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紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計
題 目：
煤粉機(jī)用輥套嵌板擠壓模設(shè)計
副 標(biāo) 題：
學(xué) 生 姓 名：
丁駒苑
所在系、專業(yè)：
機(jī)電工程系、模具設(shè)計與制造
班 級：
模具3091
指 導(dǎo) 教 師：
程洋
日 期：
2010.05.29
I
摘 要
摘 要
冷擠壓是精密塑性體積成型技術(shù)中的一個重要組成部分。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力下和一定的速度作用下，迫使金屬從模具中擠出，從而獲得所需的形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。顯然，冷擠壓加工是靠模具來控制金屬流動，考金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來形成零件的。本設(shè)計介紹了30萬輥套網(wǎng)格零件結(jié)構(gòu)分析、擠壓工藝過程、擠壓設(shè)備選擇、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計、凹凸模設(shè)計、擠壓件質(zhì)量分析、30萬輥套網(wǎng)格模芯的結(jié)構(gòu)、凸模加工工藝及模具各部件造型進(jìn)行論述。與常規(guī)的輥套網(wǎng)格加工工藝相比，冷擠壓成型的輥套網(wǎng)格具有強(qiáng)度高、網(wǎng)格尺寸精度高、表面耐磨度高、材料利用率高、生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資少等優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：冷擠壓；輥套網(wǎng)格；正擠壓； 凸緣
II
Abstract
Abstract
Cold extrusion molding technology precise plastic volume is one of the important component. Cold extrusion is to point to in the cold metal blank in the mold cavity inside, in strong pressure and a certain speed function, forced out of metal from a mold, and obtain the shape, size and has some mechanical properties of extrusion parts. Obviously, cold extrusion processing is to rely on the mold to control the flow, take an examination of a large volume of metal parts of the transfer to form. This paper introduced the design of roller set of grid structure parts, extrusion process analysis process, extrusion equipment selection, die structure design, mold design, extrusion bump a quality analysis, 300000 roller set of grid punch structure, the punch processing technology and die parts modelling is described. And the conventional roller set of grid than processing technology, cold extrusion of roller set of grid has high strength, mesh size high precision, high degree of exterior wear-resisting, material utilization high, high production efficiency, equipment less investment and other advantages.
Keywords: Cold extrusion，Roller set of grid，Are squeezing，flange
目 錄
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 I
1、冷擠壓的概述 1
1.1冷擠壓的概念 1
1.1.1冷擠壓加工的特點 1
1.1.2冷擠壓模具的基本結(jié)構(gòu) 1
1.1.3冷擠壓模具分類 2
2、工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 2
2.1制件的工藝性分析及工藝計算 2
2.1.1工藝分析 2
3、模具總體設(shè)計及主要部件設(shè)計 2
3.1徑向尺寸算法 2
3.2模板尺寸的確定 4
3.2.1擇模板材料 4
3.2.2確定模板尺寸 5
3.2.3擠壓凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定 5
3.3凸模剛度（細(xì)長桿失穩(wěn)）校核 6
3.4模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 6
3.4.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計 7
3.4.2壓塊的卸除 7
3.4.3模具主要零件的一般要求 7
4、壓力機(jī)的規(guī)格 7
5、模具結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié) 8
5.1設(shè)計構(gòu)思 8
5.2螺釘?shù)陌惭b 8
5.3干涉檢驗 8
6、模具裝配圖 8
致 謝 10
參考文獻(xiàn) 11
I
煤粉機(jī)用輥套嵌板擠壓模設(shè)計
1、冷擠壓概述
1.1冷擠壓的概念
1.1.1冷擠壓加工的特點
冷擠壓就是把金屬毛坯放在冷擠壓模腔中，在室溫下，通過壓力機(jī)上固定的凸模向毛坯施加壓力，使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得零件的加工方法。
冷擠壓技術(shù)的特點是:
1.擠壓零件尺寸準(zhǔn)確表面光潔：目前我國研制的冷擠壓件一般尺寸精度可達(dá)8～9級，隴度一般可達(dá)，若采用理想的潤滑可達(dá)(指純鋁和紫銅零件)，僅次于精拋光表面。因此用冷擠壓方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工(磨削)。
2.節(jié)約原材料：冷擠壓件材料利用率通?？梢赃_(dá)到80%以上。如解放牌汽車活塞銷動切削加工材料利用率為43.3%，而用冷擠壓時材料利用率提高到92%；又如萬向節(jié)軸承套改用冷擠壓后，材料利用率由過去的27.8%提高到64%?？梢姡捎美鋽D壓方法生產(chǎn)機(jī)械零件，可以節(jié)約大量鋼材和有色金屬材料。
3.生產(chǎn)率高：用冷擠壓方法生產(chǎn)機(jī)械零件的效率是非常高的，特別是生產(chǎn)批量大的零件，用冷擠壓方法生產(chǎn)可比切削加工提高幾倍、幾十倍、甚至幾百倍。例如，汽車活塞銷用冷擠壓方法比用切削加工制造提高3.2倍，目前又用冷擠壓活塞銷自動機(jī)，使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。一臺冷擠壓自動機(jī)的生產(chǎn)率相當(dāng)于100臺普通車床或10臺四軸自動車床的生產(chǎn)率。
4.可加工形狀復(fù)雜的零件：如異形截面、內(nèi)齒、異形孔及盲孔等，這些零件采用其它加工法難以完成，用冷擠壓加工卻十分方便。所示的零件，能方便的擠出。
5.冷擠壓件強(qiáng)度高、剛性好而重量輕：由于冷擠壓采用金屬材料冷變形的冷作強(qiáng)化特性，即擠壓過程中金屬毛坯處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，變形后材料組織致密、且具有連續(xù)的纖維流向，因而制件的強(qiáng)度有較大提高。這樣就可用低強(qiáng)度材料代替高強(qiáng)度材料。例如過去采用20Cr鋼經(jīng)切削加工制造解放牌活塞銷，現(xiàn)改用20號鋼經(jīng)冷擠壓制造活塞銷，經(jīng)性能測定各項指標(biāo)，冷擠壓法高于切削加工法制造活塞銷。
從以上特點，可以看出，冷擠壓技術(shù)與目前各種加工方法比較，具有突出的優(yōu)越性。這就為冷擠壓代替切削加工、鍛造、鑄造和拉深工藝來制造機(jī)器零件，開辟了一條廣闊的道路。
冷擠壓也有其不足之處，在實際的應(yīng)用中有一些難點需要克服。
1.對模具的要求高。冷擠壓是毛坯在模具中受三向壓應(yīng)力而是變形抗力顯著增大，這使得模具所受的應(yīng)力遠(yuǎn)比一般的沖壓模大，冷擠壓金屬粉末時，模具所受的應(yīng)力常達(dá)到2000MPa—2500MPa。所以模具除了要有高強(qiáng)度以外，還需要有足夠的沖擊韌性和耐磨性。所以冷擠壓模具使用壽命遠(yuǎn)低于沖壓模具。
2.需要大噸位的壓機(jī)。由于冷擠壓時毛坯變形抗力大，需要用幾十噸甚至幾百噸的壓力機(jī)。
1.1.2冷擠壓模具的基本結(jié)構(gòu)
典型的冷擠壓模具有以下幾個部分組成：
1 )工作部分。如凸模、凹模、頂出桿等。
2 )傳力部分。如上、下壓力墊板。
3 )頂出部分。如頂桿、反拉桿、頂板等。
4 )卸料部分。如卸料板、卸料環(huán)、拉桿、彈簧等。
5 )導(dǎo)向部分。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等。
6 )緊固部分。如上下模板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取?
1.1.3冷擠壓模具分類
冷擠壓模具具有多種結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)冷擠壓件的形狀、尺寸精度以及材料來選擇合適的模具結(jié)構(gòu)形式。冷擠壓?？梢园匆幌聝蓚€方面分類。
按工藝性質(zhì)分類:正擠壓模、反擠壓模、復(fù)合擠壓模、鐓擠壓模。
按有無導(dǎo)向裝置分類:導(dǎo)柱導(dǎo)套冷擠壓模、?？趯?dǎo)向冷擠壓模、導(dǎo)筒導(dǎo)向冷擠壓模以及無導(dǎo)向冷擠壓模。
2、工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1制件的工藝性分析及工藝計算
2.1.1工藝分析
t=40
圖1 零件圖
由圖1可知，產(chǎn)品為圓片落料、圓片沖孔。產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)簡單對稱，無狹槽、尖角；孔與孔之間、孔與零件之間的最小距離滿足c>1.5t要求。
（1）尺寸精度
任務(wù)書對擠壓件的尺寸精度要求為IT12級，
查參考文獻(xiàn)[2]知，普通冷擠壓時對于該擠壓件的精度要求為IT12～I(xiàn)T11級，所以尺寸精度滿足要求。
（2）擠壓件表面質(zhì)量
因為一般的金屬粉末冷擠壓都會出現(xiàn)粘模的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致擠壓件表面質(zhì)量不良。
（3）產(chǎn)品材料分析
對于擠壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計的產(chǎn)品材料為Fe5金屬粉末。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其擠壓出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證
經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷擠壓加工要求。
3、模具總體設(shè)計及主要部件設(shè)計
3.1徑向尺寸算法
徑向的計算,對于需要整形的零件，一般根據(jù)壓件成品的尺寸精度要求，先計算整形模的尺寸，然后根據(jù)整形模尺寸，計算成型模的尺寸；對于不整形的壓件，可直接計算成型模尺寸。
從整形余量角度，可將整形分為正整形和負(fù)整形。所謂正整形，即留整形余量的整形；負(fù)整形是不留整形余量，靠壓件變形產(chǎn)生擠壓作用的整形。本設(shè)計中整形屬于負(fù)整形。
（一） 計算公式
1.整形模
（1） 陰?？讖? D整=D最小+δ1
式中: D最小__壓件外徑最小尺寸,mm；δ1__外徑整形回彈量，查表
（2）芯棒外徑: d整=D最大-δ2
式中:d最大_____壓件內(nèi)孔最大直徑，mm；δ2 ______內(nèi)孔整形回彈量，查表3～4
2.成型模
（1）陰?？讖? D成=D整（1+c-g）
式中：D整______整形陰模孔徑，mm；c____燒結(jié)收縮率，% 查表2
g______壓坯回彈率，% 查表1
（2）芯棒外徑: d成=d整（1+c-g）
式中：d整_____整形芯棒外徑，mm；c________燒結(jié)收縮率，% 查表2
g________壓坯回彈率，% 查表1
表1 鐵、銅壓坯的回彈率g
表2 鐵、銅壓坯的燒結(jié)率c
表3 外箍內(nèi)時的整形余量和回彈量
表4全整形時的整形余量和回彈量
3.2模板尺寸的確定
3.2.1擇模板材料
根據(jù)產(chǎn)品的形狀簡單、精度不高，要求耐磨性較好、淬火變形小，使用壽命長的特點，凸模和凹模材料選用Cr12Mo4V，，上、下模座板材料為常用的Q235，其余非標(biāo)準(zhǔn)件材料選用45鋼。
3.2.2確定模板尺寸
1) 凹模的厚度：
H=Kb
式中 b— 凹?？椎淖畲髮挾?(mm )
K― 系數(shù)
H― 凹模厚度
通過差表 系數(shù)K=0.35
H=175×0.35＝61.25
所以厚度為61.25 。
通過凹模板的確定，可算出其他板的厚度
下模座厚度：61.25×1.5＝91.875mm
導(dǎo)向板厚度： 12mm
凸模固定板厚度：61.25×0.8＝49 mm
墊板厚度： 12mm
上模座厚度： 61.25×1.5＝91.875mm
2﹚模板尺寸：
下模座：265mm×265mm×91.875mm
凹模板：196.5mm×120mm×61.25mm
凸模固定板：196.5mm×120mm×49mm
墊板：196.5mm×120mm×12mm
上模座：236.5mm×160mm×42mm
3)．選用標(biāo)準(zhǔn)螺釘：
根據(jù)模具要求和為便于安裝，查《模具設(shè)計指導(dǎo)書》表3—25 選用8枚M8的圓柱頭內(nèi)六角螺釘。
3.2.3擠壓凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定
擠壓凸模長度
凸模長度應(yīng)根據(jù)沖模的整體結(jié)構(gòu)來確定。一般情況下，在滿足使用要求的前提下，凸模越短，其強(qiáng)度越高，材料越省。
采用固定卸料板的沖裁模的長度為：
L﹦h 1+ h2 + h3 + (15―20)mm
式中 h1 — 凸模固定板的厚度；
h2 — 導(dǎo)向板厚度；
h3 — 增加長度，包括凸模進(jìn)入凹模的深度(0.5mm―1mm〕；
L — 凸模長度。
式中的(15—20)mm 包括凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模修模量、沖模在閉合狀態(tài)下凹模板到凸固定板的距離。一般根據(jù)具體結(jié)構(gòu)再加以修正。
其中 凸模固定板h1=10mm；凹模板厚h2=8mm；導(dǎo)向板厚h3=12mm; 凸模修磨量Y=18則
L=22.4 + 12 + 1 + 20 = 55.4mm
為了加工方便，故沖孔凸模取56mm 。
凸模強(qiáng)度（壓應(yīng)力）校核
在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠是的，無需校核。但對于特別細(xì)長的凸模
或板料厚度較大的情況，應(yīng)對凸模進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險斷面尺寸和自由長度是否滿足長度要求。
校核公式為
式中 —凸模最小斷面積，；
—凸模材料的許用壓應(yīng)力，凸模材料選用Cr12MoV，查參考文獻(xiàn)[2]知，（2000～2500）MPa，取1200 MPa。
因為 MPa<
所以凸模強(qiáng)度校核符合要求。
3.3凸模剛度（細(xì)長桿失穩(wěn)）校核
校核公式
式中 —凸模最大自由高度；
E —凸模材料彈性模量，一般取MPa；
—凸模最小斷面慣性矩，圓形斷面；
—支承系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向；
—安全系數(shù)，鋼取2～3。
代入公式得
mm
實際 mm<40.96mm
所以凸模剛度符合要求
3.4模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
本擠壓模具無廢料排除，當(dāng)金屬粉末攪拌均勻后直接倒入模具型腔內(nèi)，上、下模合模壓制，沒有其他的多余的步驟，操作簡單方便，應(yīng)用廣泛。但金屬粉末在擠壓時抗力較大，因此模具所受的應(yīng)力較大，所以必須嚴(yán)格控制凸凹模的壁厚。以確保足夠的強(qiáng)度。
3.4.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計
為了取件的方便，將此步驟省略。
3.4.2壓塊的卸除
為了簡化模具，本設(shè)計直接采用下模頂出的方式卸料，
3.4.3模具主要零件的一般要求
1.陰模
（1）陰模的高度應(yīng)能容納壓坯所需要的松散粉末，并使上下模沖有良好的定位和導(dǎo)向。
（2）能保證壓坯的幾何形狀和尺寸精度。
（3）工作表面要有良好的粗糙度。
（4）工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性。
（5）在工作壓力下應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。
（6）根據(jù)產(chǎn)品的批量和復(fù)雜程度，選擇模具材料的優(yōu)劣。
（7）結(jié)構(gòu)上應(yīng)便于制造和維修，便于安裝操作方便。
（8）能是壓件完好的脫出壓模。
（9）平磨后須退磁
2.芯棒
（1）保證壓坯的幾何形狀和尺寸精度
（2）工作表面應(yīng)有良好的粗糙度。
（3）與上下沖模應(yīng)有良好的定位和導(dǎo)向。
（4）工作表面要有高的硬度。機(jī)動模芯棒的連接或固定端有足夠的剛性和韌性，熱處理硬度應(yīng)適當(dāng)降低。
（5）成型異型孔的芯棒結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證能將壓件托出芯棒；結(jié)構(gòu)要方便操作，利于工作。
（6）設(shè)計應(yīng)考慮材料的利用，較長較大的芯棒可采用組合結(jié)構(gòu)。
3模沖
（1）工作表面要有足夠的硬度和耐磨性，材料的選擇與熱處理應(yīng)考慮有適當(dāng)?shù)捻g性。
（2）上下模沖對陰模和芯棒應(yīng)有良好的定位和導(dǎo)向，應(yīng)有合理的配合間隙，復(fù)合的模沖應(yīng)能脫出壓件。
（3）上下模沖的工作面和配合面應(yīng)有良好的粗擦度，非工作段的外徑可適當(dāng)縮小，內(nèi)孔可適當(dāng)?shù)姆糯?，以減少精加工與陰模、芯棒的摩擦。
（4）有關(guān)部位應(yīng)能保障不垂直度，不平行度和不同心度等技術(shù)要求。
（5）平磨后須退磁
4、壓力機(jī)的規(guī)格
壓力機(jī)的規(guī)格主要是根據(jù)模具的公稱壓力通過計算
F=180.97
查表，的壓力機(jī)規(guī)格如下：
公稱壓力∕KN 2000
滑塊行程∕mm 700
滑塊行程速度 空程下行 100mm/s
工作 8mm/s
回程 52mm/s
最小閉合高度∕mm 180
最大閉合高度∕mm 700
模具閉合高度應(yīng)滿足
Hmin－H＋10mm≤H閉≤Hmax－H－5mm
Hmin 最小閉合高度
H 墊板厚度
H閉 允許閉合高度
Hmax 最大閉合高度
所以
180mm－12mm＋10mm≤H閉≤360mm－12mm－5mm
所以模具的閉合高度應(yīng)在 178mm≤H閉≤343mm
壓力機(jī)可選：YHD32-200
5、模具結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)
5.1設(shè)計構(gòu)思
在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計時，需首先根據(jù)產(chǎn)品確定總體結(jié)構(gòu)，然后一次為基礎(chǔ)，詳細(xì)設(shè)計其中的組成零件。這一過程實際上就是自頂向下的設(shè)計過程。模具組成零件的形狀除受成形工藝形狀約束外，還受其在模具中所處的位置及其他零件的關(guān)系約束，只有總裝在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，才能獲得零件的相關(guān)約束，進(jìn)行零件的設(shè)計。
為此，在利用CAD畫圖時，應(yīng)采用自頂向下的設(shè)計模式，依次實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計。具體表述為：首先，根據(jù)產(chǎn)品確定模具的總體框架結(jié)構(gòu)，從典型結(jié)構(gòu)庫中實體化一種導(dǎo)向結(jié)構(gòu)圖，然后直接在該總體結(jié)構(gòu)下，設(shè)計其他相關(guān)模具零件，以使零件設(shè)計和裝配設(shè)計相關(guān)聯(lián)。這樣，在設(shè)計某一零件時，其相關(guān)零件的形狀變化可被自動處理，從而保證設(shè)計結(jié)構(gòu)一致性。當(dāng)零件設(shè)計完成后，可將裝配結(jié)構(gòu)中的每一零件輸出到相應(yīng)的文件中，用來產(chǎn)生相應(yīng)零件的裝配圖，并標(biāo)注相關(guān)尺寸、技術(shù)要求等。
5.2銷釘 螺釘?shù)陌惭b
上下模座各安裝四個緊固螺釘，斜對角各安裝兩個銷釘。
5.3干涉檢驗
零件裝配完成以后，個別零件之間可能出現(xiàn)型號干涉的情況，需對裝配體進(jìn)行干涉檢查；否則零件有可能無法安裝或正常工作。需對零件重新進(jìn)行裝配或修改零件尺寸，直到消除干涉為止，表明各個零部件被正確安裝，可以正常工作。
6、模具裝配圖
本次設(shè)計采用的是無導(dǎo)向冷擠壓成型模，金屬粉末填充后，上模下壓，一次成型，然后下模頂出。如圖7所示
圖7
1―上模座 2―上模墊板 3―上模固定板 4―下模 5―下模固定板 6―下模座 7―凸模 8―陰模 9―頂桿 10―頂塊 11―螺釘
10
致 謝
致 謝
三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。
感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。
最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。
11
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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3. 王新華.汽車沖模技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2005
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5. 趙孟棟.冷擠壓模設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
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