冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)

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1、冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)第五章冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1冷擠壓工藝5.2冷擠壓模具設(shè)計(jì)5.3冷擠壓模的典型結(jié)構(gòu)冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1冷擠壓工藝?yán)鋽D壓是一種先進(jìn)的少無切削加工工藝之一。它是在常溫下，使固態(tài)的金屬在巨大壓力和一定的速度下，通過模腔產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀零件的一種加工方法。冷擠壓的工藝過程是：先將經(jīng)處理過的毛坯料放在凹模內(nèi)，借助凸模的壓力使金屬處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，通過凹模的下通孔或凸模與凹模的環(huán)形間隙將金屬擠出。它是一種在許多行業(yè)廣泛使用的金屬壓力加工工藝方法。冷擠壓過程

2、的關(guān)鍵問題是想法降低材料的變形抗力，提高模具的承載能力。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1.1冷擠壓的分類根據(jù)金屬被擠出的方向與凸模運(yùn)動方向的關(guān)系，冷擠壓一般可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓三種基本方式。1．正擠壓如圖5-1所示，擠壓時金屬流動方向與凸模流動方向相同，適用于各種形狀的實(shí)心件、管件和環(huán)形件的擠壓；2．反擠壓如圖5-2所示，擠壓時金屬流動方向與凸模運(yùn)動方向相反，適用于各種截面形狀的杯形件的擠壓；冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)3．復(fù)合擠如圖5-3所示，擠壓時，金屬流動方向相對于凸模運(yùn)動方向，一部分相同，另一部分

3、相反，適用于各種復(fù)雜形狀制件的擠壓；改變凹?？卓诨蛲?、凹模之間縫隙的輪廓形狀，就可以擠出形狀和尺寸不同的各種空心件和實(shí)心件。圖5-1正擠壓圖5-2反擠壓圖5-3復(fù)合擠冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1.2冷擠壓的特點(diǎn)5.1.2.1冷擠壓的特點(diǎn)主要包括以下三個方面：(1)節(jié)約原材料，生產(chǎn)效率高冷擠壓是少無切削加工工藝，與切削加工相比，節(jié)約原材料，同時，冷擠壓是在壓力機(jī)簡單的往復(fù)運(yùn)動中生產(chǎn)零件，生產(chǎn)效率高，比切削加工高30倍。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)(2)提高零件的力學(xué)性能在冷擠壓過程中，金屬處于三向擠壓應(yīng)力狀態(tài)，變

4、形后材料的組織致密，又有連續(xù)的纖維流向，變形中的加工硬化也使材料的強(qiáng)度和剛度大大提高，從而可用低強(qiáng)度鋼材代替高強(qiáng)度鋼。(3)可加工形狀復(fù)雜的零件對復(fù)雜零件可以一次加工成型，加工十分方便，大批大量生產(chǎn)時，加工成本低。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)(4)提高零件的精度，降低表面粗糙度由于金屬表面在高壓、高溫（擠壓過程中產(chǎn)生的熱量）下受到模具光滑表面的熨平，因此，制件表面很光，表面強(qiáng)度也大為提高。冷擠壓零件的精度可達(dá)1T8～1T9級，有色金屬冷擠壓零件的表面粗糙度可達(dá)Ra=1.6～0.4μm。有的冷擠壓件無需切削加工

5、。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1.3冷擠壓毛坯的制備5.1.3.1冷擠壓坯料形狀與尺寸擠壓件的毛坯形狀設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響制件的形狀與尺寸，并且還將影響模具的壽命。冷擠壓用毛坯通常都是棒料或塊料，其截面形狀可根據(jù)制件的相應(yīng)截面形狀確定。一般情況下，確定毛坯形狀的原則是：旋轉(zhuǎn)體及軸對稱多角類選用圓柱形毛坯；矩形零件可選用矩形毛坯。此外還應(yīng)考慮采用何種擠壓方法，如圖5-1所示，采用正擠壓法時，用實(shí)心毛坯能擠出實(shí)心件，用空心坯料能擠出空心件。反擠壓時，毛坯的形狀采用實(shí)心和空心均可。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)冷擠壓

6、毛坯尺寸是根據(jù)制件擠壓前后體積相等的原則進(jìn)行計(jì)算的。如果擠壓后還要進(jìn)行切削加工，則毛坯的體積V坯還應(yīng)按制件實(shí)際體積V件再加上切削消耗量，即V坯=V件+V修。（5-1）其中V修為修邊余量或切削加工量（mm3），一般取擠壓件體積的3～5%。求得的毛坯體積與毛坯橫截面積后之比即為毛坯的高度h0，即。（5-2）冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)5.1.3.2坯料的制備冷擠壓坯料制作要求十分細(xì)致、嚴(yán)格，有一定的平面度，表面粗糙度、精度要求。可采用剪切加工、板料落料加工、切削加工及其它特殊方法加工，毛坯的上、下端面必須平整。5

7、.1.3.3毛坯的軟化熱處理對毛坯進(jìn)行軟化熱處理的目的是降低材料硬度，提高塑性，得到良好的金相組織，消除內(nèi)應(yīng)力，以降低材料的變形抗力，提高模具的壽命和零件質(zhì)量。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)毛坯軟化熱處理規(guī)范可從相關(guān)手冊中查到。但是，由于保溫時間同被處理毛坯尺寸、毛坯放置方法及裝爐量等諸多因素有關(guān)，因此在實(shí)際生產(chǎn)流程中，應(yīng)根據(jù)具體情況確定保溫時間。在冷擠壓工序之間，還應(yīng)根據(jù)變形程度和冷作硬化程度的大小適當(dāng)安排工序間軟化熱處理工序。對于黃銅與硬鋁擠壓件，擠壓后務(wù)必進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退火。對于要求高的碳鋼和不銹鋼件，

8、擠壓后也需進(jìn)行消除應(yīng)力退火的工序。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)黃銅常用加熱到250～300。C，保溫兩小別緩慢冷卻至室溫的退火方法消除內(nèi)應(yīng)力；不銹鋼1Crl8Ni9Ti的消除內(nèi)應(yīng)力退火溫度為750℃，對于硬鋁擠壓件，常用加熱到110℃，保溫6小時緩冷至室溫的去應(yīng)力退火處理，以便消除冷擠壓所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)4.1.3.4毛坯的表面處理與潤滑潤滑對冷擠壓的影響十分重要。毛坯與凸、凹模和芯抽接觸面上的摩擦，不僅影響金屬的變形和擠壓件的質(zhì)量．而且直接