欢迎来到人人文库网! | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
人人文库网
首页 人人文库网 > 资源分类 > PDF文档下载

摩托车活塞挤压工艺分析与模具设计.pdf

  • 资源大小:407.22KB        全文页数:4页
  • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:1
游客快捷下载 游客一键下载
会员登录下载
下载资源需要1

邮箱/手机号:
您支付成功后,系统会自动为您创建此邮箱/手机号的账号,密码跟您输入的邮箱/手机号一致,以方便您下次登录下载和查看订单。注:支付完成后需要自己下载文件,并不会自动发送文件哦!

支付方式: 微信支付    支付宝   
验证码:   换一换

友情提示
2、本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

摩托车活塞挤压工艺分析与模具设计.pdf

65模具工业2008年第34卷第11期摩托车活塞挤压工艺分析与模具设计党利1,2,杨永顺1,2,郭俊卿1,2,张轲3,李书科31河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;2河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室,河南洛阳471003;3中国纺织科学研究院,北京100025摘要对正反挤压法的优缺点进行了分析,得出正挤压法更适合摩托车活塞成型,正挤压法不仅避免了反挤压模具产生应力集中现象,也不会产生由于模具过大变形而使零件尺寸不准确和模具被卡死现象,并设计了模具,确定了挤压方法。关键词活塞;挤压工艺分析;模具设计中图分类号TG376;TG37541文献标识码B文章编号10012168200811006504ANALYSISOFEXTRUSIONPROCESSANDDESIGNOFDIEFORPISTONINRACINGMOTORCYCLEDANGLI1,2,YANGYONGSHUN1,2,GUOJUNQING1,2,ZHANGKE3,LISHUKE31COLLEGEOFMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING,HENANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,LUOYANG,HENAN475001,CHINA;2HENANKEYLABORATORYOFADVANCEDNONFERROUSMATERIALS,LUOYANG,HENAN475001,CHINA;3CHINATEXTILEACADEMY,BEIJING100025,CHINAABSTRACTTHEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFFORWARDEXTRUSIONANDBACKWARDEXTRUSIONPROCESSFORAPISTONWEREANALYZEDITSHOWSTHATFORWARDEXTRUSIONISABETTERWAYTOFORMTHEPISTONINARACINGMOTORCYCLEASBACKWARDEXTRUSIONMAYCAUSESTRESSCONCENTRATIONONTOPDIE,THEPARTSIZEMAYBEINACCURATEANDTHEDIECANBECLAMPEDDUETOLARGERDEFORMATIONADIEWASDESIGNEDANDEXTRUSIONSTEPSWEREDRAWNUPKEYWORDSPISTON;ANALYSISOFEXTRUSIONPROCESS;DIEDESIGN1引言活塞是发动机的关键零件,长时间在交变的高温、高压、冲击载荷、润滑条件差的环境下工作,性能好坏直接影响整个发动机的可靠性和经济性。现在生产活塞的主要方法是铸造法,有重力铸造、压力铸造和挤压铸造又称液态模锻。重力铸造容易产生缩松、缩孔,并且还要设置冒口,材料利用率低;压力铸造容易形成气孔;挤压铸造相对于前2种方法能避免缩松、缩孔的产生,并且能压合大气孔,材料利用率也有很大提高,但是却避免不了氧化夹杂的存在和小气孔的产生,并且铸造法也不能加入更多的抗热合金元素。挤压活塞在三向压应力状态下成型,相对于铸造活塞,其内部组织更加致密,导热和抗高温高压能力有明显提高。由于挤压件比铸造件有较高的力学性能,使得活塞在较小的尺寸下有较高的强度,从而减少了活塞的重量,降低了活塞运转时的惯性,减收稿日期20080625。作者简介党利1982,男,河南开封人,硕士研究生,主要从事精密塑性成形及数值模拟研究,地址河南洛阳河南科技大学校本部2002信箱,电话13721698868,电子信箱DANGLI8868163COM。5结束语模具结构紧凑,经生产检验,操作方便、安全,工作稳定可靠,铸件质量优良,尺寸精度和形状精度符合设计要求,生产效率高,为企业带来了可观的效益。参考文献1H瑞斯模具工程M北京化学工业出版社,20052姜银方压铸工艺及模具设计M北京化学工业出版社,20063关文达汽车构造M北京清华大学出版社,20044AE斯卡沃勒尔汽车构造原理与维修应用M北京机械工业出版社,200519942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET66模具工业2008年第34卷第11期少了能源消耗,所以挤压活塞也是以后的发展趋势。2零件分析与挤压件设计图1所示为零件三维实体图和剖面图,结构特点为裙部、筋板、销孔部相连接形成一封闭的不规则环形,它们所在的平面与活塞顶所在的平面垂直。活塞的裙部和筋板部的厚度较薄,分别为2MM和35MM,高分别为283MM和252MM。图1活塞零件1活塞裙部2活塞销孔部3活塞筋板部根据零件结构特点,活塞销孔和环槽通过后续机加工得到,在活塞的外圆留有加工余量;裙部、销孔部、筋板的前端也留适当的加工余量;气门口直接挤压成型,活塞顶上表面只做表面处理,不再进行后续机加工。所得到的热挤压件三维实体图及剖面图如图2所示。图2活塞热挤压件3挤压工艺分析与模具设计31挤压方案1反挤压。根据零件结构特点,反挤压模具结构如图3所示。模腔由上、下模和凹模共同组成,同时下模也起顶出作用。在挤压结束时,由于上模和挤压件的接触面积较大,再加上上模对活塞筋板和销孔部的夹持作用,制件容易留在上摸,造成脱模困难。图3反挤压模具结构简图1上模2坯料3凹模4下模当上模向下移动时,金属反向流动充满型腔A区成型活塞销孔和筋板处的型腔,此处的金属会对上模的B处有一个向外的作用力F,在根部的直角处会产生应力集中,模具长时间在高温下工作,在高应力集中区很容易产生裂纹,导致模具失效。另外,上模的B处由于受到向外的作用力F,也容易产生向外变形,当变形量过大时,会使型腔变大,制件尺寸变得不稳定;当变形量超过凸模与凹模的配合间隙时,模具就会被卡死。所以用反挤压成型活塞是不可行的。2正挤压。裙部、销孔部、筋板与活塞顶的交界处为分模面。模腔由上模、挤压套、凹模、型芯和顶出器共同组成,结构如图4所示。上模向下运动,金属塑性流动成型活塞的筋板、裙部和销孔部,挤压结束后,由顶出器将制件整体顶出,能有效避免模具产生应力集中现象。32顶出器设计顶出器结构如图5所示。活塞裙部厚度尺寸小,高温下抗拉强度低,由于模具的夹持和摩擦作用,薄19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET67模具工业2008年第34卷第11期图4正挤压模具结构简图1凹模2挤压套3上模4坯料5型芯6顶出器7顶杆壁部位在顶出时很容易被拉断,造成零件报废,若完全冷却顶出则降低了生产效率,采用整体托出的顶出办法可以防止上述缺陷的产生,提高效率。根据零件和正挤压模具的结构特点,可通过控制顶出器的高度来调节裙部、销孔部和筋板部加工余量大小,具有较强的灵活性。图5顶出器导向系统采用模口直接导向,因为模具在高温下工作,加热后各部分受热程度不同,膨胀不均匀,需防受热后发生导向卡死现象。综上所述,采用正挤压不仅可避免反挤压模具产生的应力集中现象,也不会产生由于模具过大变形而使零件尺寸不准确和模具被卡死现象,所以更可行。33挤压方法确定活塞所用材料是4A11原LD11铝合金。由于合金含量高,塑性变形能力差,变形温度范围窄410~460℃;并且活塞的裙部和筋板厚度较小,高度较大,再加上铝合金的导热系数也比较高,用常规的锻造法较难成型,所以采用等温挤压的方法。挤压温度选择44010℃,应变速率为0001~005S1。等温挤压法是工件在基本恒定的塑性较好的温度下变形,降低了材料的变形抗力,提高了金属的塑性流动能力,这就使得形状复杂、具有深腔薄壁的制件的成型成为可能,也为成型低塑性难变形材料提供了有效的手段。等温成型时,坯料内温度分布均匀,因而产品组织比较均匀,当以适当的变形速度进行变形时,坯料可充分进行动态再结晶,避免了粗晶的产生,成型件内部残留应力也较小,从而使成型件在冷却和热处理过程中的变形减小,提高了产品的尺寸精度。为了保证在成型过程中不产生开裂等缺陷,一次挤压的变形量要在合金的许用变形程度之内,若零件的变形程度超过材料的许用变形程度,则要采取多步挤压或者增加预挤压工序。坯料形状和尺寸如图6所示,变形程度计算公式如下ΔAA0A1/A01001式中A0变形前坯料的横截面积;A1变形后制件的横截面积,即活塞裙部、销孔部和筋板部的横截面积,如图7所示。图6坯料形状及尺寸图7活塞裙部、销孔部和筋板部的横截面积A0ΠR231448272346MM2;通过SOLID2WORKS三维绘图软件进行截面属性测量,得到A11913MM2。由式1计算得变形程度Δ736,在挤锻成型中铝合金的许用变形程度Δ≥90,所以不用预挤压工序,可以一次挤压成型。下转71页19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET71模具工业2008年第34卷第11期上接67页4结束语1根据活塞的结构特点,采用正挤压法较好,可避免凸模产生应力集中及模具被卡死的现象,同时也避免由于模具变形而导致成型零件尺寸不稳定现象。2模腔由挤压套、凹模、顶出器和型芯组成,模具零件容易加工,整副模具装卸方便,节省了费用和工时。3等温挤压提高了金属的塑性变形能力,零件的变形程度在材料的许用变形程度内,一次挤压成型即可,不需预成型工序。参考文献1刘伏梅活塞铸造工艺综述J内燃机配件,2002113152孙海婷,施张高温强度和耐磨性优良的粉末冶金铝合金活塞J小型内燃机,1998526293刘达利,齐丕骧新型铝活塞M北京国防工业出版社,19994宋仲明LD11铝合金活塞裙等温挤压试验研究J机车车辆工艺,2000,4585游和清4A11铝合金活塞群等温挤压工艺研究J热加工工艺,2007565686文九巴超塑性应用技术M北京机械工业出版社,20057郭鸿镇合金钢与有色金属M西安西北工业大学出版社,1999次,第2次回火选择的温度比第1次低10℃左右,每次保温时间为6H,硬度达48~50HRC。34凹模结构拐角处尽量采用大的圆角过渡。拐角处加工与抛光有一定困难,改用镶拼结构,如图7所示。在应力集中处适当把凹模分割,可有效避免应力集中和裂纹产生,方便模具加工,提高模具寿命。A纵向分割B横向分割图7避免裂纹的凹模结构35挤压温度挤压前对模具进行预热,温度为150~250℃,有效消除模具表层与中心层的内应力。生产过程中可控制模具温度小于250℃,措施有①连续生产时,隔一次行程送1个毛坯,让模具有充分的时间冷却;②模内开设冷却水道通入冷却水或用泵将润滑剂如石墨水剂打进模具的冷却孔通道,通过冷却水循环流动把热量带走5,保持模温基本恒定。4结束语H13钢碳化物偏析严重,为了避免在工作过程中因裂纹产生引起模具早期失效破坏,模具在制造和使用过程中必须做到1制坯时要充分进行锻造,以消除碳化物偏析缺陷,锻后利用余热淬火高温回火或进行高温固溶短时间等温球化退火处理。2严格控制淬火温度和回火温度,防止晶粒粗大和出现二次硬化现象造成模具过硬过脆。3模具型腔拐角处要有足够的圆角过渡并进行抛光处理或采用镶拼结构。4使用前进行充分预热,使用过程中控制模温小于250℃。参考文献1李玉凤,史文彬提高H13钢使用寿命的探讨J模具工业,2007,33365672蔡美良,丁惠麟,孟沪龙新编工模具钢金相热处理M北京机械工业出版社,20013董绍国,孙春国,徐艳君H13钢锻造工艺研究J锻造工业,2004120214伍江H13钢模具热处理工艺合理选用的探讨J中国教育导刊,20061261625庞祖高,苏广才影响温挤压模具的寿命因素及对策探讨J锻压技术,20062525519942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET

注意事项

本文(摩托车活塞挤压工艺分析与模具设计.pdf)为本站会员(zhike)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网(发送邮件至[email protected]或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

网站客服QQ:2846424093    人人文库上传用户QQ群:460291265   

[email protected] 2016-2018  renrendoc.com 网站版权所有   南天在线技术支持

经营许可证编号:苏ICP备12009002号-5