高强度异形件温冷复合挤压工艺研究及模具设计.docVIP

高强度异形件温冷复合挤压工艺研究及模具设计 周波*，张宝红，张治民 (中北大学 材料科学与工程学院 山西太原　030051) 摘要：针对高强度异形件传统成形方法材料利用率低，原材料浪费严重的缺点，通过对一种典型高强度异形件的工艺分析，提出了温冷复合挤压工艺方案。研究了工艺参数的计算选择、难成形部位的解决方案和模具设计。经生产验证, 该工艺提高了材料利用率，成形件精度高，表面质量好，取得了良好的经济效益。对该类零件的生产, 有一定借鉴意义。 关键词: 高强度异形件 温冷复合挤压工艺 模具结构 Research on Warm/cold Compound extrusion process and die design for Irregular Parts with high strength Zhoubo, Zhang bao-hong, Zhang zhi-min (School of Materials Science and Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China) Abstract: In view of low material utilization of the traditional forming processes for irregular parts with high strength,the Warm/cold Compound extrusion process was introduced through the process analysis of a typical irregular parts with high strength.The selection and calculation of process parameters,solution of forming difficult part and die design were studied.The practice results show that it improves material utilization and the products have high precision and surface quality.The economic benefits are gained. The application of Warm/cold Compound extrusion process has a reference value to the similar parts. Key words: Irregular Parts with high strength; Warm/cold Compound extrusion process; die structure. 1 引言 挤压成形技术按坯料加热的温度分为冷态、温态、热态三种形式。冷挤技术（金属不经过加热直接进行成形）开发于30年代，它的优点在于零件的近净成形性。冷挤压产品的表面质量、尺寸精度、机械性能都优于热挤压技术的产品，经济效益十分可观。但其主要缺点在于材料局限性强、变形抗力大、对模具和设备要求较高。温挤技术出现于70年代，对钢材来说指的是在700℃-950℃进行加工，与热成形件相比，温成形件表面不会发生强烈氧化作用，但表面质量仍难以与冷挤产品媲美。温冷复合技术，即先进行温挤压，然后进行冷挤整形。采用这种方法，利用了温挤变形抗力小、表面氧化较少（相对热挤压）和冷挤尺寸精度高和表面质量好的优点。 制造业中经常有一些形状不规则且材料强度较高的异形件，传统上采用热锻工艺, 虽然塑性变形过程较为容易, 但生产效率低、原材料浪费严重。而采用冷挤压工艺, 则需要较大的成形力, 模具寿命不高或者根本难以成形。运用温冷复合技术成形高强度异形件，在降低变形抗力的同时，可以得到表面质量好、精度高的产品，并提高材料利用率。 某异形件如图1所示，图2为其三维造型。零件材料为30CrNi3A，属于中碳低合金结构钢，强度较高。 图1 零件图 Fig.1 　Part drawing 图2 三维造型 Fig.2 　 3D model 2 工艺分析及工艺过程 分析图1、2可知，该零件形状较为复杂。传统工艺方法是先热锻出余量较大的毛坯，再进行机械加工。下料消耗为0.84kg/件，材料利用率为73%，浪费严重。若采用单一的温挤成形，沿a-b-c和d-e-f的非加工表面光洁度难以保证。 本文考虑先用棒料进行温镦挤成形，再对粗糙度有要求的非加工面进行冷挤整形，即温冷复合成形工艺。 2.1 计算镦粗比，选