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冷挤压工序设计
添加时间:2017-8-30

冷挤压工序设计


从坯料到成品的加工工序有多种,如下料工序、预成形工序、辅助工序,挤压工序和后续加工等工序,其中挤压工序是冷挤压工艺过程中的重要部分,是冷挤压工艺方案设计中的核心。

1.挤压工序数目的确定

冷挤压的工序数目,直接取决于形状的复杂程度、材料成形性能及变形程度的大小。一般来说,工件形状越复杂,材料的塑性越差,变形程度越高,所需工序数目就越多。在挤压力较大、润滑条件受到限制的场合,也要考虑增加工序。

形状简单的工件,一般只需要一道挤压工序便可成形。如果材料的塑性极好,象L1号纯铝,利用一道工序也可以挤压出几何形状相当复杂的工件。由此看来,材料的成形性能是很重要的。当工件形状复杂,材料的塑性不甚高时,如低碳钢和硬铝合金之类,往往需要采取多道挤压工序成形,锥形件、阶梯轴、台阶型筒形件,以及较大凸缘、法兰类零件,一般都采用两道挤压工序。至于那些形状极其复杂的工件,为了成形某一特殊的部位,或者为了进一步提高挤压件的精度,挤压工序将增加到三道。如果将下料、预成形工序包括进去,主要的工序数可达到46道。

有些零件的几何形状并不复杂,变形程度也在一次挤压加工的允许范围内,而成形时金展流动状况不佳,如阶梯形零件。这时,在合阶对变形的抗力作用下,挤压力可能增大15-20%。因此,这类工件往往采取分工序的加工方法,以降低单位挤压力和提高模具寿命。有时为了改善模其的工作条件,减轻模具负荷,一些具有平台的工件。通常首先采用锥形凹模挤出一个中间过渡形状,之后再将锥形挤压成平台。中间形状的大端尺寸介于凸缘与筒体直径之间,a角一般为30°-45°

挤压件的尺寸参数,同样是决定所需挤压工序数目的主要依据。例如,筒形件的内孔深度达到或超过孔径的2.5倍时,就必须分为两道工序,逐步的挤出要求的孔深尺寸。通常是在第一道反挤工序,挤出孔的深度l>1.5d,第二次反挤压时,挤到要求的深度。

最后,还应当考虑到生产批量。生产批量较大时,在确保模具寿命的前提下,应该尽量采用可以一次完成多个部位的复杂模具,把多道工序合并起来进行,因为工序数目的增加,将使冷挤压工艺的经济性变差。假如生产批量很小,则要考虑用简单模具分成单工序逐步成形,此时工序的多少,则居次要地位。

2.中间工序设计

中间工序是成品挤压之前的半成品的挤压工序。它既不同于坯料的预成形工序,又区别于成品的挤压工序,是从坯料向挤压件过渡的、具有中问的特定形状的准备工序。在中间工序里,主要进行材料体积和变形童的分配,为成品挤压件作形状和尺寸等方面的准备工作。中间工序半成品的形状和尺寸,对挤压工艺的成败和挤压件的质量与尺寸精度具有极其重要的影响。成品挤压时,各处金属能否均衡流动,且均匀充满模腔的各个部位,从而获得满意的挤压件形状,这与中间工序的半成品形状有直接关系。可见,中间工序是挤压加工中的重要工序。

中间工序的半成品形状可能比较简单,也可能是接近于成品的复杂形状。就是说,可能与成品相接近,也可能完全不同。这种中间工序的半成品的尺寸和形状的确定,是以材料体积的合理分配为基础,根据成品挤压工序的变形需要、挤压件的质量与精度要求,从挤压工艺性方面进行考虑的,它的设计应符合金属流动的基本规律。确定中间工序半成品的形状和尺寸时,需要考虑的问题是多方面的,但其中起主要作用的是挤压变形的要求。以下分别儿种情况,对中间工序半成品的形状与尺寸的确定问题,做个简要的分析。

1)中间工序半成品的形状设计,应该最大限度的满足成品挤压工艺和质量要求。例如,圆锥齿轮在凹模中镦挤成形时,关键在于中间工序所确定的圆锥角是否适当。若取这个角度的大小等于制品的外锥来进行镦挤,则顶端附近不易成形,同时会造成过大的飞边。用圆锥角相当小的圆柱毛坯来镦挤,材料会被压弯。同时在锥齿中段产生凹陷,往往不能镦挤出正确形状。实践证明,中间工序半成品的圆锥角比成品形状的圆锥角小7°12°最为适宜。

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