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挤压工艺及模具设计
Extrusion Technology and Mould Design
一、挤压工艺分类
挤压可分为以下三类:
1)冷挤压,又称冷锻,一般指在回复
温度以下(室温)的挤压。
2)温挤压,一般指坯料在金属再结晶
温度以下、回复温度以上进行的挤压。
对于黑色金属,以600℃为界,划分为
低温挤压和高温挤压。
3)热挤压,指坯料在金属再结晶温度
以上进行的挤压。
1)冷挤压工艺
冷挤压是在冷态下,将金属毛坯放入模具模腔内,在强大
的压力和一定的速度作用下,迫使金属从模腔中挤出,从
而获得所需形状、尺寸以及一定力学性能的挤压件。
冷挤压与热锻、粉末冶金、铸造及切削加工相比,具有以
下主要优点:
1 )因在冷态下挤压成形,挤压件质量好、精度高、其强
度性能也好;
2 )冷挤压属于少、无切削加工,节省原材料;
3 )冷挤压是利用模具来成形的,其生产效率很高;
4 )可以加工其它工艺难于加工的零件。
。
2)温挤压工艺
温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发
展起来的一种少无切削新工艺,又称温热挤压。它与冷、
热挤压不同,挤压前已对毛坯进行加热,但其加热温度通
常认为是在室温以上、再结晶温度以下的温度范围内。对
温挤压的温度范围目前还没有一个严格的规定。有时把变
温前将毛坯加热,变形后具有冷作硬化的变形,称为温变
形。或者,将加热温度低于热锻终锻温度的变形,称为温
变形。
从金属学观点来看,区分冷、热加工可根据金属塑性
变形后有无加工硬化现象存在来决定似乎更合理些。在金
属塑性变形后存在加工硬化现象这个过程称为冷变形及温
变形。
3)热挤压工艺
热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成
形技术,它是在热锻温度时借助于材料塑性好的
特点,对金属进行各种挤压成形。目前,热挤压
主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、
棒料及各种机器零件等。热挤压不仅可以成形塑
性好,强度相对较低的有色金属及其合金,低、
中碳钢等,而且还可以成形强度较高的高碳、高
合金钢,如结构用特殊钢、不锈钢、高速工具钢
和耐热钢等。
二、典型零件工艺分析及模具设计
1。零件特点分析:
偏心轴是重要的传动零件。在工作时承受巨大的冲
击载荷,而且零件的工作环境恶劣、多粉尘,零件易磨损。
采用温塑性成形工艺,可以提高工件精度,降低材料消耗,
减少或部分取消机械加工。
偏心轴由头部、盘部、杆部三部分组成,为非对称结
构零件。杆部细长,杆部与头部偏心布置,盘部的截面是
非轴对称截面。从零件结构上看,头部和杆部形状细长而
狭窄,其长度明显大于其他尺寸。由于零件各个截面积差
较大,故可考虑采用挤压工艺。
该零件选用的材料为40Cr,此钢的抗拉强度与屈服强
度比相应的碳素钢高20%,并具有良好的淬透性,良好的
切削加工性能。
2. 生产工艺方案分析
方案1:
采用温挤压成形工艺将该零件一次成形。由于
该零件变形程度较大,故可考虑采用温挤压工艺。
而且一次成形减少了零件制造工序,降低了生产成
本。
表面处理
润滑加热
方案2:
在挤压件最终成形前加入一道预成形工序,即先
使偏心轴下部的台阶成形,由于该道工序中零件变形
程度不大,故采用冷挤压成形,简化模具制造和实际
生产时的步骤。此后,采用温挤压工艺成形零件变形
程度较大的凸轮部分和其上的直径8mm小台阶。
退火表面处理
润滑表面处理润滑
加热
比较:
以上两种方案各有所长,方案一制造工序少,
模具制造成本低,但在实际生产中,由于该零件的
凸轮部分变形程度过大,且制造精度很高,要求一
次成形而不需进行后道加工,导致挤压力增大,毛
坯无法完全充填型腔,零件很有可能报废。同时在
工作中零件会与模具型腔内壁剧烈摩擦,产生的力
有可能使模具报废。方案二尽管增加了一套模具,
制造成本比方案一高很多,但因为加入了预成形工
序,使挤压时零件的变形程度降低,挤压力也减少
了很多,因此保证了零件质量,比方案一更适于实
际生产。
综上所述,初定方案二。