偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计.ppt

偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计
Combined Cold - Warm Extrusion Technology
and Die Design of Eccentric Shafts
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。
1. 温挤压工艺简介
温挤压工艺特点:
(1).温挤压塑性成形时,毛坯的变形抗力比冷挤压小,金属塑性成形比冷挤压容易,所需的压力机吨位也较小。
(2).与热挤压工艺比较,由于温挤压毛坯的加热温度较低,氧化、脱氧的可能性大为减小,因此,温挤压件的尺寸精度和表面粗糙度皆比热挤压件质量明显改善。
(3).由于温挤压前毛坯的加热温度一般不超过再结晶温度,因此挤压件的力学性能与冷挤压件相当。
(4).温挤压前或工序之间不需要进行软化退火工序。这不仅可以减少工序数,而且还为连续自动化生产创造了有利条件。
(5).冷挤压塑性成形可以采用加大变形量的挤压工艺,可以顺利成形一些非轴对称异形件。这就大大地扩大了挤压技术的使用范围。
2. 零件分析
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。
3. 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。
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。
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。
第二部分: 模具设计
1. 挤压件的设计
在拿到零件后,应先制订出挤压件图。挤压件图就是适合于冷挤压的零件的图形。它是根据成品零件图,考虑到挤压工艺性和机械加工的工艺要求,进行设计的。
由于该零件的轴部带有4个连续阶梯,在挤压时很难一次成形,所以必须对轴部进行简化,改为两个阶梯;凸轮部分必须在温挤压时一次成形,直接达到零件图尺寸,所以精度要求较高。
2. 工艺参数计算
1).下料:
坯料规格为Φ24×35mm,使用剪切模下料。
。
剪切力Q= ,剪切设备:开式双柱可倾压力机 JB23-63。
2).镦粗:
用剪切模制备坯料时,剪断的坯料端面比较粗糙,端面与中心轴线不能保持垂直,有一定的斜度。因此坯料在剪切后,一般用镦平模将坯料端面压平后再进行挤压。
×。
冷镦力F = 649~670kN ,考虑安全系数,选设备:开式双柱可倾压力机 J23-100。