第七章冷挤压工艺与模具设计 a.ppt

第七章冷挤压工艺与模具设计 7 1典型案例7 2概述7 3冷挤压工艺性分析7 4冷挤压工艺参数计算7 5冷挤压模具结构设计 7 1典型案例 大功率电容器外壳 工件名称 大功率电容器外壳生产批量 大批量材料 纯铝1050A L3 壁厚 4mm 7 2概述7 2 1概念冷挤压是将冷挤压模具装在压力机上 利用压力机简单的往复运动 是使金属在模腔内产生塑性变形 从而获得所需要的尺寸 形状及一定性能的机械零件 7 2 2冷挤压方法 1 正挤压 正挤压空心件a 挤压示意图b 毛坯与挤压零件 正挤压实心件a 挤压示意图b 毛坯与挤压零件 反挤压a 挤压示意图b 毛坯与挤压零件 复合挤压a 挤压示意图b 毛坯与挤压零件 4 径向挤压 盘类零件或有凸起的零件 a b 冷模锻零件a 毛坯b 零件 a b 径向挤压a 毛坯b 零件 5 实例挤压方式的选择图7 1工件的冷挤压成形工艺方案有以下三种 采用圆柱毛坯 径向挤压成形凸缘部分 反挤压成形筒部 采用圆柱毛坯 预成形杯形 正挤压达到工件要求 采用圆柱毛坯 复合挤压一次成形 采用 7 2 3采用冷挤压必须解决的主要问题1 冷挤压加工的材料2 冷挤压工艺方案3 毛坯软化热处理方案4 毛坯表面处理方法及润滑剂5 模具结构 模具工作寿命 生产率和安全6 冷挤压模具材料及热处理方法7 机器与设备 7 3冷挤压工艺性分析7 3 1冷挤压变形特征 1 正挤压时的金属流动 试件毛坯试件挤压后的网格 2 反挤压时的金属流动 反挤压杯形金属的流动情况 3 影响金属流动的主要因素1 摩擦力的影响2 模具形状的影响3 变形程度的影响4 其它因素的影响 a b c d 凹模中心锥角对金属流动的影响a 60 b 90 c 120 d 180 7 3 2冷挤压工艺性要求 1 冷挤压件的尺寸设计原则1 金属流动剧烈处的过渡圆角半径R应尽可能增大 与挤压力方向垂直的受力面应增大斜度 2 为防止变形抗力急剧增大及延长模具寿命 应控制凹模与凸模间的金属在成形终了时的最小厚度s和b 3 挤压件的最终尺寸d和D不能太小或相差太大 应在允许的变形程度范围内 2 挤压件的精度和表面粗糙度精度见表7 2 表7 4表面粗糙度 有色金属为Ra0 4mm 黑色金属为Ra0 8mm 3 实例工艺性分析根据图7 1零件工作图结构形状分析 该零件不能用冷挤压成形的方法完全成形 孔2 3 5应采用成形后用钻销方法再加工成形 31阶梯孔不利于挤压成形 应在成形后用镗销方法加工成形 因此 将该零件转换成可挤压成形的形状 如图所示 挤压成形形状 7 4冷挤压工艺参数计算7 4 1毛坯尺寸的确定 1 毛坯直径采用实心圆柱毛坯 其直径为工件筒部外径 则D 工件外径 36 2 毛坯体积毛坯尺寸计算的原则为等体积法计算 即 毛坯体积 工件体积 工件筒部体积 筒部凸缘部分体积 毛坯高度尺寸H 凸缘部分毛坯尺寸计算图 7 4 2冷挤压变形程度的计算常用断面缩减率 S来表示 也可用挤压比R或对数挤压比 来表示 计算方法见表7 5 实例采用端面缩减率 S计算挤压变形程度 径向挤压部分的变形程度 S反挤压部分的变形程度 S S S 故可一次挤压成形 7 4 3冷挤压力的计算实际工作中以查图表确定为主 1 有色金属单位挤压力p的确定 有色金属单位挤压力 2 黑色金属挤压力F的确定 黑色金属反挤压力图算表 总挤压力F的计算有色金属挤压力F 单位挤压力p 凸模工作部分横截面积S例题中引用工件的挤压力F p S 300 2295 2 688560 N 关于S的计算参见毛坯尺寸确定部分 可知S 2295 2考虑一定的安全系数可选用1000kN压力机 7 5冷挤压模具结构设计7 5 1冷挤压必须解决的主要问题对冷挤压模具结构的要求1 模具要有足够的强度和刚度 垫板有足够的厚度和硬度 上 下模座都由碳钢制作 2 模具工作部分的形状和尺寸合理 有利于金属的塑性变形 从而降低挤压力 3 模具的材料选择 加工方案和热处理规范的确定都应合理 4 模具的安装牢固可靠 易损件的更换 拆卸 安装方便 5 模具导向良好 以保证制件的公差和模具寿命 6 模具容易制造 成本低 7 放 取制件方便 操作简单 安全 7 5 2冷挤压凸 凹模设计 1 凸模 a b c 反挤压凸模工作部分形状a 锥形带平底的凸模b 尖角锥形凸模c 平底凸模 有色金属反挤压凸模 当挤压纯铝薄壁件凸模工作部分长度较长时 为增加凸模的稳定性 可将凸模下端面开出工艺凹槽 实例采用该种结构 a b c 凸模工作端面工艺凹槽的形状a 圆形b 方形c 矩形 实例用凸模结构 材料 Cr12MoV热处理 60 64HRC挤压凸模 2 凹模1 反挤压 a b c d e f 反挤压凹模的基本形式 2 正挤压3 凸 凹模工作部分尺寸计算 凸 凹模工作部分尺寸计算公式见表7 9 a b c d 反挤压凹模的基本形式 4 组合凹模 凹模的总体结构分为整体式和预应力组合凹模 组合凹模可分为两层和三层结构式 组合凹模的选择 二层组合凹模 三层组合凹模 二层组合凹模 三层组合凹模 组合凹模压合方法a 加热压合 热装 将外圈加热到适当温度 套装到内圈上 待外圈冷却后将内圈压紧 热装时可不必加工出斜度 b 强力压合将各配合面做成一定的锥度 在室温下用液压机进行压合 a b 预应力圈的装法a 由内到外b 由外到内 5 冷挤压凸 凹模材料选择的要求1 凹模与凸模必须具有很高的强度和硬度 在高温下仍能保持足够的强度与硬度 2 凸模与凹模在冲击条件下工作 应具有相当的韧性 3 凸模材料应当有较好的抗弯强度 4 模具是在冷热交变应力的条件下工作 所以模具的材料应能经受这种考验 5 模具材料必须是较易于切削加工 4 凹模结构设计实例模具工作时凸模进入凹模后必须形成封闭的模腔 实用两层组合凹模结构u2 径向过盈量 装配斜角 取 0 5 两层组合凹模的a31与a21的关系 两层组合凹模轴向过盈量系数 2 两层组合凹模径向过盈量系数 2 内圈 凹模 工作图 材料 40Cr热处理 45 47HRC外圈工作图 6 模具结构 顶件块 材料 Cr12热