凸緣長(zhǎng)拉桿的擠壓成型模具設(shè)計(jì)論文

河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 1 目 錄 第一章 前言 1 1.1 引言 1 1.2 擠壓的分類 1 1.3 擠壓技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 2 第二章 正文 4 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 4 2.2 工藝分析 5 2.3 工藝方案的確定 5 2.4 工藝方案的校核 6 2.5 毛坯選擇與制備 7 2.6 工藝參數(shù)的計(jì)算 8 2.7 模具設(shè)計(jì) 10 2.8 擠壓過(guò)程 毛坯與模具的潤(rùn)滑及中間退火工藝 13 第三章 結(jié)論 15 第三章 致謝 16 第四章 參考文獻(xiàn) 17 拉桿擠壓工藝及其模具設(shè)計(jì) 摘要 本文的主要內(nèi)容是對(duì)擠壓模 具的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)冷擠壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程的闡述，詳細(xì)的說(shuō)明了冷擠壓模具的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)要領(lǐng) 設(shè)計(jì)細(xì)節(jié) 與注意事項(xiàng)。重點(diǎn)表述了冷擠壓實(shí)心件 空心件的模具設(shè)計(jì)。 此件為一個(gè)長(zhǎng)為 428mm,最大外徑為 64mm，中間還有一 30mm 深，長(zhǎng)為342mm 的拉桿。考慮到此制件機(jī)加工十分困難，因此，選擇擠壓工藝來(lái)成形此制件。另外此制件的材料為 42CrMo,硬度很大。因此，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是單位擠壓力的計(jì)算及校核。還有此制件的長(zhǎng)為 428mm，壓力機(jī)開(kāi)模高度及頂出行程的校核也是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)采用冷擠壓正擠工藝來(lái)成形此制件。 模 具作為一種高效快捷的加工工具，在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并日益完善。隨著加工技術(shù)的提高和先進(jìn)工具的應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)越來(lái)越顯示其河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 2 獨(dú)特的創(chuàng)造性和藝術(shù)感。在日益完善的過(guò)程中，模具設(shè)計(jì)保留了其永恒不變的一面，如擠壓模具的頂出方式 固定方法和上下模結(jié)構(gòu)等。因此，可以利用以前加工的模具的大部分結(jié)構(gòu)，在加上一些成形零部件即可組成一套全新的模具。這便最大限度的節(jié)約了模具成本，充分利用了現(xiàn)有的資金。本設(shè)計(jì)的兩個(gè)成形工藝就是通過(guò)更換凸模來(lái)完成該制件。 關(guān)鍵詞 ：擠壓， 冷擠壓， 模具設(shè)計(jì)， 凸模， 成形工藝 Pull the pole to squeeze the craft and molding tool design Summary The textual and main contents design squeeze molding tool. Pass right cold squeeze the describe that molding tool design process, expatiation cold squeeze the molding tools design step the design the main theme the design the details and announcements. Point form cold squeeze the molding tool design for. Hollow piece of solid piece. This for a long for 428 mms, biggest and outside path is 64 mm, in the center still reach a 30 mms are deep, long for 342 pulling of mms pole.In consideration of this make a machine to process very difficult, therefore, the choice squeeze the craft. Another this make the pieces material to 42 CrMo, degree of hardness very big. Therefore, the point of this design is an unit to squeeze the calculation and the examination of the dint.Still have this to make a examination for of longly for 428 mms, pressure machine open the mold high degree and crest to out the route of travel is also main contents this design. This design the adoption is cold to squeeze the positive craft to take shape this to make the piece. The molding tool be used ases an efficiently fast process the tool, and got the extensive application in the modern industry and increasingly perfect. A long with the exaltation that application, molding tool design that processing technology more and more show its special creation to feel with art with the advanced tool .At increasingly inside of perfect process, molding tool the design reserved its eternal constant of a crest for, if squeezing the molding tool out way, fix method with top and bottom mold construction etc. Therefore, can make use 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 3 of the molding tools big and part of constructionses that process befores, at plus some to take shape the zero parts to can immediately constitute an all new molding tool. This is then utmosted to economize the molding tool cost, to share profit to use current funds. This design of two take shape the craft is to pass to replace the convex mold to complete to should make the piece. Key phrase: squeeze, cold squeeze, molding tool design, convex mold, take shape the craft 第一章 前言 1.1 引言 擠壓是將金屬毛坯放入模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和速度作用下，迫使金屬?gòu)哪Ｇ恢袛D出，從而獲得所需形狀，尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。顯然，擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形零件的。 擠壓的成型速度很廣，它既可以在專用擠壓機(jī)上進(jìn)行，也可以在一般的機(jī)械壓力機(jī) 、 摩擦壓力 機(jī)以及高速錘上進(jìn)行；擠壓的成型溫度也很廣，它既可以在常溫 、 中溫中進(jìn)行，可以在高溫中進(jìn)行。 1.2 擠壓的分類 1.2.1 擠壓按毛坯的溫度不同可分為以下幾類 ： 1. 冷擠壓 在室溫中對(duì)毛坯進(jìn)行擠壓。 2. 溫?cái)D壓 將毛坯加熱到再結(jié)晶溫度以下的某個(gè)適當(dāng)范圍進(jìn) 進(jìn)行擠壓 3 熱擠壓 將毛坯金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上的某個(gè)適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行擠壓 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 4 1.2.2 按毛坯材料不同可分為以下兩種： 1. 有色金屬擠壓 被擠壓金屬材料為有色金屬及其合金。 2. 黑色金屬擠壓 被擠壓金屬材料為黑色金屬及其合金。 1.2.3 根據(jù)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)的方向一般可分為 ： 1. 正擠壓 正擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向和凸模的運(yùn)動(dòng)方向一致。正擠壓也可以分為實(shí)心件正擠壓和空心件正擠壓。擠壓的斷面形狀可以是圓形 、 橢圓形 、 扇形 、 矩形或者棱柱形，也可以是不對(duì)稱的等斷面擠壓件和型材。 2. 反擠壓 擠壓時(shí)金屬的流動(dòng)方向和凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反。反擠壓法適用于制造斷面形狀是圓形 、 方形 、 長(zhǎng)方形 、 “山“形 、 多層圓形 、 多層盒形的空心件。 3. 復(fù)合擠壓 擠壓是毛坯的一部分金屬的流動(dòng)方向和凸模 的運(yùn)動(dòng)方向一致，毛坯的一部分金屬的流動(dòng)方向和凸模的運(yùn)動(dòng)的方向相反。復(fù)合擠壓法適用于制造斷面形狀是圓形 、 方形 、 六角形 、 齒形 、 花瓣形的雙杯類 、 杯 -杯類 、杯桿類 、 桿 -桿類擠壓件，也可以制造等斷面不對(duì)稱擠壓件。 1.3 擠壓技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1.冷擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 采用冷擠壓法加工可以降低原材料消耗，材料利用率高達(dá) 70% 90%，因此與切削加工相比，生產(chǎn)率可以大幅提高，生產(chǎn)成本也大為降低。在冷擠壓中，金屬材料處于三向不等的壓應(yīng)力作用下，擠壓后金屬材料的晶粒組織更加細(xì)小密實(shí)；金屬流線不被切斷，而是沿著擠 壓件輪廓連續(xù)分布；同時(shí)，由于冷擠壓利用了金屬材料經(jīng)冷加工而產(chǎn)生加工硬化的特性，使冷擠壓件的強(qiáng)度大為提高，從而提供了低材料鋼代替高強(qiáng)度鋼的可能性。此外冷擠壓件靠強(qiáng)大的壓力來(lái)熨平毛坯表面，因此可以獲得教高尺寸精度和較低表面粗糙度的冷擠壓件。 從上述分析可以看出冷擠壓件具有高產(chǎn) 、 低耗 、 優(yōu)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，再技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很高的實(shí)用價(jià)值。目前，已在機(jī)械 、 儀表 、 輕工 、 電器 、 宇航 、船舶 、 軍工等工業(yè)部門得到了較廣泛的應(yīng)用，已成為金屬塑性成型技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。 當(dāng)然冷擠壓也還有一些的缺點(diǎn)，比如，單位擠壓力較大， 模具使用壽命河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 5 短。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具結(jié)構(gòu)的合理化，缺點(diǎn)會(huì)被克服，優(yōu)越性會(huì)得到充分的發(fā)揮?？梢詳嘌岳鋽D壓技術(shù)必然會(huì)得到廣泛的引用。 2.溫?cái)D壓的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 溫?cái)D壓是為了充分體現(xiàn)冷熱擠壓的優(yōu)點(diǎn)，改正他們的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種擠壓新工藝， 溫?cái)D壓與冷擠壓相比，擠壓力大為減少；與熱擠壓相比，加熱是的氧化脫碳都比較小，產(chǎn)品的尺寸精度高，產(chǎn)品的力學(xué)性能接近冷擠壓件 溫?cái)D壓是一種有效的毛坯精化加工方法，已經(jīng)在汽車 、 拖拉機(jī) 、 儀表 、航空等方面獲得了卓有成效的應(yīng)用 3.熱擠壓的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 熱擠壓時(shí)，由于毛坯加 熱到再結(jié)晶溫度以上的某個(gè)溫度，這就使材料的變形抗力大為降低。因此，它不僅可以成型有色金屬及其合金 、 低 、 中碳鋼，還可以成型高碳鋼 、 結(jié)構(gòu)用特殊鋼 、 不銹鋼 、 高速工具鋼耐熱鋼等。由于加熱是會(huì)產(chǎn)生氧化和脫碳等缺陷，必然會(huì)降低產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量。所以，熱擠壓一般用于豫成型。 冶金部門已經(jīng)開(kāi)始采用熱擠壓加工型鋼 、 鋼管及雙色金屬。它與軋制法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：小批量生產(chǎn)或加工非標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)比軋制法經(jīng)濟(jì)的多；從一種型鋼改為另一種型鋼非常簡(jiǎn)便，只需要更換模具；能夠加工一些不能軋制的低塑性合金，適用范圍比軋制廣；在同一臺(tái)擠壓機(jī)上 ，只需更換模具就可以加工出棒 、 條 、 管以及多邊斷面等異形性材。 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 6 第二章 正文 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 7 2.2 工藝分析 該零件是一個(gè)帶凸緣的長(zhǎng)拉桿 ,零件上部的外徑為 42 毫米 ,內(nèi)孔的外徑為30 毫米 ,孔的深度為 342 毫米 ,零件的總長(zhǎng)度為 428 毫米 ,此件的精度要求不是很高 ,屬于半成品 ,還需要后加工 ,從此件的形狀來(lái)看 ,它很不適合機(jī)加工成型 ,因?yàn)榇思幸粋€(gè)外徑為 30 毫米長(zhǎng) 342 毫米的孔 ,很明顯此孔很難機(jī)加工成型 ,因此該零件選擇擠壓成型 . 該零件的 材料為 42CrMo,含碳量為 0.42%,這種材料的 s 約為 785Mpa,b 約為 980Mpa, 5約為 9%.另外該件斷面形狀對(duì)稱 ,不容易產(chǎn)生不平衡側(cè)向力 ,還有相鄰橫斷面積之差不大 ,且斷面過(guò)度平緩不宜導(dǎo)致不均勻變形引起的模具局部過(guò)載、局部磨損和早期損壞 ,且擠壓過(guò)程中應(yīng)力分布較均勻 ,但由于此件為鋼件 ,因此模具設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各種力的較核 ,尤為重要 . 2.3 工藝方案的確定 根據(jù)該零件的形狀特點(diǎn)一般有以下幾種成型方案 . 1.采用外徑為 64 毫米長(zhǎng) 197 毫米的棒料為毛胚 ,先進(jìn)行正擠壓，以保證下面實(shí)心的高度 ,然后拿出 進(jìn)行軟化處理 ,然后再?gòu)拿叩拇髲较蛳裸@172毫米深的內(nèi)孔 ,然后再經(jīng)過(guò)熱處理 ,最終進(jìn)行擠壓成型 ,該方案簡(jiǎn)單可靠 ,但需要加工出兩套模具 ,成本較高 .該工序如下： 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 8 2.取一圓棒料進(jìn)行鉆孔 ,最后進(jìn)行擠壓加工 ,該方案的尺寸計(jì)算要求嚴(yán)格 ,且擠壓力較大。 該工序如下： 3.下一個(gè)圓棒料 ,第一道工序?yàn)閺?fù)合擠壓 ,擠壓出孔保證圓棒料下部實(shí)心的尺寸 ,第二步進(jìn)行正擠壓成型 .該工藝方案中間不需要機(jī)加工 ,但是模具設(shè)計(jì)較為復(fù)雜 . 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 9 經(jīng)過(guò)以上工藝方案分析 ,故選用第一種工藝方案 . 2.4 工藝方案的校核 由于所指定的工藝方案中含有正擠壓實(shí)心件 ,正擠壓空心件工序 ,故對(duì)這兩套工序的一次成型范圍的較合是必要的 ,所謂一次成型范圍 ,是指在當(dāng)前條件下一次成型所允許的加工界限 ,它是根據(jù)冷擠壓加工的許用變形程度 ,一定的模具使用壽命 ,及冷擠壓件的質(zhì)量等原則來(lái)確定的 . (1) 斷面收縮率 :由擠壓件圖得 實(shí)心 =(A0-A1) 100%/ A0 100% = (d0/2)2- (da/2)2/ (d0/2)2 100% = (d02 d12) /d02 100% =(642 422)100%/642 =56.93% 空心 =(A0-A1) 100%/ A0 100% =72.97% 實(shí)心 空心 皆小于 75%,單位擠壓力不會(huì)過(guò)大 (2) 毛坯的高徑比為 h0/d0 正擠壓時(shí)毛胚的高徑比過(guò)大 ,會(huì)加大摩擦阻力 ,增大擠壓力 ,一般應(yīng)小于 8.本件的高徑比為 6.7，在允許范圍內(nèi) . (3) 正擠壓實(shí)心件的桿部直徑 d1 桿徑過(guò)小，變形程度會(huì)超過(guò)許用變形程度 ,桿徑過(guò)大 ,容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋 ,對(duì)于黑色金屬實(shí)心件的正擠壓 ,一次成型桿徑應(yīng)在下屬范圍內(nèi) 0.85Dd10.5d.本件的許用范圍是 54.4 與 32 之間 ,而本件的桿徑為 42,在允許范圍內(nèi) . (4) 余料高度 正擠壓時(shí)余料高度過(guò)小單位擠壓力會(huì)劇增 ,所以對(duì)于河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 10 實(shí)心件應(yīng)大于 h1=d1/2,空心件 h1=(d1 d0)/2.本件小于 52,故在成型范圍內(nèi) . 2.5 毛坯選擇與制備 該件的毛坯可用實(shí)心的棒料 ,由原材料直接制成 . 因?yàn)槔鋽D壓得到零件后 ,還要進(jìn)行機(jī)加工 ,故計(jì)算是要加上修邊余量 ,即 V0 毛坯體積 (mm3) Vp 擠壓件的體積 (mm3) Vs 修邊余量 (mm3) 修邊余量 Vs 可由表 4 2（擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)）得出，對(duì)于擠壓件高度大 于 100mm，修邊余量 h 則采用零件高度的 5%， Vs=428 5% （ 32） 2=68808.704 2 V p=86 （ 21） 2 （ 32） 2 52 （ 15） 2 52 (42/2) 2 290 (30/2) 2 290 =446237.98 V0=Vp+V3=446237.98+68808.704 =515046.684(mm) 但考慮到些工件擠壓次序還要鉆孔，故毛坯的體積還需加上鉆孔體積。經(jīng)過(guò)推算，得毛坯的體積約為 633425.92mm3。所以采用外徑為 6 4 高為 197mm的棒料。 對(duì)棒料毛坯常有兩種備料方法，截切法和鋸切法， 截切法是割料在專有的截切模內(nèi)進(jìn)行的，這種備料方法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，材料利用率高，缺點(diǎn)是毛坯形狀欠規(guī)則，斷面不平整。鋸切法備料，毛坯斷面平整，尺寸精度高，形狀規(guī)則，但生產(chǎn)率低，并有鋸切損失，由于毛坯需要正擠，要求斷面平整，直徑偏差低故選用鋸切法備料。 2.6 工藝參數(shù)的計(jì)算 應(yīng)用擠壓模具時(shí)，擠壓機(jī)的選擇尤為重要。擠壓機(jī)小了，擠出的制件不合格，擠壓機(jī)大了，則浪費(fèi)資源。而擠壓力的大小又是合理選擇模具材料，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)及安排變形工序的重要依據(jù)。因此，預(yù) 先設(shè)計(jì)計(jì)算擠壓力是合理進(jìn)行擠壓河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 11 工序設(shè)計(jì)的先決條件。 2.6.1 單位擠壓力的計(jì)算 經(jīng)驗(yàn)公式法 P=x n b 式中 P-單位擠壓力。（ MPa） n-各種因素對(duì)冷擠壓?jiǎn)挝粩D壓力的影響系數(shù)平均值。 n =a ln（ A0/A1） b 其中 a,b-與材料有關(guān)系數(shù)，對(duì)于碳鋼， a=2.8 ， b=0.75 A0 A1-毛坯擠壓前后的截面積 此處 x=x1 x-模具形狀影響系數(shù)，由圖 3-33 查出。 b 冷擠壓件材料的抗拉強(qiáng)度 n1=2.8 (ln 3215.36/1384.74) 0.75=3.1 P=x n b=1 3.1 940=2914Mpa n2=ln（ 2508.86/678.24） 28+0.75=4.4 P2=x n2 =1 4.4 940=4136 2.查表法 由圖 3-10 單位擠壓力與斷面縮減率的關(guān)系 實(shí)心 =56.93%查的 P1=1400Mpa 空心 =73% 查的 P2=2150Mpa P1=ka kh p- =1 1400 1.15=1610Mpa P2=ka kh p-=1 2150 1.12=2408Mpa ka 凹模錐角 kh 毛坯修正系數(shù)（沖壓手冊(cè)，圖 7-26） 3.沖壓手冊(cè) p441的公式 p=2- (lnd0/d1+2uh1/d1)e2uh0/d0 此處： -為擠壓材料的變形抗力 Mpa d0-為毛坯直徑 mm d1 擠壓后的直徑 mm h1 凹模工作帶高度 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 12 u 摩擦系數(shù) p=2 940 (ln64/42+2 0.13.5/64)e2 0.1 197/64=1309.7 綜上所述，采用三種方法對(duì)正擠壓實(shí)心件，正擠壓空心件的單位擠壓力的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)： 經(jīng)驗(yàn)公式法 查表法 公式法 正擠壓實(shí)心件 2914 1610 1390 正擠壓空心件 4130 2408 故決定單位擠壓力的值選用查表的結(jié)果 2.6.2 總擠壓力計(jì)算 F=cp1A1=1.3 1610 3215.36=6729.7KN F=cp2A2=1.3 2408 2499.41=7824.1KN 2.6.3 壓力設(shè)備的選擇 由計(jì)算出的最大擠壓力選擇壓力設(shè)備，查鍛壓手冊(cè)確定壓力機(jī)。選擇為8000KN 的四柱萬(wàn)能液壓機(jī)。技術(shù)參數(shù)如下 公稱壓力 滑塊行程 開(kāi)口高度 頂出行程 工作臺(tái)尺寸 8000KN 1000 1800 400 2500 1800 2.7 模具設(shè)計(jì) 根據(jù)冷擠壓件結(jié)構(gòu)和冷擠壓工藝特點(diǎn)，考慮生產(chǎn)性質(zhì)和規(guī)模，正確設(shè)計(jì)和合理選擇模 具，努力延長(zhǎng)冷擠壓模具的使用壽命，是冷擠壓工藝能否取得成功的關(guān)鍵。 由于冷擠壓件的形狀，尺寸精度，生產(chǎn)批量和工藝方案以及采用設(shè)備的不同，冷擠壓件模具具有各種各樣的結(jié)構(gòu)。 典型的冷擠壓模具有以下幾部分組成： （ 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）頂件部分 如頂桿，頂板，反拉桿等 （ 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 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 13 （ 6）緊固部分 如 上下底模，凸凹模固定圈壓板螺釘?shù)?冷擠壓時(shí)的單位擠壓力很大，例如鋼的單位擠壓力高達(dá) 2000Mpa 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般塑性成型的單位擠壓力。由此可見(jiàn)，冷擠壓模具的工作環(huán)境是十分惡劣的，必須經(jīng)的住靜態(tài)高壓，經(jīng)的起沖擊，經(jīng)的住毛坯與模具接觸面之間的摩擦，同時(shí)還有經(jīng)的起疲勞。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，冷擠壓模具具有以下特點(diǎn)： （ 1） 模具的材料必須具有高度，高的強(qiáng)度，高的耐摩性，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)合理的選擇加工方法和熱處理工藝。 （ 2） 模具的工作部分 的過(guò)渡處皆應(yīng)采用光滑的圓角過(guò)渡，以防止產(chǎn)生較大的應(yīng)力而開(kāi)裂，造成模具的過(guò)早失效。 （ 3） 模具工作部分與上下底版之間一定要加上經(jīng)過(guò)淬硬的墊板，以緩和從模具工作部分傳來(lái)的高壓。 （ 4） 為了提高模具的強(qiáng)度，一般不采用整體式結(jié)構(gòu)，而采用施加應(yīng)力圈的組合式結(jié)構(gòu)，凸模有時(shí)也采用組合式結(jié)構(gòu)。 （ 5） 上下模板一般不采用鑄鐵材料制造，而采用由足夠厚度的中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板做成，以保證模具具有足夠的強(qiáng)度和硬度。 （ 6） 為了保證凸模和凹模的定位可靠，且便于更換一般采用最方便的溝槽式或壓板結(jié)構(gòu)。 2.7.1 模具的工藝分析 本零件的兩次工藝基本相 同，不同之處在于凸凹模的不同，以及單位擠壓力的不同，現(xiàn)打算用一套模具通過(guò)更換凸模來(lái)完成兩次工序，這樣不僅提高了模具壽命，還大大節(jié)約了模具成本。 另外，本模具采用無(wú)導(dǎo)向裝置的冷擠壓模具，凸模采用壓板固定，凹模直接用螺釘固定在凹模套上。凹模采用組合式凹模，凹模和下模板之間有經(jīng)過(guò)淬硬的墊塊，凸模和上模板之間加有經(jīng)過(guò)淬硬的墊板，以緩解從凸凹模上傳來(lái)的高壓。頂出方式采用頂桿直接頂出。 2.7.2 模具工作部分的設(shè)計(jì) 模具的工作部分是指凸凹模的設(shè)計(jì)。 按照已定的成型方案正積壓模具的工作部分采用如下圖所示： 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 14 該成型 方案使用于實(shí)心件的正擠。 凸模的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造方便。 （ 1）下面是第一次正擠凸模的設(shè)計(jì)： 凸模的直徑 d=64h6 凸模工作部分的長(zhǎng)度 h=擠壓行程 +容腔余量 +凸模容量 =39+13+13=65 定位直徑 d2=(1.2 1.4)d d2取 84mm 定位部分高度 h 取 15mm 支撐部分的直徑 d1=(1.8 2.0)d d1取 120mm 圓角半徑 R=（ 0.5 1.0） d R 取 20mm (2)第二次擠壓的凸模設(shè)計(jì) 第二次擠壓采用如右圖設(shè)計(jì)。 此圖的芯棒與凸模的配合為間 隙配合 H7/h6. 在擠壓過(guò)程中，芯棒可隨變形金屬下行 一段距離，從而改變了芯棒的受拉情況， 可使芯棒不至于被拉斷，這種凸模主 要適用于黑色金屬空心件的正擠壓。 芯棒的直徑 d0=15h6 凸模的直徑 d=64h6 凸模的定位直徑 d2=84mm 凸模的支撐部分的直徑的 d3=120mm 芯棒的長(zhǎng)度 l=158mm 凸模的長(zhǎng)度 h=140mm 圓角半徑 R 取 20mm. (3)正擠壓凹模的設(shè)計(jì) 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 15 凹模的設(shè)計(jì)如下所示： 凹模型腔的容料部分的 直徑 D0=64+(0.1 0.2)H7 工作帶直徑 D=42H7 退讓 槽直徑： D2=D+（ 0.5 1.0） D 較直部分直徑 D1=D 工作帶高度 h 取 3 4mm 較直部分高度 h1 取 3 4mm 凹模錐角 =1200 容料部分的高度： H1=毛坯高度 +r1+(5 10)mm =197+3+10=210mm 成型部分高度 H2=（ 1.1 1.2） D 取 較直部分的高度 H3=（ 1.0 1.5） D 錐面與工作帶交接處的圓角半徑 r2 取 0.5 2.0mm 凹模入口處的圓角半徑 r1 錐面與型腔的交接處的圓角半徑 R （ 3 5） mm 倒錐角 30 50 2.7.3 閉合高度的較核 經(jīng)計(jì)算，這套模具的最大閉合高度為 1120mm,而壓力機(jī)的開(kāi)口高度為1800mm，制件的總高度為 428mm,所以，經(jīng)校核，對(duì)于此模具，該壓力機(jī)完全可以勝任。 2.7.4 凸凹模材料的選擇及熱處理 冷擠壓模具是在極其惡劣的條件下進(jìn)行的，單位擠壓力高達(dá) 20002500Mpa,在連續(xù)工作條件下變形熱與摩擦熱可使模具溫度高達(dá) 3000c 左右，同時(shí)模具還有經(jīng)受流動(dòng)金屬的強(qiáng)烈沖刷。因此，冷擠壓模具的工作部分的材料應(yīng)具備高硬度，高強(qiáng)度，高耐摩性，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。 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 16 目前，常用的冷擠壓模具工作部分的材料主要有碳素工具鋼，合金工具鋼，高速鋼，硬質(zhì)合金以及鋼結(jié)硬質(zhì)合金等，有時(shí)也可用一些合金成分較低的低合金工具鋼和部分合金結(jié)構(gòu)鋼。 由于該擠壓模具的單位擠壓力較大，故決定凸凹模的材料均選用Cr12MoV.該材料的熱疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性均已達(dá)到本此設(shè)計(jì)要求。一般情況下，擠壓情況下，擠壓模成型部分的硬度應(yīng)達(dá)到 HRC-56 62，據(jù)此來(lái)決定熱處理工序。對(duì)于 Cr12MoV,則采用如下熱處理工藝： 預(yù)熱溫度 5000c 5500c,時(shí)間為 30 60min,然后加熱到 10200c 10500c,單位深度所需時(shí)間為 0.25 0.35minmm-1,冷卻選用 2800c 3200c 的硝鹽，處理后的硬度可 HRC60。 2.8 擠壓過(guò)程 毛坯與模具的潤(rùn)滑及中間退火工藝 2.8.1 擠壓過(guò)程 擠壓時(shí)，上模下行，接觸毛坯后，積壓開(kāi)始，毛坯的在強(qiáng)大的壓力下，流經(jīng)工作帶成形。凸模下行到一定的距離后停止，并開(kāi)始回程，在上升到足夠大的高度后停止。同時(shí)定出缸動(dòng)作，頂桿在頂出缸的作用下，把制件從凹模內(nèi)頂出。擠壓完成。 2.8.2 毛坯與模具的潤(rùn)滑 冷擠壓 時(shí)，單位擠壓力很大，使用一般的涂刷潤(rùn)滑劑極易被擠掉，起不到潤(rùn)滑的目的，毛坯也容易被拉毛。因此，為確保潤(rùn)滑劑起到良好的潤(rùn)滑作用，在擠壓前，必須對(duì)毛坯進(jìn)