正文 9.5 擠壓工藝設計(1 / 1)

9.5.1擠壓件圖的設計

一般機械零件的幾何形狀、尺寸標注和加工標準,都是按切削加工方法進行設計的,多數不適於冷擠壓。因此,采用冷擠壓工藝時,必須對成品零件圖進行適當修改,使之具有良好的擠壓工藝性,並且利用最少的工序迅速而經濟地製造出擠壓件來。

可見,擠壓件圖的設計是關係到擠壓工藝的成敗問題。它是編製擠壓工藝、設計擠壓模具、檢驗擠壓零件形狀、尺寸的重要依據,是擠壓車間的重要技術文件。

9.5.1.1設計原則

(1)冷擠壓零件的斷麵形狀應盡量對稱

對稱性好的冷擠壓零件,擠壓力小,模具壽命也高。最適於冷擠壓的是圓形實心而又對稱的截麵,其次是正八邊形、正六邊形和正方形。非對稱形截麵對模具有不平衡的側向力作用,下模中心易移動,凸模根部會折斷。

(2)擠壓件斷麵積差應盡量減小,且應采用錐麵過渡

擠壓件,其斷麵積之差越小越好。斷麵積之差過大,在斷麵變化的過渡部位,不均勻變形的程度加劇,擠壓時金屬在內、外層流動極不均勻擠壓後由於過大的附加拉應力,使零件變形,甚至破裂。此外,還會引起模具局部過載,加劇模具磨損與早期破壞。斷麵積相差越大,變形程度也越高,就需要改進設計,改變成形方法或增加工序。為一個大凸緣的空心件,其斷麵積F2同F1相差較大,采用斷麵積為F0的管形毛坯一次擠壓成形是極困難的,故設計了兩道工序,先采用正擠壓製出一個中間形狀,然後墩擠出凸緣。

冷擠壓件從一個斷麵過渡到另一個斷麵時應采用錐麵過渡。材料性質、零件形狀和變形方式不同,過渡錐麵的角度大小差別較大。

一般情況,低碳鋼用α=30°~80°;鋁合金取稍小的數值。對於擠壓階梯孔零件,孔之間的錐麵過渡采用較大的數值,α=60°~120°。過渡部分的銜接處采用圓弧連接。斷麵變化大的過渡部分,圓角半徑應取大值。

(3)尖棱處要全部設計成圓角,設計擠壓件圖時,絕對不允許有尖角存在,因為任何尖角都會阻礙金屬的正常流動和加劇模具的磨損。

擠壓件上的圓角可分為兩種,一種是成品零件圖上規定的圓角;另一種是沒有注明的圓角,或未注明公差的圓角。不管是哪一種圓角,在允許範圍內,應盡量取較大的數值。沒有注明的圓角半徑不應小於0.3mm。沒有注明公差時,可根據使用要求,參照通用設計法則選取。

圓角半徑大小主要取決於產品圖的具體尺寸,可根據擠壓工藝的具體要求,在允許的範圍內進行適當的調整。如反擠壓時,圓角半徑應適當大些;鋁合金製件的圓角半徑可選用較小的值。一般情況,材料越硬,零件形狀越複雜,尺寸越大,圓角半徑也越大。

正、反擠壓時擠壓件的圓角半徑可近似選取。

(4)最小壓餘料和工藝餘塊的設計

壓餘料就是擠壓終了時毛坯剩餘部分的料厚,正擠壓實心件的殘餘尾端厚度Sl、反擠壓杯形件底部厚度Sl 及複合擠壓件的中間隔層厚度S,都是壓餘料厚度。壓餘料越小,金屬材料的硬化程度越大,變形抗力也越高,模具彈性變形越明顯。壓餘料小到某一數值時,擠壓件的形狀將發生畸變,出現垂直度誤差增大、壁厚不均勻等,嚴重時會開裂,甚至不能進行正常的擠壓工作。所以壓餘料厚度有一極限值,此值稱為最小壓餘料。

最小壓餘料厚度的數值與材料性質、製件的變形程度、模具強度及擠壓設備的剛性有直接關係,很難得到統一的壓餘料厚度。

正擠壓實心件時,壓餘料厚度不應當小於製件杆部直徑d1的一半,即Sl≥d1/2;反擠壓杯形件時,壓餘料厚度Sl大於製件壁厚t 。當壓餘料厚度Sl小於杯壁厚度t時,底部向壁部過渡處出現畸變。若壓餘料繼續減小,底部向壁部過渡的地方就會開裂。因此,壓餘料厚度過小是極危險的,故一般規定Sl≥t。

複合擠壓時,壓餘料厚度對製件的影響同正擠和反擠是一樣的。如杯-杯形複合擠壓件,可看成是由兩個杯形件組成,上麵是反擠杯形件,下麵是正擠杯形件,其分界線為e-e,可按照上述確定杯形件壓餘料厚度的原則,決定複合擠壓件的壓餘料厚度S1。顯然,它應該不小於兩倍壁厚,即S1≥2t。若S1

160的鋼毛坯進行反擠壓是比較困難的。當h0/d0