焊槍嘴的冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)（含CAD圖紙及三維圖）

焊槍嘴的冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)（含CAD圖紙及三維圖）,焊槍,擠壓,工藝,模具設(shè)計(jì),cad,圖紙,三維 摘要 本論文介紹了冷擠壓基本原理，冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)與各部分工作原理，對(duì)冷擠壓產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證主要是對(duì)擠壓設(shè)備的相關(guān)重要參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，在校驗(yàn)合格后，進(jìn)行成型零件加工工藝過程的制定，既要保證擠壓件件的質(zhì)量，又要兼顧經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)又詳細(xì)介紹了焊槍嘴冷擠壓模具設(shè)計(jì)過程，冷擠壓模具凸、凹模的設(shè)計(jì)方法，模架的選用及模具整體安裝與配合等問題。 關(guān)鍵詞 冷擠壓；模具；模具設(shè)計(jì)；焊槍嘴 Abstract This thesis describes the basic principles of cold extrusion, cold extrusion die structure and the part of the work principle of the cold extrusion products made the basic design principles for the design verification is mainly related to important parameters in extrusion equipment to verify , after passing the check to carry out forming part machining process development, we must ensure the quality of extruded parts, while keeping in mind economy. At the same time a detailed description of the valve mandrel design process cold extrusion dies, cold extrusion dies convex and concave die design methods, the choice of mold and mold the whole installation and tie in with other issues. Key words cold extrusion; mold; mold design; valve mandril 不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 - II - 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1　選題目的和意義 1 1.2　模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1.3　模具的分類和占有量 2 1.3. 1　模具分類 2 1.3.2　冷擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用 2 1.3.3　擠壓方法的分類 3 1.4　我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 4 1.5　我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況 5 1.6　國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 5 1.7 　本章小節(jié) 5 第2章 擠壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算 7 2.1　零件工藝性分析 7 2.1.1　工件二維零件圖、三維造型圖 7 2.1.2　模具總體方案設(shè)計(jì)及可行性分析 8 2.2　材料的工藝分析 9 2.2.1　材料表面光潔、平整、無銹 9 2.2.2　擠壓用材料的規(guī)格 9 2.2.3　材料擠壓參數(shù)的確定 10 2.2.4　材料選擇工藝 10 2.3　零件結(jié)構(gòu)工藝性 11 2.3.1　擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 11 2.3.2　擠壓件的尺寸精度、表面處理和潤滑 12 2.4　本章小結(jié) 15 第3章 冷擠壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇 16 3.1　冷擠壓壓力的階段性 16 3.2　影響冷擠壓的壓力的主要因素 17 3.3　冷擠壓壓力計(jì)算 19 3.4　冷擠壓設(shè)備的選擇 20 3.4.1　對(duì)冷擠壓設(shè)備的要求 20 3.4.2　冷擠壓壓力機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)分析 21 3.4.3　冷擠壓壓力機(jī)的確定 22 3.5　本章小節(jié) 24 第4章 冷擠壓模具設(shè)計(jì) 25 4.1　冷擠壓模具特點(diǎn)和基本組成 25 4.2　模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.2.1　凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.2.2　頂桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 4.2.3　下模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 4.2.4　導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 4.2.5　卸料零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 4.2.6　銷釘、螺釘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 4.3　凸、凹模強(qiáng)度校核 33 4.3.1　凸模強(qiáng)度校核 33 4.3.2　凹模強(qiáng)度校核 34 4.4　冷擠壓模具材料的選用 34 4.4.1　冷擠壓模具材料 34 4.4.2　冷擠壓模具材料的選用方法 35 4.5　模具整體結(jié)構(gòu)圖 35 4.6　本章小結(jié) 36 第5章 模具的裝配 38 5.1　零件技術(shù)要求 38 5.2　裝配技術(shù)要求 38 5.3　主要組件的裝配 39 5.3.1　凸模和凸模固定板的裝配 39 5.3.2　導(dǎo)套和上模板，導(dǎo)柱和下模板的裝配 39 5.3.3　導(dǎo)柱與導(dǎo)套的技術(shù)要求及裝配 39 5.4　本章小結(jié) 40 結(jié)論 41 致謝 42 參考文獻(xiàn) 43 附錄1 44 附錄2 45 附錄3 46 千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 - V - 第1章 緒論 1.1　選題目的和意義 近年來，金屬冷擠壓成形工藝在我國取得了長足的發(fā)展，迅速成為最常用的，最有前途的處理方法，所以它在工業(yè)生產(chǎn)中越來越重要。了解和掌握金屬冷擠壓模具的設(shè)計(jì)過程中是非常重要的。本課題通過槍嘴的冷擠壓模具設(shè)計(jì)的學(xué)生，了解金屬冷擠壓模具的工作原理和功能設(shè)計(jì)的基本過程。對(duì)于未來的工作，專門從事金屬冷擠壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 1.2　模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 首先，模具是一種生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，工業(yè)產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)，批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)都離不開模具，模具零件的四級(jí)低（高精度，高復(fù)雜度，高一致性，高生產(chǎn)率和低能耗，低耗材）模具行業(yè)中扮演著越來制造業(yè)越來越重要的作用。 其次，工業(yè)產(chǎn)品的普通人60% - 90%部分需要成型。模低精準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量較差，模具生活是低，產(chǎn)品的成本很高是?，F(xiàn)代模具和模具產(chǎn)業(yè)已成為技術(shù)；密集型和資本密集型行業(yè)和高技術(shù)已成為，的相互依賴關(guān)系，直接模具高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化是必不可少的設(shè)備。模本身，另一方面高新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，因?yàn)槟＞叩闹圃煲殉蔀楦咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)重要部分。以模具成型快速高質(zhì)的低功耗，，環(huán)境保護(hù)部分，體現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和科學(xué)的發(fā)展觀。最后，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，模具工業(yè)的發(fā)展可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100模具發(fā)展發(fā)展1000000000元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100000000000元。2005年，我國模具企業(yè)的總銷售額約為61000000000元。因此，模具工業(yè)的發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)是巨大的。 1.3　模具的分類和占有量 1.3. 1　模具分類 模具主要分沖壓模、塑料模、壓鑄模、熱鍛模等。 1．沖壓模具 （沖模） 沖裁模（無、少廢料沖裁、整修、光潔沖裁、深孔沖裁精沖模等），彎曲模具，拉深模具，單工序模具（沖裁、彎曲、拉深、成形等），復(fù)合沖模，級(jí)進(jìn)沖模；汽車覆蓋件沖模，組合沖模，電機(jī)硅鋼片沖模 板材沖壓成形。 2．塑料成型模具 壓塑模具，擠塑模具，注射模具（立式、式、角式注射模具）；熱固性塑料注射模具，擠出成形模具（管材、簿膜扁平機(jī)頭等）發(fā)泡成形模具，低刀具工具泡注射成形模具，吹塑成形模具等 塑料制品成形加黃巖工藝（熱固性和熱塑性模塑料。 3．壓鑄模 熱室壓鑄機(jī)用壓鑄模，立式冷室壓鑄機(jī)用壓鑄模，臣式冷室壓鑄機(jī)用壓鑄模，全立式壓鑄機(jī)用壓鑄模，有色金屬（鋅、鋁、銅、鎂合金）壓鑄，黑色金屬壓鑄模 有色金屬與黑色金屬壓力鑄造成形工藝。 4．鍛造成形模具 模鍛和大型壓力機(jī)用鍛模，螺旋壓力機(jī)用鍛模，平鍛機(jī)鍛模，輥鍛模等；各種緊固件冷鐓模，擠壓模具，拉絲模具，液態(tài)鍛造用模具等 金屬零件成形，采用鍛壓、擠壓。 其中冷擠壓模具發(fā)展迅速，成為當(dāng)今最常用、最具前景的加工方法之一，所以它在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要。 1.3.2　冷擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用 1.擠壓原理 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。 2.冷擠壓特點(diǎn) (1)節(jié)約原材料。冷擠壓是利用金屬的塑性變形來制成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，提高材料利用率。冷擠壓的材料利用率一般可達(dá)到80%以上。 (2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。用冷擠壓工藝代替切削加工制造零件，能使生產(chǎn)率提高幾倍、幾十倍、甚至上百倍。 (3)制件可以獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T8級(jí)，表面粗糙度可達(dá)R0.2～R0.6。因此，用冷擠壓加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進(jìn)行精磨。 (4)提高零件的力學(xué)性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內(nèi)部形成合理的纖維流線分布，使零件的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原材料的強(qiáng)度。此外，合理的冷擠壓工藝可使零件表面形成壓應(yīng)力而提高疲勞強(qiáng)度。因此，某些原需熱處理強(qiáng)化的零件用冷擠壓工藝后可省去熱處理工藝，有些零件原需要用強(qiáng)度高的鋼材制造，用冷擠壓工藝后就可用強(qiáng)度較低的鋼材替用。 (5)可加工形狀復(fù)雜的，難以切削加工的零件。如異形截面、復(fù)雜內(nèi)腔、內(nèi)齒及表面看不見的內(nèi)槽等。 (6)降低零件成本。由于冷擠壓工藝具有節(jié)約原材料、提高生產(chǎn)率、減少零件的切削加工量、可用較差的材料代用優(yōu)質(zhì)材料等優(yōu)點(diǎn)，從而使零件成本大大降低。 1.3.3　擠壓方法的分類 根據(jù)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，常用的擠壓方法可以分為以下幾類。 (1)正擠壓 擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與凸橫的運(yùn)動(dòng)方向相一致。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和彈殼等。 (2)反擠壓 擠壓時(shí)，金屑的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬向節(jié)軸承套等。 (3)復(fù)合擠壓 擠壓時(shí)，毛坯一部分金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，而另一部分金屑流動(dòng)方向則與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，復(fù)合擠壓法可以制造雙杯類零件，也可以制造杯桿類零件和桿桿類零件。 (4)減徑擠壓 變形程度較小的一種變態(tài)正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減。主要用于制造直徑相差不大的階梯軸類零件以及作為深孔杯形件的修整工序。 以上幾種擠壓的共同特點(diǎn)是：金屑流動(dòng)方向都與凸模軸線平行，因此可統(tǒng)稱為軸向擠壓法。另外還有徑向擠壓和鐓擠法。 1.4　我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 近年來，模具企業(yè)在技術(shù)，質(zhì)量，成本，服務(wù)等方面加大力度，特別是在技術(shù)進(jìn)步上成效顯著。技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的必要條件，是提高競爭力的重要基礎(chǔ)，技術(shù)水平，產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。模具公司高度重視技術(shù)創(chuàng)新，堅(jiān)持抓技術(shù)進(jìn)步和工藝改進(jìn)，提高核心競爭力，在激烈的市場競爭的公司。加大研發(fā)投入力度，依靠科技進(jìn)步，科技創(chuàng)新，不斷提高企業(yè)的制造水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量。尤其是中國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的推動(dòng)力，在過去的十年中，模具工業(yè)一直以15%的年增長率快速發(fā)展。中國汽車市場的巨大潛力，為汽車模具的發(fā)展帶來了更廣闊的發(fā)展空間。中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提出了更高的要求，模具行業(yè)，也為其發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。在過去的10年中，中國的模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。 目前，我國約有20000以上的模具生產(chǎn)廠，員工超過50000000人，超過450000000000元的模具年產(chǎn)值。近年來，模具行業(yè)，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，主要用于大型，精密，復(fù)雜，長壽命模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)整體增長速度；塑料模和壓鑄模的比例增加；專業(yè)模具制造商市場的數(shù)量和能力迅速增加。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，外資和民營企業(yè)的迅速發(fā)展。 在現(xiàn)有的不平衡的地理分布我國模具工業(yè)的發(fā)展，東南沿海地區(qū)向中部和西部地區(qū)的快速發(fā)展，快速的在北方對(duì)南方的發(fā)展。模具在珠江三角洲和長江三角洲地區(qū)生產(chǎn)最集中的地區(qū)，模具的價(jià)值約占總產(chǎn)值的三分之二以上。 中國的模具加工成本低，模具加工行業(yè)的發(fā)展越來越成熟，不斷提高技術(shù)水平，提高人員素質(zhì)，國內(nèi)的投資環(huán)境越來越好，各種有利因素使越來越多的外國企業(yè)選擇中國作為模具加工基地。結(jié)晶器行業(yè)面臨一個(gè)突破的“一一五年”時(shí)期。 1.5　我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況 目前，在中國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種更新快，市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對(duì)模具制造的要求交貨時(shí)間短”，“精度高，“質(zhì)量好”，“價(jià)格低”。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該與這些要求相適應(yīng)。促進(jìn)以信息技術(shù)提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 CAD／CAM的CAD/CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的綜合應(yīng)用，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具的CAD / CAM / CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，通用的CAD／CAM／CAE技術(shù)日趨成熟。隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)是簡化。流傳的CAD模具CAD/CAM過程中應(yīng)該把握的技術(shù)推廣，重點(diǎn)扶持和機(jī)遇的國內(nèi)軟件應(yīng)用的發(fā)展模具；加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的；應(yīng)用范圍。對(duì)于模具設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件，制作智能化，一體化方向。的CAD / CAE / CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，模具的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)發(fā)生了重大的變化。模具的開發(fā)和制造水平的提高，在工業(yè)應(yīng)用中的模具技術(shù)，還與電子信息等高新技術(shù)嫁接，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)取決于數(shù)控高精密加工設(shè)備。 1.6　國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高，故人均產(chǎn)值也較高。我國每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多為15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％。 1.7 　本章小節(jié) 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家稱之為“工業(yè)之母”。模具成型具有效率高，質(zhì)量好，節(jié)省原材料，降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點(diǎn)。采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當(dāng)今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機(jī)械、電子、輕工、紡織、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%～80%產(chǎn)品零件，組件和部件的加工生產(chǎn)。“模具就是產(chǎn)品質(zhì)量”，“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來越多的人所認(rèn)識(shí)和接受。在中國，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)更新?lián)Q代的速度，新產(chǎn)品的開發(fā)能力，進(jìn)而決定企業(yè)的應(yīng)變能力和市場競爭能力。目前，模具設(shè)計(jì)與制造水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志之一。 第2章 擠壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算 2.1　零件工藝性分析 2.1.1　工件二維零件圖、三維造型圖 圖2-1 焊槍嘴二維零件圖 技術(shù)要求： 1.零件未注公差部分為自由公差； 2.零件材料為H1黃銅。 圖2-2 工件三維實(shí)體圖 2.1.2　模具總體方案設(shè)計(jì)及可行性分析 1．總體方案設(shè)計(jì) (1)模具類型的選擇 該工件包括上部分深孔部分，根據(jù)零件形狀應(yīng)選用擠壓模具進(jìn)行擠壓。 (2)擠壓凸模的設(shè)計(jì)原則 凸模上斷面的變化處的集中應(yīng)力是引起凸模損壞的根本原因，因此減少或消除此處的應(yīng)力集中是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首要考慮的問題。模具根部斷面變化大的臺(tái)階處采取錐面過度或大圓弧光滑連接應(yīng)力集中要小。典型的凸模結(jié)構(gòu)尺寸，工作部分尺寸均可在參考手冊中查取。 (3)擠壓凹模的設(shè)計(jì)原則 確定冷擠壓凹模的結(jié)構(gòu)和工作型腔尺寸時(shí)，要考慮坯料的形狀和尺寸，擠壓件的精度要求，模具結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，模具彈性變形和溫升，模具磨損，壽命和經(jīng)濟(jì)性以及工藝特點(diǎn)和擠壓變形的需要等。擠壓過程中凹模所受壓力很大并且壓力分布很不均勻，設(shè)計(jì)凹模時(shí)，必須計(jì)算凹模內(nèi)壁的切向拉應(yīng)力并提出適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施。通常凹模擠壓時(shí)的成形壓力不應(yīng)超過1900MPa，否則要減小變形程度活著降低模具壽命要求。 2．可行性分析 此工件為圓筒形，由上部深孔部分。材料為HI。具有良好的擠壓性能，適合冷擠壓。工件結(jié)構(gòu)簡單，上深孔與下潛孔之間有連皮；孔與孔、孔與邊緣之間的距離通過最小壁厚滿足要求。工件的尺寸全部為自由公差，尺寸精度較低，冷擠壓完全能滿足要求。 2.2　材料的工藝分析 2.2.1　材料表面光潔、平整、無銹 材料表面應(yīng)光潔無裂紋、麻點(diǎn)、劃痕、結(jié)疤、氣泡等缺陷，這將直接影響制件的外觀性。在擠壓過程中，還容易在缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破裂。 材料表面若不平，會(huì)影響剪切和沖壓時(shí)的定位精度，以及由于定位不穩(wěn)而造成廢品，或因擠壓過程中材料變形時(shí)的展開作用而損壞凸模沖頭。在變形工序中，材料表面的平面度也會(huì)影響材料的流向，引起局部起皺或破裂。 材料表面有銹，不但影響擠壓性能，損傷模具，而且還會(huì)影響后續(xù)焊接和涂漆等工序的正常進(jìn)行。 2.2.2　擠壓用材料的規(guī)格 擠壓對(duì)毛坯的要求是十分嚴(yán)格的，毛坯質(zhì)量的好壞將會(huì)對(duì)金屬流動(dòng)、擠壓件質(zhì)量、模具壽命等產(chǎn)生明顯影響。 冷擠壓所采用的原材料品種主要有． (1)線材 主要用作鐓擠螺栓之類零件的原材料。采用線材可CJ進(jìn)行連續(xù)送料，因此生產(chǎn)率很高，但只能加工小型擠壓件。一般情況下，所使用的線材直徑為3—25mm，個(gè)別情況也有高達(dá)35mm的。 線材主要用于連續(xù)多工位自動(dòng)加工，故材料利用串很高。但工序之間不能進(jìn)行中間退火，端面切斷面又難以潤滑，因此，模具工作部分易于磨損，加快了失效。 (2)棒料 主要用作形狀復(fù)雜、尺寸較大擠壓件的原材料。它與線材相比，生產(chǎn)率較低，伹可以進(jìn)行中間退火處理及表面潤滑處理。棒料的利用率也較高，采用鋸切備料可達(dá)70%~90%，采用壓力機(jī)剪切備料幾乎可達(dá)100%。 當(dāng)毛坯的長徑比小于或等于s/d時(shí)，下枓是困難的，因此用棒料作為毛坯，必須限制長徑不的小于3/4(或1)。 (3)板料 當(dāng)毛坯的長徑比小于3/4時(shí)，應(yīng)選用板枓。采用沖裁法備料，毛坯尺寸誤差小，精度高，但材料利用率較低，一般為40%一60%。 根據(jù)以上分類原則，毛坯原材料應(yīng)選擇棒材加工。 2.2.3　材料擠壓參數(shù)的確定 根據(jù)坯料及零件的尺寸，計(jì)算出零件成型后的斷面收縮率 (2-1) =222/25.62×100%=73.8% 擠壓比 (2-2) 對(duì)數(shù)擠壓比 ㏑G=㏑F0/F1 (2-3) =3.82 F0 —變形前的毛坯橫截面積 F1 —變形后制品的橫斷面積 2.2.4　材料選擇工藝 冷擠該鋼模具零件工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成型→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。 擠壓常用鋼材種類有碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼等。為了減少不均勻變形．獲得優(yōu)質(zhì)的冷擠壓件，延長模具的使用壽命，冷擠壓用鋼材應(yīng)具有如下一些性能： １.較低的變形抗力，變形抗力越小，加工時(shí)所需的單位擠壓力也越小。 ２.較高的塑性 塑性越高，材料的變形能力就越好，越能承受較大塑性變形。 ３.均勻的金相組織，品粒大小和狀態(tài)對(duì)于冷擠壓變形能力影響較大。 該零件材料為20號(hào)鋼，根據(jù)表2-1該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好?？估瓘?qiáng)度為335-500MPa，伸長率≥24%。 表2-1 常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能 材料 名稱 牌號(hào) 材料 狀態(tài) 力學(xué)性能 抗剪強(qiáng)度 τ/Mpa 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 伸長率 δ( ％) 碳素 08F 已退火 230～310 275～380 180 27～30 結(jié)構(gòu)鋼 08 260～360 215～410 200 27 10F 220～340 275～410 190 27 10 260～340 295～430 210 26 15 270～380 335～470 230 25 20 280～400 335～500 250 24 35 400～520 490～625 320 19 45 440～560 530～685 360 15 50 440～580 540～715 380 13 2.3　零件結(jié)構(gòu)工藝性 2.3.1　擠壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 (1)擠壓件的形狀：擠壓件的形狀應(yīng)力簡單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用。 (2)擠壓件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角： 擠壓件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少擠壓時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。圓角半徑R的最小值，參照表2-3所示： 表2-3冷擠壓最小圓角半徑 擠壓方式 材料 R r 正擠壓 低碳鋼 0.5-1.0 3.0 鋁合金 0.2-0.5 3.0-5.0 反擠壓 低碳鋼 0.2-0.5 0.5-1.0 鋁合金 0.2-0.5 0.5-1.0 2.3.2　擠壓件的尺寸精度、表面處理和潤滑 一、冷擠壓件尺寸精度 (一)影響尺寸精度的因素 近年來，隨著冷擠壓技術(shù)的進(jìn)步，冷擠壓件的尺寸精度已提高到可以與切削加工相媲美，可以獲得尺寸精度相當(dāng)高的沖擠壓件。但是，冷擠壓件尺寸精度的高低受加工條件的影響較大。主要的影響因素有． 1．設(shè)備的剛性及負(fù)荷能力的影響 在模具承載能力允許的情況下，能否獲得精確的軸向尺寸，同沒備的剛性及負(fù)荷能力有直接關(guān)系。軸向尺寸系指桿形件的余料高度、杯形件的底部厚度及復(fù)合擠壓件的中間隔厚。這些尺寸波動(dòng)與模具及設(shè)備的剛度有著密切關(guān)系。設(shè)備的剛性不好，擠壓時(shí)模具的彈性變形量會(huì)很大，必然引起軸向尺寸的波動(dòng)。設(shè)備的噸位越大，擠壓件的彈性變形越小，軸向尺寸越穩(wěn)定，尺寸偏差超小。實(shí)踐證明．采用負(fù)荷能力較大的設(shè)備，對(duì)提高擠壓件的軸向尺寸精度是有效的。 2．模具尺寸精度的影響 擠壓件的尺寸偏差，受模具尺寸變化的影響最大。而影響模具尺寸變化的因素有:模具的彈性變形、模具的材料，制造精度以及磨損，模具的溫升等等。模具的溫度升高，使模腔尺寸加大，擠壓件的尺寸精度就得不到保證。擠壓件的形狀越復(fù)雜，變形程度和擠壓力越大，發(fā)熱程度也越劇烈，尺寸波動(dòng)的幅度也就越大。模具的彈性變形主要取決于所承受的工作壓力和所用的材料，并且還與被擠材料的性能、擠壓件的變形程度和尺寸等有關(guān)。采用工具鋼作模具顯然比采用硬質(zhì)合金作模具的彈性膨脹量要大，如果毛坯的硬度、強(qiáng)度高，擠壓件尺寸和變形程度也很大時(shí)，擠壓模具的彈性變形量必然要加大。因此，適當(dāng)控制擠壓變形程度，提高被擠壓材料的塑性，選用優(yōu)質(zhì)的模具材料，對(duì)減小模具的彈性變形，提高模具使用壽命和擠壓件的尺寸精度都是非常有益的。模具的制造精度高．?dāng)D壓件的尺寸也必然增高，但過高的摸具精度會(huì)增加制模費(fèi)用。因此，必須經(jīng)濟(jì)合理地確定模具制造精度。在正常情況下，摸具磨損總是存在的，擠壓件尺寸不可避免的會(huì)逐漸改變，因此，在設(shè)汁與制造模具時(shí)，要正確估計(jì)變形量，井設(shè)法將其控制在最低程度，以保證模具具有最大的磨損留量。 3．毛坯材料性能及制造精度的影響 毛坯材料的成分、組織和性能以及備料時(shí)的形狀與質(zhì)量偏差對(duì)擠壓件尺寸精度的影響，突出表現(xiàn)在對(duì)擠壓力大小的影響上．這些因素促使擠壓力的變化必然要反映在模具彈性變形的差異上，這樣就使擠壓件的尺寸產(chǎn)生了誤差。 4. 變形條件的影響 提高變形速度可以使變形熱來不及散失，從而使擠壓件溫度升高，變形抗力降低，因而模具的彈性變形量和磨損都會(huì)減小。無疑，這對(duì)獲得穩(wěn)定的擠壓件尺寸是十分有利的。擠壓時(shí)，將毛坯進(jìn)行良好的表面潤滑處理，使其具備良好的潤滑狀態(tài)，這就可以減小摩擦系數(shù)，降低擠壓力，從而使模具的彈性變形量和磨損量也相應(yīng)減小，擠壓件的尺寸精度也得到了保證。 (二)反擠壓零件尺寸精度選擇 該零件為杯形件，尺寸精度可根據(jù)表2-4進(jìn)行選擇 圖2-3 反擠壓杯形件的尺寸符號(hào)和基本形狀 表2-4 反擠壓杯形件的尺寸精度精度 二、冷擠壓件的表面處理 冷擠壓時(shí)單位擠壓力很大，特別是鋼的冷擠壓單位擠壓力高達(dá)2000MPa以上，使用一般的涂刷潤滑劑極易被擠掉，不能起到潤滑作用，毛坯表面也易被拉毛。因此，為了確保潤滑劑起到良好的潤滑效果，在潤滑處理前，必須對(duì)毛坯進(jìn)行表面處理。 (一)黑色金屬毛坯的表面處理和潤滑 目前，碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼毛坯冷擠壓前的表面處理和潤滑采用的方法仍以磷化后皂化的效果為最佳。其工藝流程是： l．清除表面缺陷 用軟軸砂輪或拋光輪清除個(gè)別毛坯表面微小裂紋、折疊等缺陷。 2．化學(xué)去油 采用氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、水玻璃等堿性水溶液，并加入少量去垢劑、表面活性劑等，以加強(qiáng)去垢能力。 3．流動(dòng)冷水清洗。 4．熱水清洗 以上兩個(gè)工序都是為了防止堿性除油液帶人下道酸洗液中彤響去銹能力。 5. 酸洗 一般采用鹽酸或硫酸液去除表面氧化皮。 6．流動(dòng)冷水、熱水清洗 該流程是防止將吸附在毛坯表面的酸洗液帶入到下一流程磷化液中，影響磷化效果。 7．磷化處理 將毛坯浸在磷酸鹽溶液中，使其表面生成一層不溶性磷酸鹽薄膜的處理方法，稱為磷化處理。經(jīng)磷化處理的毛坯可以減少毛坯與模具間的接觸摩擦；提高冷擠壓件表面質(zhì)量和模具使用壽命。磷化處理之所以具有以上作用，是因?yàn)榱姿猁}薄模具有如下一些特性： ①磷化膜由細(xì)小片狀結(jié)晶組織構(gòu)成，呈多孔狀態(tài)，對(duì)潤滑劑有吸附作用，是貯存潤滑劑的“倉庫”。在冷擠壓過程中，貯藏在細(xì)孔內(nèi)的潤滑劑被擠出，起潤滑作用，從而減少了毛坯與模具間的摩擦阻力。 ②磷化膜與鋼毛坯表面結(jié)合牢固。這是由于經(jīng)磷化處理后，毛坯表面因金屬的置換作用形成了一層磷酸鐵，它與金屬基體右很強(qiáng)的結(jié)合力，且有一定的塑性，在冷擠壓過程中能與毛坯基體一起變形。 ③經(jīng)磷化處理的毛坯，其力學(xué)性能(如硬度、韌性等)不變，而耐磨性卻大大提高。 ④毛坯表面磷化層的耐熱能力也很強(qiáng)，足以對(duì)付擠壓時(shí)的溫升，佃影響力學(xué)性能，消弱了與金屬基體的結(jié)合力。 8．流動(dòng)冷水清洗。 9．中和處理 采用氫氧化鈉溶液，將磷化鍍膜時(shí)附著的酸性物質(zhì)中10和，以延長潤滑液的使用壽命，得到良好的潤滑層。 10．潤滑處理 磷化后的潤滑處理方法較多，皂化就是一種最常用的方法。皂化處理是在60-70℃的硬脂酸鈉(Cl7H35COONa)溶液中浸泡15min，使毛坯表面牢固地附上一皂化層作潤滑劑。此外，采用機(jī)油灑加適量的二硫化鉬作潤滑劑，其潤滑效果也很好。 因此，冷擠壓前剛坯料應(yīng)進(jìn)行磷酸鹽與潤滑表面處理。表面處理的主要內(nèi)容有：去除表面缺陷；清潔、去脂、清洗；去除表面氧化層；在坯料表面形成特殊的潤滑支承層---磷酸鹽處理和潤滑處理。其中前三項(xiàng)的是改善表面質(zhì)量，并為以后的磷酸鹽與潤滑處理做好準(zhǔn)備。 (二)冷擠壓材料的軟化處理 為了降低毛坯變形抗力，提高塑性，改善組織，細(xì)化晶粒，使金屬材料易于冷擠壓，通常在冷擠壓前或多道冷擠壓工序之間必須進(jìn)行軟化處理。冷擠壓常用金屬材料軟化處理規(guī)范見附表3常用冷擠壓材料軟化熱處理規(guī)范。 2.4　本章小結(jié) 本章主要對(duì)工件的工藝進(jìn)行了分析，確定工藝方案，結(jié)論此工件可以擠壓。擠壓用材料的表面和內(nèi)在性能對(duì)擠壓成品的質(zhì)量影響很大，要求擠壓材料厚度精確、均勻。表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響擠壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響擠壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新擠壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。因此在擠壓前對(duì)坯料進(jìn)行尺寸精度校核，表面軟化處理和潤滑是非常重要的。 第3章 冷擠壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇 冷擠壓的擠壓力是設(shè)計(jì)模具的基礎(chǔ)和設(shè)備選擇的依據(jù)，同時(shí)又可以衡量擠壓的難易程度，所以，擠壓力是冷擠壓工藝的一個(gè)重要參數(shù)。目前，求擠壓力的方法有理論計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法和圖算法。無論采用哪種方法， 所求得的擠壓力均因變膨速度、溫度、潤滑條件、硬化效應(yīng)和模具結(jié)構(gòu)等一系列因素的影響而有很大誤差，所以，擠壓力是難以準(zhǔn)確計(jì)算的，因此在選用設(shè)備時(shí)應(yīng)給以較大的安全系數(shù)。 3.1　冷擠壓壓力的階段性 在冷擠壓過程中，擠壓力并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨壓力機(jī)的行程而變化，且顯示出明顯的階段性(圖3-1)．由圖可知，冷擠壓力與行程的關(guān)系一般可以分為三個(gè)階段： 第Ⅰ階段：凸摸下行，金屬材料開始產(chǎn)生塑性變形，擠壓力急劇增高。當(dāng)正擠壓達(dá)到a點(diǎn)、反擠壓達(dá)到a點(diǎn)時(shí)，擠壓開始。在這一階段中擠壓力必須克服金屬內(nèi)部的變形阻力以及毛坯與模具間的摩擦力，使所有的金屬晶格完全被壓緊。對(duì)于正擠壓，這一階段是由凸校接觸金屬開始直至金屬流入凹?？谔帪橹?；對(duì)于反擠壓，這一階段是凸模接觸金屬開始，直至金屬流人凸、凹模間隙處為止。 第Ⅱ階段：凸模繼續(xù)下行，迫使金屬繼續(xù)流動(dòng)。在這一階段中，只改變毛坯高度，變形區(qū)穩(wěn)定不變。對(duì)手正擠壓，擠壓力從a到b。略有下降，其原因是毛坯與模具接觸面積逐漸變小，而使摩擦力逐漸減小的緣故；對(duì)于反擠壓，擠壓力從a’到b’基本穩(wěn)定不變。岡在此階段內(nèi)，塑性變形區(qū)高度不隨時(shí)間而改變，擠壓力也不隨行程而變化，故稱為穩(wěn)定變形階段。 第Ⅲ階段：當(dāng)毛坯的剩余厚度小于穩(wěn)定變形時(shí)的塑性變形區(qū)高度以后，凸模再向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，擠壓力又急劇上升。正擠壓沿bc曲線上升，反擠壓沿b’c’曲線上升。 由上述分析可以得出，擠壓最好在第Ⅱ階段結(jié)束之前進(jìn)行．如果第Ⅱ階段結(jié)束后，仍繼續(xù)擠壓，擠壓力就急劇增加，模具或壓力機(jī)就容易損壞。如果第Ⅱ階段完畢就結(jié)束擠壓，此時(shí)擠壓余料厚度h0等于穩(wěn)定變形區(qū)高度h1。如果第Ⅱ階段結(jié)束后仍繼續(xù)擠壓，但限制擠壓力增高值不超出模具材料的許用單位壓力p0，此時(shí)毛坯在非穩(wěn)定變形狀態(tài)下仍可繼續(xù)變形，這樣既可充分發(fā)揮模具材料的潛力．又可節(jié)省原材料消耗。此時(shí)擠壓余料厚度h0可小于穩(wěn)定變形區(qū)高度h1。 圖3-1 冷擠壓力與行程的關(guān)系 3.2　影響冷擠壓的壓力的主要因素 一、影響擠壓力的因素 １.被擠壓金屬的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能 金屬抗拉強(qiáng)度對(duì)擠壓力的影響很大。抗拉強(qiáng)度高的金屬在擠壓變形中所需的變形力比低強(qiáng)度的金屬大得多，因此，擠壓高合金鋼比擠壓普通碳素合金鋼需要更大的擠壓力。金屬的抗拉強(qiáng)度隨著化學(xué)成分的不同而異，其中，碳元素對(duì)鋼材力學(xué)性能和擠壓力的影響要比合金元素大得多。例如含錳量對(duì)擠壓力的影響僅為含碳量的1/4。隨著含碳量的增加不僅使鋼材的抗拉強(qiáng)度顯著提高，也使鋼材的屈服點(diǎn)和硬度值均有較大的升高，而使斷面縮減率和伸長率相應(yīng)減小。鋼中硅的存在會(huì)使含碳量低的鋼材變得又硬又脆，從而使擠壓力顯著提高。硫?qū)︿摬牡某貜?qiáng)度特性雖無重大影響，但硫化物在鋼材中的存在，將嚴(yán)重影響鋼材的熱擠壓性能，使其在加熱過程中出現(xiàn)紅脆現(xiàn)象。所以作為擠壓坯料的鋼材中含硫量不應(yīng)大于0.06。 ２.擠壓方式 在相同條件下擠壓同一種金屬材料，采用正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓所需的擠壓力各不相同。一般情況下反擠壓比正擠壓力大，復(fù)合擠壓力略小于單向正擠壓力或單向反擠壓力。 反擠壓時(shí)，擠壓件的壁厚越小，則所需的單位擠壓力就越大。但當(dāng)壁厚小到一定數(shù)值后，單位擠壓力會(huì)急劇升高。 正擠壓時(shí)，凹模于擠壓件接觸面積的單位擠壓力遠(yuǎn)大于凸模的，使得凹模的受力較凸模更大磨損更為嚴(yán)重，因此，正擠壓時(shí)變形程度的最大值取決于凹模的極限載荷，設(shè)計(jì)正擠壓模時(shí)應(yīng)充分注意這一點(diǎn)。 ３.變形程度 應(yīng)根據(jù)擠壓壓力和所選模具的材料，同時(shí)考慮擠壓時(shí)模具的升溫情況來決定擠壓變形程度的極限值，因?yàn)閿D壓力及變形功隨著變形程度的增加而增大。 ４.擠壓模工作部分的幾何形狀 擠壓模工作部分的幾何形狀設(shè)計(jì)合理，可以使金屬阻力大為減小，從而使變形力變形功相應(yīng)的減小。反擠壓模的凸模做成平底形狀，擠壓力最大，做成球面形狀擠壓力最小，但斷面縮減率大于60%后，球面凸模的單位擠壓力將會(huì)急劇提高。平底錐面反擠壓凸模中心錐角α應(yīng)取120°至130°。過大的中心錐角，降低單位擠壓力的作用不顯著。錐底直徑在d1等于（0.5-~0.7）d的范圍內(nèi)選取。為了減小擠壓后的機(jī)加工量，在需用范圍內(nèi)業(yè)可以將反擠壓凸模設(shè)計(jì)成平底形狀，但凸模的端部應(yīng)盡量選用大的過度圓角。 ５.潤滑狀態(tài) 潤滑對(duì)于擠壓是非常重要的。理想的潤滑不僅能減小與擠壓模之間的摩擦，使擠壓力顯著下降，而且還能顯著提高擠壓模具的壽命。生產(chǎn)實(shí)踐中，冷擠壓、溫?cái)D壓、熱擠壓不用潤滑劑和潤滑效果不理想時(shí)得不到良好的擠壓件。 ６.加熱溫度 金屬坯料隨著加熱溫度的升高，其強(qiáng)度極限降低，塑性提高。所以，為了降低擠壓力，擠壓溫度總是越高越好。加熱到150~200℃復(fù)合擠壓時(shí)，擠壓力可比室溫時(shí)減少10%；加熱到100~200℃反擠壓時(shí)，擠壓力可比室溫時(shí)減少20%~40%。一般情況下，低溫溫?cái)D壓可減小變形抗力15%，中溫及高溫溫?cái)D壓的變形抗力可減少到室溫時(shí)的0.25~0.5.有色金屬溫?cái)D壓時(shí)加熱溫度對(duì)擠壓力的影響，也是很明顯的。對(duì)純鋁將室溫20℃時(shí)的擠壓力設(shè)為100%,那么在150℃時(shí)的擠壓力為59%，200℃時(shí)的擠壓力為41%。 選擇溫?cái)D壓溫度時(shí)還應(yīng)考慮擠壓設(shè)備的類型。如果在高速錘上進(jìn)行溫?cái)D壓，由于變形速度高，在鋼的藍(lán)脆溫度以下溫?cái)D壓，擠壓力也可以明顯下降；采用設(shè)備噸位較大時(shí)，溫?cái)D壓溫度便可選擇低一些；產(chǎn)品的尺寸精度與表面質(zhì)量要求高，溫?cái)D壓溫度應(yīng)選的低些。 ７.變形速度的大小 為縮短擠壓時(shí)間，不使被擠壓坯料的溫度下降過多，使被擠壓金屬內(nèi)外層性能保持一致，同時(shí)減少熱擠壓模工作部分受熱時(shí)間，一般來說希望擠壓速度高一些，但是過大的擠壓速度會(huì)使被擠壓金屬表面層的拉應(yīng)力加大，嚴(yán)重時(shí)以至被拉裂，過大的擠壓速度還會(huì)加快擠壓模工作部分的磨損。另外，擠壓速度較大而沒有采取相應(yīng)措施時(shí)，熱擠壓模的工作部分容易受沖擊作用而損壞，在開始擠壓的瞬間，沖擊的影響是相當(dāng)嚴(yán)重的，這一點(diǎn)在選擇擠壓速度時(shí)不可忽視，必須采取有效的預(yù)防措施。 鋼制擠壓件的熱擠壓，不論變形程度大小，當(dāng)初擠壓速度較小時(shí)，增加擠壓速度對(duì)擠壓力沒有什么影響，只有將擠壓速度增大到一定值時(shí)，擠壓力才開始有降低的趨勢。鋼制機(jī)械零件熱擠壓的擠壓速度，一般控制在60~90m/min的范圍內(nèi)較為合適。 3.3　冷擠壓壓力計(jì)算 計(jì)算單位擠壓力，參考【2】反擠壓時(shí)的擠壓力為： P2=F2C2m (3-1) 式中 P2——最大擠壓力（MPa）； F2——毛坯橫截面積（mm2）； C2——約束系數(shù) F2=4/π×（25.6）2=514.4576mm2 C2查表可知 C2=2 m查表可知 m=890MPa P2=514.4576×2×890=457867.264 MPa 因此，凸模上最大單位力為 P= (3-2) 單位擠壓力為2410MPa 擠壓力P=cpF=1.3×2410×379.94=1190KN 式中 c——安全系數(shù)取1.3 F——凸模工作部分投影面積 1.決定在凸模上所承受的單位擠壓力（凸模單位面積上承受的壓力）。目前冷擠壓模具鋼的許用單位擠壓力一般為2500MPa，工作條件良好時(shí)可達(dá)到3000MPa。 2.決定擠壓變形所需的總擠壓力。將凸模承受的單位擠壓力乘凸模的水平投影面積，即可算出變形所需要總的擠壓力。 根據(jù)零件形狀、尺寸、材料計(jì)算出單位擠壓力為2410MPa，最大擠壓力為1190KN,根據(jù)【2】查表最大擠壓力、單位擠壓力在許用范圍內(nèi)。 3.4　冷擠壓設(shè)備的選擇 3.4.1　對(duì)冷擠壓設(shè)備的要求 冷擠壓時(shí)單位擠壓力很大，對(duì)擠壓件的精度要求高，因此，對(duì)冷擠壓使用的壓力機(jī)提出了一些特殊要求。 １.能量大，從拎擠壓加工的壓力-行程圖（圖3-1）來看，冷擠壓加工的壓力大，行程也很長，所以用于冷擠壓的壓力機(jī)需要很大的能量。 ２.剛性要好 冷擠壓的單位壓力大，載荷集中，極易使模共和壓力機(jī)產(chǎn)生變形。因此，為了保證較高的冷擠壓件精度和較長的模具壽命，就必須要求壓力機(jī)具有較好的剛性。 ３.導(dǎo)向精度要高 因?yàn)閷?duì)冷擠壓件的精度要求較高，因此單靠模具的導(dǎo)向裝置來導(dǎo)向是不能滿足要求的。另外，當(dāng)壓力機(jī)的導(dǎo)向精度較低時(shí)，滑塊下平面與工作臺(tái)平面之間會(huì)產(chǎn)生傾斜，凸模會(huì)囚受到附加彎曲應(yīng)力的作用而折斷。因此，為了保證冷擠壓件的尺寸精度和較長的模具壽命，就必須要求壓力機(jī)和滑塊的導(dǎo)向精度要高。 ４.要具備頂出機(jī)構(gòu) 冷擠壓后，工件可能殘留在凹模中，需要把它頂出來。由此要求壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單的、在不拆卸下模的情況下能，精確調(diào)節(jié)的頂出機(jī)構(gòu)．頂出力一般應(yīng)為壓力機(jī)標(biāo)稱壓力的10%左右。 ５.要有可靠的過載保護(hù)裝置 在冷擠壓過程中，往往由于毛坯尺寸超差、材質(zhì)不均勻以及其它原因而造成過載。為了保護(hù)摸具及設(shè)備，用于冷擠壓的壓力機(jī)必須具備可靠的過載保護(hù)裝置。 ６.能提供合適的擠壓速度 冷擠壓加工是將大斷面的毛坯壓縮成小斷面的擠壓件。因此在擠壓過程中會(huì)有沖擊作用，特別是當(dāng)擠壓速度較高時(shí)，上模接觸金屬毛坯的瞬間速度迅速降低而產(chǎn)生沖擊。所以，要求用于冷擠壓的壓力機(jī)能提供合適的擠壓速度。一般要求壓力機(jī)具有較高的空程向下和回程速度，而當(dāng)上模接觸金屬毛坯前其速度迅速下降，在擠壓過程中，擠壓速度應(yīng)盡可能餒持均勻。一般認(rèn)為較好的擠壓速度在0.1~0.4m/s范圍內(nèi)。 ７.具有對(duì)模具進(jìn)行潤滑冷卻的裝置 冷擠壓時(shí)單位壓力大且在冷擠壓過程中又會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。因此用于冷擠壓的壓力機(jī)要求具有良好的潤滑冷卻裝置，應(yīng)能及時(shí)地向模具及被擠壓毛坯噴射潤滑冷卻液，進(jìn)行強(qiáng)制性的潤滑和冷卻，從而延長摸具壽命。 3.4.2　冷擠壓壓力機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)分析 通常用于冷擠壓的壓力機(jī)主要分為兩大類；機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。兩者各有特點(diǎn)，應(yīng)視具體情況選用。一般說來，機(jī)械壓力機(jī)主要用于冷擠壓批量較大的中、小型零件，而對(duì)于批量較小的大型零件采用液壓機(jī)較為合理。下面將兩類壓力機(jī)的特性進(jìn)行比較分析。 １.行程次數(shù) 機(jī)械壓力機(jī)的行程次數(shù)比液壓機(jī)高得多，因此生產(chǎn)率也高焊多。但液壓機(jī)在一定范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)行程次數(shù)，而機(jī)械壓力機(jī)卻不能調(diào)節(jié)。 ２.行程長度 液壓機(jī)比機(jī)械壓力機(jī)的行程長度要長，且可任意調(diào)節(jié)。因此，液壓機(jī)可以擠壓毛坯長度較長、能量要求較大的零件。 ３.壓力大小 液壓機(jī)能在整個(gè)行程中得到相同的壓力和保持最高壓力，而機(jī)械壓力機(jī)根據(jù)行程位置不同所發(fā)出的壓力是變化的，在下死點(diǎn)附近時(shí)可以發(fā)出標(biāo)稱壓力，離開下死點(diǎn)越遠(yuǎn)，發(fā)出的壓力越小，在行程中點(diǎn)附近時(shí)，發(fā)出的壓力僅為標(biāo)稱壓力的35%~50%。 ４.下死點(diǎn)位置 機(jī)械壓力機(jī)的下死點(diǎn)位置是一定的，而液壓機(jī)是用限位開關(guān)來限定的，下死點(diǎn)的位置精度比機(jī)械壓力機(jī)差得多。因此，對(duì)于保證良好的擠壓件的底厚精度來說，液壓機(jī)不如機(jī)械壓力機(jī)。 ５.電動(dòng)機(jī)功率 機(jī)械壓力機(jī)由于有飛輪積蓄能量，因此電動(dòng)機(jī)功率可以是冷擠壓加工所需能量的幾分之一，下次工作以前，僅需補(bǔ)充失去的那部分能量。液壓機(jī)沒有飛輪，在采用液壓泵直接傳動(dòng)的液壓機(jī)上，液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率往往需要大干冷擠壓所需的變形功率。因此，液壓機(jī)比相同噸位的機(jī)械壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率高得多。 ６.粘滯性 一般地說，液體是不可壓縮的。但當(dāng)液體中溶入較多的空氣，且承受2lMPa左右的高壓時(shí)，高壓缸內(nèi)的液體就有壓縮性。這就會(huì)引起高壓缸內(nèi)高壓液體的體積變化，有無負(fù)荷時(shí)高壓缸容積的變化約為l％左右，是液壓機(jī)機(jī)身彈性變形的數(shù)倍。因此，在液壓機(jī)上進(jìn)行冷擠壓加工，當(dāng)凸模剛與被擠壓毛坯接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間停滯。這就會(huì)造成擠壓負(fù)荷上升，縮短模具的壽命。但這種停滯現(xiàn)象能使液壓機(jī)在行程終點(diǎn)時(shí)保持壓力，減少回彈，提高冷擠壓件精度。機(jī)械壓力機(jī)無這種停滯現(xiàn)象。 ７.側(cè)壓 機(jī)械壓力機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的原因，會(huì)產(chǎn)生水平分力，促使導(dǎo)軌磨損間隙加大，導(dǎo)向精度下降，當(dāng)擠壓凸模較長時(shí)，此水平推力是折斷凸模的原因。液壓機(jī)滑塊不會(huì)產(chǎn)生水平方向的分力。 ８.過載保護(hù)裝置 液壓機(jī)有安全閥作為過載保護(hù)裝置，比較安全可靠。機(jī)械壓力機(jī)過載保護(hù)裝置是機(jī)械式的，可靠性不如安全閥。 ９.維修與保養(yǎng) 液壓機(jī)易漏損需常更換密封裝置，維修費(fèi)比機(jī)械壓力機(jī)高。 3.4.3　冷擠壓壓力機(jī)的確定 一、壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) （1）公稱壓力 ?　 壓力機(jī)滑塊下滑過程中的沖擊力就是壓力機(jī)的壓力。壓力的大小隨滑塊下滑的位置不同，也就是隨曲柄旋轉(zhuǎn)的角度不同而不同，如圖2—4中曲線所示。 圖3-2 壓力機(jī)許用壓力曲線 （2）滑塊行程長度 　　滑塊行程長度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動(dòng)的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。選擇壓力機(jī)時(shí)，滑塊行程長度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和擠壓件能順利地從模具中取出。 ??　（3）行程次數(shù) 即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)。應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來考慮。 ???。?）封閉高度和調(diào)節(jié)量 滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)面的距離，稱為封閉高度。封閉高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離，稱為封閉高度調(diào)節(jié)景。當(dāng)滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊調(diào)整到最上位置，滑塊底面到工作臺(tái)面的距離，稱為最大封閉高度，滑塊調(diào)到最了位置，滑塊底面到工作臺(tái)面的距離，稱為最小封閉高度。 裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺(tái)墊板上表面的距離。封閉高度與裝模高度之差就是墊板厚度。 （5）工作臺(tái)尺寸和滑塊底面尺寸 這是指工作臺(tái)和滑塊底面的前后、左右的距離。 ?? 工作臺(tái)面長、寬尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸，并每邊留出60～100mm，以便于安裝固定模具用的螺栓、墊鐵和壓板。當(dāng)制件或廢料需下落時(shí)，工作臺(tái)面孔尺寸必須大于下落件的尺寸。 二、壓力機(jī)的選取 首先根據(jù)前面計(jì)算擠壓力為1190KN，凸模上最大單位擠壓力為2410MPa，所以選用的擠壓力設(shè)備為300噸摩擦壓力機(jī)。雙盤摩擦壓力機(jī)（300t）主要技術(shù)參數(shù)如下： 1. 公稱壓力 300噸； 2. 最大行程 400mm； 3. 行程次數(shù) 15次/分； 4. 最大打擊能量 2000公斤· 米； 5. 主軸轉(zhuǎn)速 195轉(zhuǎn)/分； 6. 螺桿直徑 222mm； 7. 工作臺(tái)至滑塊距離 最大間距700mm 最小間距300mm； 8. 工作臺(tái)尺寸 前后×左右650x570mm 工作臺(tái)退料中心孔 80D6； 9. 滑塊裝?？讖郊吧疃? 70D4x100mm； 10. 導(dǎo)軌間的正面距離 560mm； 11. 立柱間的正面距離 600mm； 12. 占地面積 前后x左右 1603x2501。 3.5　本章小節(jié) 本章主要是擠壓設(shè)備的選擇，根據(jù)壓力機(jī)類型和規(guī)格，進(jìn)行壓力機(jī)出選。性能良好的擠壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸，形狀與精度要求來進(jìn)行。根據(jù)沖壓件的大小進(jìn)行選擇，考慮精度與剛度，考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際可能，考慮技術(shù)上的先進(jìn)性。設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)擠壓件的形狀大小，模具尺寸及工藝擠壓力等進(jìn)行。從模具往設(shè)備上安裝并能開始工作的順序來考慮，其規(guī)格主要參數(shù)行程，裝配模具的相關(guān)尺寸，閉合高度及設(shè)備噸位。 第4章 冷擠壓模具設(shè)計(jì) 4.1　冷擠壓模具特點(diǎn)和基本組成 一、冷擠壓模具特點(diǎn) 冷擠壓時(shí)的單位擠壓力很大，例如鋼的冷擠壓單位壓力高達(dá)2000MPa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般塑性成形方法的單位壓力。由此可見，冷擠壓模具的工作條件是極共惡劣的，必須經(jīng)得住靜態(tài)高壓，經(jīng)得起沖擊，經(jīng)得住毛坯與模具接觸面之間的摩擦，同時(shí)還要經(jīng)得起疲勞。因此，為了確保模具的正常工作和使用壽命。與冷沖壓模具相比，冷擠壓模具結(jié)構(gòu)具有如下一些特點(diǎn)： (1)冷擠壓模具工作部分的材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、一定的韌性以及良好的熱硬性、熱穩(wěn)定性、耐熱疲勞性等性能，并應(yīng)選用合適的加工方法和熱處理規(guī)范。 (2)模具工作部分的過渡處皆應(yīng)采用光滑的圓角過渡，以防止產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中而開裂，造成模具的早期失效。 (3)模具工作部分與上、下底板之間一定要設(shè)有厚實(shí)的經(jīng)淬硬的壓力墊板，以和緩從凸?；虬寄鱽淼某邏毫?，防止壓壞上、下底板。 二、冷擠壓模具基本組成 (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)頂件部分 如頂桿、反拉桿、頂板等； (4)卸件部分 如卸件板、拉桿、彈簧等； (5)導(dǎo)向部分 如導(dǎo)柱、導(dǎo)套等； (6)緊固部分 如上、下底板、凸模固定圈、固定板、壓板、模柄、螺釘?shù)取? 4.2　模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1　凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．凸模結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)擠壓《模具簡明設(shè)計(jì)手冊》反擠壓凸摸一般由夾緊和成形兩部分構(gòu)成，見圖4-1(a)，當(dāng)依靠?？趯?dǎo)向時(shí)，則由夾緊導(dǎo)向和成形三部分構(gòu)成，見圖4-2（b）。反擠壓凸模的形式 反擠壓凸模主要有三種形式，見圖4-2。平底凸模用于要求平底或單位擠壓力要求較低的情況．尖頂錐形凸?？梢越档蛦挝粩D壓力，但易造成壁厚不均，因此，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少；帶平底的錐形凸模兼有前兩者的優(yōu)點(diǎn)，它既可以減少單位擠壓力，又可以保證均勻的壁厚，因此在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較多。 圖4-1 凸模一般結(jié)構(gòu)部分 圖4-2 反擠壓凸模的三種結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)零件形狀和尺寸選取零件應(yīng)選取圖4-2中（a）的凸模結(jié)構(gòu)形式，具體尺寸應(yīng)根據(jù)表4-1計(jì)算選取。凸模緊固方式為錐形面緊固。 表4-1 反擠壓凸模尺寸 所以凸模零件尺寸可按圖4-3確定 圖4-3 凸模尺寸結(jié)構(gòu) 2、凹模結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 為了解決凹模的橫向裂紋，生產(chǎn)中普遍采用橫向或縱向部分的凹模結(jié)構(gòu)；為了提高凸模強(qiáng)度，防止縱向裂紋的產(chǎn)生，生產(chǎn)中普遍使用預(yù)應(yīng)力組合凹模。根據(jù)《鍛模設(shè)計(jì)手冊》組合式凹模的結(jié)構(gòu)形式見圖4-4，分為整體凹模、二層組合式凹模、三層組合式凹模。根據(jù)《鍛模設(shè)計(jì)手冊》可知，單位擠壓力P P≤1000~1200 整體凹模 1200≤P≤1600 二層組合式凹模 1400≤P≤2500 三層組合式凹模 前面計(jì)算單位擠壓力為2410MPa，因此應(yīng)采用三層組合式凹模。 圖4-4 凹模的結(jié)構(gòu)形式 三層式組合凹模設(shè)計(jì)，查閱【3】 d1——凹模內(nèi)徑(按擠壓件最大外徑)（mm）；d1=25.6 d4=（4~6）d1； γ=1°30′，（錐度可以向上，亦可以向下）； c2=δ2d2——d2處的軸向壓合量（mm）； (4-1) u2=β2d2——d2處的徑向壓合量（mm）； (4-2) c2=δ3 d3——d3處的軸向壓合量（mm）； (4-3)