挤压模具说明书.docVIP

1. 绪论 1. 1 挤压的定义及分类 1. 1. 1 挤压的定义 挤压是将挤压模具装在压力机上，将金属坯料放入模腔内，利用压力机的往返运动，在强大的压力和一定的速度之下，迫使金属在挤压模的型腔内发生塑性变形，从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。挤压是在很强的三向应力状态下的成型的过程，因而允许很大的变形量，更适于低塑性材料的成型。显然，挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成型零件的；在整个变形过程中，其材料的体积是保持不变的[1]。 挤压成型速度范围很广，它既可在专用挤压机上进行，也可在一般的机械压力机、液压机、摩擦压力机以及高速空气锤上进行。挤压成型温度范围也很广，它既可在常温、中温下进行，也可在高温中进行。根据制品形状的要求，有各种与之相配的模具。挤压模具是挤压生产中最重要的工具，它的结构形式、各部分尺寸、模具材料、模具的装配形式等，对挤压力、金属流动的均匀性、制品尺寸的稳定性、制品表面质量以及模具自身的使用寿命等都产生极大的影响[2]。 1. 1. 2 挤压的分类 （1）按毛坯加热温度的不同分类 1）冷挤压 在室温中对毛坯进行挤压。 冷挤压的特点及应用范围；采用冷挤压法加工可以降低原材料消耗，材料的利用率高达70%~90%[4]。在冷挤压中，金属材料处于三向不等的压应力作用下，挤压后金属材料的晶粒组织更加细小而密实；金属流线不被切断，而是沿着挤压件轮廓连续分布；同时，由于冷挤压利用了金属材料经冷加工而产生的加工硬化的特性，使冷挤压件的强度大为提高，从而提供了用低强度钢代替高强度钢的可能性[3]。此外，冷挤压靠强大的压力来熨平毛坯表面，因此可以获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度的冷挤压件。 冷挤压模具与一般冷冲模相比，工作时所受的压力大得多，因而在强度、刚度和耐磨性等方面的要求都较高。冷挤模不同于冷冲模的地方主要有：凹模一般为组合式（凸模也常常用组合式）结构； 上﹑下模板更厚，材料选择得更好，满足模具的强度要求； 导柱直径尺寸较大，满足模具的刚度要求； 工作零件尾部位置均加有淬硬的垫板； 模具易损件的更换、拆卸更方便。 s（兆帕） 强度极限b 延伸率δ（%） 断面收缩率φ（%） 230 390～420 28 55 3. 工艺方案的制定 3. 1 零件工艺性分析 气门顶杆用于发动机，受拉、压、剪、扭、弯和冲击等多种载荷作用，要求其具有较高的疲劳强度和冲击韧性。采用切削加工，不仅浪费大量的金属，而且由于零件材料为20钢，强度高，切削性差，所以生产效率低。而采用冷挤压加工，可节省金属，提高生产率，而且还可提高零件的强度和尺寸精度，适于冷挤压工艺。而且设计的零件图如图3-1所示： 图3-1 3. 2 冷挤压工艺方案的制定 3.2.1 毛坯尺寸的确定 考虑到挤压件顶端不平齐。应在工件顶端留出修边余量Δh ，取Δh =4㎜，气门顶杆挤压件如图2所示。 毛坯的形状及尺寸对模具寿命及冷挤压件纤维方向的改善有很大影响。根据气门顶杆的形状特点，同时考虑到便于毛坯的定位和成形，决定选用圆柱形毛坯。 挤压件毛坯体积是根据制件体积与毛坯体积相 等的原则计算的。计算毛坯体积Vp得： Vp=π×(26∕2)2×51－π×(20∕2)2×(51－3.8－2.7)－π×(23.5∕2)2×27=11 926㎜3 为了便于将毛坯放入凹模型腔内，同时考虑到减少模具的磨损，提高零件的表面质量，一般毛坯外径D 应比凹模型腔尺寸D 小，对于反挤压件，毛坯尺寸应比凹模型腔尺寸小0.05m 左右。由此可得毛坯外径D。： Dp=Dn－0.05=26—0.05=25．95 ㎜ 毛坯长度lp为： lp=(4Vp)∕(πDp)= (4×11926)∕(π×25．952)=22．55㎜ 经试验，最后确定的毛坯实际尺寸为Φ25.95㎜×22.6㎜，如图3所示。 图3毛坯 挤压件 3.2.2 综上所述，制定的发动机气门顶杆冷挤压工序为： （1）制备毛坯； （2）退火处理； （3）毛坯表面处理：酸洗-磷化-皂化等； （4）反挤压成形： （5）洗涤，切削加工。 3. 3 冷挤压经济效果分析 材料利用率由切削加工的42%提高到89%，并提高了零件强度，其中零件疲劳寿命提高了一倍，且模具调整方便，生产率也提高了。 4. 模具设计 4. 1 挤压模具设计基本要求 挤压模具设计的基本要求，应满足以下条件： 凹模工作部分应有足够高的强度和较长的使用寿命； 凹模工作部分能够简洁可靠的固定在模架上； 极易损坏部分拆卸方便； 毛坯放置容易，定位准确，在大量生产时可能采用半自动或全自动料