管类零件冷挤压新型模具结构.pdf

2010年 第23期 热处理 锻压 铸造 20 热加工 原名 机械工人 Research Application 研究与应用 锻压制造技术专题 近年来 我公司对钢 有色金属及其合金的各种 管类零件进行了理论和试验研究 并建立了新的冷挤压 工艺过程 第一个研究是铁路轴承座空心滚柱的冷挤压 工艺 工作按照轴承厂要求进行 结果获得带通孔的圆 柱形零件 高52mm 外径32mm 内径12mm 由GCr4 或GCr15轴承钢正挤压获得 因为在该条件下锻件的高 度与内径比超过4 使用承受冲击心棒 12mm 没有与 凸模连接 由于心棒承受了高的弯曲应力 试验没有成 功且心棒极易断裂 为研究新工艺 设计制造了专用模具 不同于过 去模具的是挤压后心棒可能承受冲击力 挤压的原始 毛坯外径40mm 内径20mm 由退火的GCr15轴承钢 制成 硬度为185HBW 在正挤压中 其变形程度保证 在允许范围内 为27 毛坯表面磷化锌涂层厚度约 100 m 空心滚柱冷锻件 见图1 底面留有车削加工余 量 外表面留有淬火后磨削余量 内孔不必机械加工 滚柱将被装在100t的起重机中作试验 代替载重量60t 的车厢 该滚柱年产量将超过1000万件 因此 必须 制造专用自动压力机 在载重汽车活塞销的生产中 该零件的空心圆柱 体内部制有花键槽并有子午线的肋与凸台相连 在我国 现有文献中已经提出挤压方案 利用 浮动 心棒 仅 在其受到磨损时才需要从模具中打出 新方法 见图2 在模具中即可实现 压力机顶杆 10下行时即可顶出 因此 在原始状态时 心棒3由凸 模2和轴套4支撑 凸模固定在上模板1上 压力机滑快 用3次行程完成第一个零件的挤压 随后及以下零件均 用4个工步完成挤压 环形毛坯5受挤压后瞬间滑快向上 提升 见图2a 凸模2的下端面与毛坯5接触 此时心 棒3的端面位于凹模6工作带的下面 凹模6固定在预应 力圈7中 见图2b 在摩擦力的作用下 心棒向下位 移 但决不会从凸模孔中出来 如图2c所示 由于心棒 位于顶杆8的上方 此时心棒位于半成品的偏上部分 第二个毛坯此时置于凹模中 图2d所示为第一个毛坯的终挤压及由其获得的零 件11 零件11支撑在心棒一端 当压力机滑快和凸模2 向上运动时 用顶杆8从心棒上摘取锻件 在压缩空气 的作用下从凹模中取出零件11 在顶杆8下沉的瞬间挤 压第三个毛坯 见图2f 然后依次完成所有毛坯的挤 压 从压力机第三次行程开始 紧接着半成品件11通过 设在下模板9上的窗口落入料箱 注 国家 高档数控机床与基础制造装备 科技重大专项 课题编号 20092X04013 032 管类零件冷挤压 新型模具结构 上海交通大学 200240 王以华 上海保捷汽车零部件锻压公司 201818 张海英 张 晖 上海桦厦实业有限公司 201405 林 健 吴振清 庞增辉 热处理 锻压 铸造 2010年 第23期21 热加工 原名 机械工人 Research Application 研究与应用 锻压制造技术专题 图2 空心轴承零件冷挤压 1 上模板 2 凸模 3 心棒 4 轴套 5 环形毛坯 6 凹模 7 凹模预应力圈 8 顶杆 9 下模板 10 下顶杆 11 零件 模拟结果 上接第19页 另外 在钢零件挤压前应进行磷皂化处理 原始 毛坯参数由所制锻件外廓尺寸及模锻材料 钢 有色金 属及其合金 所允许的相对变形程度选择 挤压超长圆柱形毛坯 高径比 3 的有效方法 为 当大量生产时 如环 汽车连接件 空心轴承滚柱 等 可取环状坯料 管材 在自动压力机上进行冷锻 或热锻时 先在带锯机床上将管坯锯成单个毛坯 然后将 毛坯镗孔或车内圆 以减少最终零件的壁厚差 建议管类 零件的冷挤压可以在曲柄压力机或液压机上进行 而对于 大批量生产 最好建立专用的自动生产线 20101019 4 结语 1 分析了曲轴锻件的特点 制定了非调质钢曲轴 精锻成形的工艺流程为 下料 感应加热 热模锻压机模 锻 热切边 热校正 可控冷却 抛丸 检测 机加工 浸油 包装 2 借助塑性有限元模拟软件 分析了不同连皮结 构形式下模膛内金属的充填情况 模拟结果表明 凸 形 连皮结构能提高坯料的充模性 有利于毛坯精化 3 模拟了不同下料尺寸的坯料在带 凸形 连 皮和阻力墙结构的锻模内模锻成形过程 实现了锻件毛