式凹模。當(dāng)1100MP<P1600MPa時(shí)，可采用兩層組合凹模。當(dāng)1600MPa<P2500MPa時(shí)，可采用三層組合凹模。 （2）硬質(zhì)合金作為內(nèi)凹模材料 由于抗拉強(qiáng)度很低甚至為零。設(shè)計(jì)時(shí)就必須設(shè)定其不允許在拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。當(dāng)P1100MPa時(shí)，采用兩層組合凹模；當(dāng)1100MPaP1900MPa時(shí)，采用三層組合凹模。整體式凹模在這種情況下沒(méi)有使用價(jià)值10。 由式（4-1）得：?jiǎn)挝粩D壓力

23、 P=F/A=786.98MPa<1100MPa，由于凹模材料為W18Cr4V,故選用整體式凹模。4. 8 反擠壓模具設(shè)計(jì) 反擠壓模具工作原理與正擠壓模是很相似的，不同之處主要是凸模上面增設(shè)了一個(gè)卸件機(jī)構(gòu)。反擠卸件時(shí)是用上頂桿來(lái)推擠打銷使凸模外套運(yùn)動(dòng)完成的。4. 8. 1 反擠壓凸模設(shè)計(jì) 反擠模的凸模是采用法蘭式，它必須與凸模外套配合使用。為了有利于金屬流動(dòng)和充滿模具型腔，在產(chǎn)品零件允許的情況下，凸模的工作端最好設(shè)計(jì)成錐形。如圖4.1是反擠凸模的設(shè)計(jì)結(jié)果； 圖4-1 4. 8. 2 反擠壓凹模設(shè)計(jì)反擠凹模的形狀和尺寸如下圖：圖4-24. 8. 3 反擠壓上模板設(shè)計(jì) 反擠壓上模板設(shè)計(jì)如圖：

24、圖4-34. 8. 4 反擠壓凹模壓緊圈設(shè)計(jì) 反擠壓凹模壓緊圈設(shè)計(jì)如圖：圖4-44. 8. 5 凸模固定板設(shè)計(jì)凸模固定板設(shè)計(jì)如圖：圖4-55 毛坯的預(yù)處理根據(jù)冷擠壓工藝要求，毛坯在冷擠壓變形前需進(jìn)行預(yù)處理，包括軟化處理、表面處理和潤(rùn)滑處理。(1) 軟化處理。為了提高材料塑性，降低變形抗力，改善金相組織，?肖除內(nèi)應(yīng)力，改善材料的冷擠壓性能，在冷擠壓成形前需對(duì)材料進(jìn)行軟化退火處理，其退火工藝如圖4所示。經(jīng)軟化退火處理后毛坯的硬度為110120lib。圖4 加鋼退火工藝 (2)表面處理。氣門(mén)頂桿冷擠壓成形過(guò)程中，材料變形量較大，毛坯需進(jìn)行良好的表面處理。毛坯處理過(guò)程為：去除表面缺陷一清潔、去脂、清洗

25、一去除表面氧化層一磷化處理。其中前三項(xiàng)處理是為了改善毛坯表面質(zhì)量，并為磷化處理做準(zhǔn)備。 (3)潤(rùn)滑處理。為了最大限度地減小毛坯與模具間的摩擦力，減小變形抗力和變形功，提高模具使用壽命，經(jīng)表面處理后的毛坯還需進(jìn)行潤(rùn)滑處理。該毛坯潤(rùn)滑處理采用皂化處理的方法。6. 潤(rùn)滑劑的選擇 除了應(yīng)對(duì)成形材料作進(jìn)一步性能研究以外，還應(yīng)該考慮改善溫?cái)D時(shí)擠壓凸模的工作條件這個(gè)因素，如果能有效地降低擠壓力和控制凸模的溫升，那么模具壽命和產(chǎn)品質(zhì)量都可以得到提高，因而，為擠壓全過(guò)程提供有效穩(wěn)定的潤(rùn)滑也是非常重要的9。6.1 潤(rùn)滑劑的要求 為了減少摩擦對(duì)冷擠壓成形過(guò)程的不良影響，必須選用合適的潤(rùn)滑劑。冷擠壓加工中使用的潤(rùn)滑劑

26、一般應(yīng)符合以下要求。 1）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好的附壓性能，在高壓作用下，潤(rùn)滑劑仍能吸附在接觸表面上，保持潤(rùn)滑效果。 2）應(yīng)有良好的耐熱性。由于冷擠壓變形會(huì)產(chǎn)生熱能，使毛坯溫度升高，此時(shí)潤(rùn)滑劑應(yīng)不分解、不變質(zhì)。 3）潤(rùn)滑劑不應(yīng)對(duì)金屬毛坯和模具有腐蝕作用。 4）潤(rùn)滑劑應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒，不污染環(huán)境。 5）潤(rùn)滑劑要求使用、清理方便，來(lái)源豐富，價(jià)格便宜等9。6.2 潤(rùn)滑劑的種類 冷擠壓加工時(shí)，常用的潤(rùn)滑劑有液體潤(rùn)滑劑和故土潤(rùn)滑劑兩大類。 （1）液體潤(rùn)滑劑 液體潤(rùn)滑劑包括礦物油、植物油、動(dòng)物油、乳液等。礦物油多是全損耗系統(tǒng)用油，全損耗系統(tǒng)用油的化學(xué)成份穩(wěn)定，與金屬不起化學(xué)作用，但摩擦因數(shù)比動(dòng)、植物油大，因此，常把全

27、損耗系統(tǒng)用油作配置潤(rùn)滑油的基油，再加入各種添加劑以制成所需的潤(rùn)滑油。動(dòng)、植物油含有脂肪酸，和金屬起反應(yīng)后在金屬表面生成脂肪酸的潤(rùn)滑膜，潤(rùn)滑性能良好；動(dòng)、植物油與礦物油相比，化學(xué)成分不穩(wěn)定，還帶有酸性。 （2）固體潤(rùn)滑劑 冷擠壓常用的固體潤(rùn)滑劑有石墨、二硫化鉬和肥皂類9。綜上所述，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，坯料在磷化處理后可以采用豬油或或機(jī)油拌二硫化鉬做潤(rùn)滑，也可取得較好效果，其中豬油的效果最好10。7. 擠壓設(shè)備的選擇擠壓設(shè)備選擇是擠壓成型工藝過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，擠壓設(shè)備選擇是否合適直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，同時(shí)也關(guān)系到擠壓工藝過(guò)程能否順利完成及模具的使用壽命，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率，成本高低等一系列問(wèn)

28、題。在選擇擠壓設(shè)備時(shí)，應(yīng)該注意到以下幾點(diǎn)：（1） 應(yīng)根據(jù)所要完成的擠壓工序的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，擠壓件的幾何尺寸及精度要求來(lái)選擇擠壓設(shè)備的類型。（2） 由于在擠壓過(guò)程中，機(jī)械的個(gè)部分都會(huì)受力變形，因此在選擇擠壓設(shè)備時(shí)，應(yīng)充分注意到其精度和剛度。（3） 擠壓全過(guò)程的變形力應(yīng)低于壓力機(jī)的許用壓力。（4） 所選的壓力機(jī)裝模高度應(yīng)與模具閉合高度相適應(yīng)。擠壓設(shè)備的選擇，還需要考慮到壓力機(jī)臺(tái)面的尺寸應(yīng)足以安裝模具，以便于安放壓板固定，壓力機(jī)有無(wú)氣墊等彈頂裝置，工作臺(tái)孔大小是否適于出料等等?？紤]到本零件和模具的具體情況，既尺寸很大，必須選擇滑塊行程大的壓力機(jī)，以保證本模具的順利工作。綜上所述：選用THp3

29、2-3000通用液壓機(jī)9。標(biāo)稱壓力 30000KN滑塊行程 1500mm滑塊開(kāi)口高 2800mm/s滑塊工作速度 1-6mm工作臺(tái)尺寸 2200×2200液壓墊力 6300KN 液壓工作壓強(qiáng) 25MPa電動(dòng)機(jī)功率 269.5K8 模具結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程圖5所示為氣門(mén)頂桿冷擠壓模結(jié)構(gòu)，模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。該模具主要零件有凸模l1、凹模內(nèi)套4、凹模中套3、凹模外套l4和頂桿15。模具工作過(guò)程為：將毛坯放入凹模內(nèi)套4內(nèi)。上模隨液壓機(jī)活動(dòng)橫梁下行，凸模、凹模及頂桿將坯料擠壓成形。上?；爻蹋鼓Ｅc凹模分離，若工件留在凸模上，則通過(guò)卸料板12和卸料圈5使工件與凸模分離。若工件留在凹模內(nèi)，則通過(guò)機(jī)械

30、拉桿式聯(lián)動(dòng)頂出裝置將工件頂離凹模，該頂出裝置在下模座下方帶有活動(dòng)板19。當(dāng)工件頂出一段距離后，通過(guò)帶斜面的斜塊22將活動(dòng)板撐開(kāi)，使頂桿的底面懸空，使其靠自重復(fù)位，為下一次放置毛坯做好準(zhǔn)備，活動(dòng)板靠其外圈的拉簧18復(fù)位。9 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1)凸模的工作端面加工成與氣門(mén)頂桿內(nèi)底面相同的形狀。由于氣門(mén)頂桿內(nèi)腔較深，為了加強(qiáng)凸模的強(qiáng)度，將工作段以上的直徑加粗并銑出3條卸料槽，供帶有3個(gè)內(nèi)爪形的卸料圈5卸料。 (2)氣門(mén)頂桿冷擠壓時(shí)單位擠壓力達(dá)到2200MPa，為了增強(qiáng)凹模強(qiáng)度，降低凹模制造成本，延長(zhǎng)模具壽命，采用3層預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)。將各圈配合面做成一定錐度(一般取1º3O)，在室溫下用液壓機(jī)進(jìn)行壓合。(3)為了使放置坯料及取出工件有足夠的空間而又不致增加凸模長(zhǎng)度，并保證有足夠的卸料力將工件從凸模上卸下，模具采用彈性卸料裝置。10 結(jié)束語(yǔ) 采用冷擠壓工藝生產(chǎn)氣門(mén)頂桿與傳統(tǒng)的切削加工生產(chǎn)相比，改