畢業(yè)設(shè)計(jì)----棘輪套冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、冷擠壓零件分析 3</p><p>　　1、材料選擇 3</p><p>

2、　　2、形狀設(shè)計(jì) 3</p><p>　　3、尺寸分析 4</p><p>　　二、冷擠壓工藝分析

3、 4</p><p>　　1、坯料尺寸確定 4</p><p>　　2、毛坯軟化處理 4</p><p>　　3、冷擠壓毛坯表面處理與潤(rùn)滑

4、 5</p><p>　　4、變形程度計(jì)算 6</p><p>　　5、確定擠壓次數(shù) 6</p><p>　　6、工

5、序設(shè)計(jì) 8</p><p>　　三、冷擠壓設(shè)備選擇 12</p><p>　　1、擠壓力的確定

6、 12</p><p>　　2、壓力機(jī)噸位計(jì)算 12</p><p>　　3、擠壓設(shè)備類型選擇 13</p><p>　　4、液壓式壓力機(jī)型號(hào)選擇

7、 13</p><p>　　四、冷擠壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13</p><p>　　五、凸模設(shè)計(jì) 14</p><p>　　1、凸模的長(zhǎng)度尺

8、寸計(jì)算 15</p><p>　　2、凸模加工工藝路線 15</p><p>　　六、凹模設(shè)計(jì) 16</p

9、><p>　　1、組合凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17</p><p>　　2、棘輪套擠壓齒形模芯的設(shè)計(jì) 17</p><p>　　3、齒形模芯加工

10、 20</p><p>　　七、冷擠壓件質(zhì)量分析 20</p><p>　　八、凸模機(jī)加工工藝 23</p><p>　　九、非標(biāo)準(zhǔn)件三維結(jié)構(gòu)圖

11、 24</p><p>　　致謝 30</p><p>　　參考文獻(xiàn)

12、 31</p><p>　　棘輪套冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)</p><p>　　中文摘要：冷擠壓是精密塑性體積成形技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬?gòu)哪Ｇ恢袛D出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。顯然，冷擠壓加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形零件的。本設(shè)計(jì)介紹了棘輪套零件結(jié)構(gòu)

13、分析、擠壓工藝過(guò)程、擠壓設(shè)備選擇、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、凸凹模設(shè)計(jì)、擠壓件質(zhì)量分析、棘輪套齒形模芯的結(jié)構(gòu)、凸模加工工藝及模具各部件三維造型進(jìn)行了敘述，并計(jì)算了毛坯體積、毛坯尺寸、變形程度、擠壓比和擠壓力。與常規(guī)的棘輪套加工工藝相比，冷擠壓成形的棘輪套具有齒形強(qiáng)度高、齒形尺寸精度較高、表面粗糙度值低、材料利用率高、生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資少等優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：冷擠壓 棘輪套 正擠壓 凸緣 &

14、lt;/p><p>　　Gear Cold Extrusion of the process and die design</p><p>　　(Chongqing Technology and Business University ,mechanical design automation and manufacturing professionals ,06 mold Guo JianJ

15、un)</p><p>　　Abstract: Volume precision plastic cold extrusion forming technology is an important component. Cold extrusion is the next in the cold metal blank into the mold cavity, the strong pressure and u

16、nder a certain speed, forced metal extrusion from the mold cavity to obtain the required shape, size, and has some mechanical performance of extrusion Obviously, the cold extrusion process is to control the metal flow by

17、 mold, by transfer to a large number of metal forming volume parts. Ratchet sets intro</p><p>　　key words: Cold extrusion Ratchet sets Extrusion Flange</p><p><b>　　圖1—棘輪套零件圖</b&

18、gt;</p><p>　　圖1所示為棘齒套零件圖。它是一種兩端帶孔，中間帶凸緣的軸類齒輪零件，其各截面變化較大、 直徑為φ39mm的外表面為異形齒且精度要求較高，外齒齒頂圓角太?。≧0.5），成形工藝性較差。內(nèi)孔型腔表面要求光滑平整，無(wú)毛刺，劃痕，裂紋和折疊等缺陷存在，表面粗糙度Ra3.2以下。對(duì)于這種具有外齒形、兩端帶孔﹑中間帶凸緣軸類零件，要獲得具有外齒形的精密鍛件，采用單工序成形是不可能的，必須采用多工

19、序成形工藝。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料的工藝特性，采用冷擠壓成形工藝比較適宜。</p><p><b>　　一、擠壓零件分析</b></p><p>　　該棘輪套屬于凸緣和齒輪零件類別。</p><p><b>　　1，材料選擇</b></p><p>　　該棘輪套選用20CrMo鋼，該鋼材參照國(guó)家標(biāo)

20、準(zhǔn)：GB/T 3077-1988。其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，﹪）為：0.17～0.24C，0.17～0.37Si，0.40～0.70Mn，≤0.035S，≤0.035P，0.80～1.10Cr，≤0.030Ni，≤0.030Cu，0.15～0.25Mo,屬于低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。該材料的強(qiáng)度較低、塑性很好，是典型的冷成形材料。</p><p><b>　　2，形狀設(shè)計(jì)</b></p>&

21、lt;p><b>　?。╝）對(duì)稱性</b></p><p>　　棘輪套為軸對(duì)稱，對(duì)稱性最好，所需擠壓力相對(duì)其他非圓形對(duì)稱最小。</p><p><b>　?。╞）斷面積的差</b></p><p>　　根據(jù)冷擠壓棘輪套工序，第一道正擠壓工序斷面積差=1909.56，第二道工序斷面積差:2513.31,第三道工序斷面積

22、差:1010.26</p><p><b>　?。╟）斷面過(guò)渡</b></p><p>　　第一道正擠壓工序，由于直徑φ46圓柱與直徑φ63.6的中間凸緣相差較大，截面變化較劇烈，是變形和應(yīng)力分布最不均勻的區(qū)域，材料在該處易產(chǎn)生裂紋。故應(yīng)設(shè)計(jì)成錐形過(guò)渡。</p><p>　?、贁D壓比G (引用《擠壓實(shí)用技術(shù)》p113)</p>

23、;<p><b>　　G=</b></p><p>　　式中 F0—冷擠壓變形前毛坯的橫截面積（）</p><p>　　F1—冷擠壓變形后制件的橫截面積()</p><p>　　經(jīng)計(jì)算得G=2.57。</p><p>　　查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P25表2.13 冷擠壓件尺寸的極限值，選取a=45

24、76;。</p><p>　?、谶^(guò)渡圓角半徑 (引用《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P26表2.13 冷擠壓件尺寸的極限值)</p><p>　　查表取R=1.0mm;r=3.0mm</p><p><b>　　（d）斷面形狀</b></p><p>　　根據(jù)零件圖分析知，棘輪套無(wú)錐形、細(xì)小深孔、通孔，故適合于冷擠壓斷面形

25、狀。</p><p><b>　　3，尺寸分析</b></p><p>　　（a）最小壓余厚度t</p><p>　　由于棘輪套采用正擠壓工藝，故t≥d/2滿足其要求。</p><p><b>　?。╞）最小壁厚s</b></p><p>　　壁厚越小，擠壓力越大，變形程度越

26、大，變形抗力越大，金屬流動(dòng)越困難。查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P38表1-31 冷擠壓工藝尺寸的極限數(shù)值，得低碳鋼S≥d/5。</p><p>　　根據(jù)零件圖分析知，S=7mm、d=23mm故S≥d/5滿足其要求。</p><p>　?。╟）最大擠壓深度L</p><p>　　為防止過(guò)長(zhǎng)的凸模，工作時(shí)容易彎曲，穩(wěn)定性差。查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P38表1-31 冷擠

27、壓工藝尺寸的極限數(shù)值知，L≤（2.5～3.0）d滿足其要求。</p><p>　　根據(jù)零件圖分析知，L=26mm、d=23mm故L≤（2.5～3.0）d滿足其要求。</p><p>　　（d）最大擠出長(zhǎng)度L</p><p>　　為防止擠出部分過(guò)長(zhǎng)，潤(rùn)滑和退料將發(fā)生困難。查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P38表1-31 冷擠壓工藝尺寸的極限數(shù)值知，L≤10d</p&g

28、t;<p>　　根據(jù)零件圖分析知，L=23mm、d=46mm故L≤10d滿足其要求。</p><p><b>　　二、擠壓工藝分析</b></p><p><b>　　1，坯料尺寸的確定</b></p><p>　　根據(jù)擠壓件毛坯的三維造型圖，可以得到擠壓件毛坯體積為96941.7185。</p>

29、<p>　　市場(chǎng)出售標(biāo)準(zhǔn)圓鋼直徑有φ45，φ48，φ50，φ60，φ65mm等，根據(jù)毛坯圖最大直徑為φ63.6mm,故選用直徑為φ65mm的圓鋼。下料方式采用帶鋸下料，因?yàn)榧羟邢铝螲/d≥0.8(H—下料的高度；d—下料的直徑)而板料沖裁下料利用率很低，帶鋸鋸切的斷面比較平整，一般不需要整形就可直接進(jìn)行擠壓，且材料利用率較高。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算得毛坯下料高度H=30.53mm</p&

30、gt;<p><b>　　2，毛坯軟化處理</b></p><p>　　市場(chǎng)提供20CrMo材料，硬度≤197HBS相對(duì)較高，晶粒粗大不均勻，塑性較差，變形抗力較大，若不經(jīng)軟化退火處理而直接進(jìn)行冷擠壓成形，則金屬流動(dòng)困難，棘輪套凸緣部位可能充填不飽滿而法蘭的邊緣部位可能會(huì)出現(xiàn)局部開(kāi)裂，模具也很容易損壞。為了降低材料的變形抗力，提高塑性，應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚?，其退火?guī)范如右

31、圖所示。經(jīng)過(guò)退火后的組織為細(xì)小均勻的晶粒組織，其硬度為HB130～140。</p><p>　　3，冷擠壓毛坯表面處理與潤(rùn)滑</p><p>　　毛坯表面處理與潤(rùn)滑主要包括以下內(nèi)容： </p><p>　?。╝）去除表面缺陷。</p><p>　　棘輪套毛坯，去除表面缺陷在冶金廠內(nèi)進(jìn)行，各擠壓工序制件，由于潤(rùn)滑不當(dāng)或模具的

32、缺陷等原因往往會(huì)引起新的表面缺陷，必須在后續(xù)工序前去除表面缺陷。</p><p><b>　　（b）清潔、去脂、</b></p><p>　　為了清潔毛坯表面，以便經(jīng)磷酸鹽處理后使整個(gè)金屬表面都能為磷酸鹽處理層所覆蓋，必須將毛坯上所有的油、沙、銹斑和垢殼徹底去掉，使全部金屬表面都能夠直接與磷酸鹽處理液相接觸。該棘輪套采用化學(xué)去油的配方與工藝如下：</p>

33、<p>　　氫氧化鈉 60～100g/L</p><p>　　碳酸鈉(大蘇打) 60～80g/L</p><p>　　磷酸鈉 25～80g/L</p><p>　　水玻璃 10～15g/L</p><p>　　處理溫度 ≥85°

34、;C</p><p>　　處理時(shí)間 15～25min </p><p>　　在化學(xué)去油后，應(yīng)當(dāng)在熱水中對(duì)毛坯進(jìn)行沖洗。一般在溫度≥80°C的熱水中經(jīng)過(guò)4～6次吊動(dòng)即可。去油效果檢查十分簡(jiǎn)單，只要用水直接淋在零件上，如果已徹底去油，則水能浸潤(rùn)所有的表面。</p><p>　?。╟）去除表面氧化層</p>&l

35、t;p>　　結(jié)合棘輪套冷擠壓工藝，由于先熱處理再機(jī)械加工后下料，在機(jī)械加工中將表層熱處理氧化層去除，故采用機(jī)械處理去表面氧化層。</p><p><b>　?。╠）磷化處理</b></p><p>　　鋼毛坯經(jīng)磷酸鹽處理后，在表面上形成磷酸鹽處理層，可以避免擠壓件產(chǎn)生魚(yú)鱗狀裂紋，可以避免模具的擦傷與碎裂。在冷擠壓變形中，其可作為潤(rùn)滑支承層。經(jīng)過(guò)磷酸鹽處理及潤(rùn)滑處

36、理后的鋼毛坯具有十分理想的潤(rùn)滑性能，因而可以降低擠壓力，防止零件表面裂紋，防止材料粘在模具上，提高模具壽命。對(duì)于棘齒輪套磷化處理工藝如表1。</p><p><b>　?。╡）潤(rùn)滑處理</b></p><p>　　潤(rùn)滑處理能降低擠壓的摩擦力是零件表面質(zhì)量好，避免裂紋，提高模具壽命。</p><p>　　表1—表面與潤(rùn)滑處理工藝</p>

37、;<p><b>　　4，變形程度計(jì)算</b></p><p>　　該零件采用斷面縮減率表示其變形程度。</p><p><b>　　斷面縮減率</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 F0—冷擠壓變形前毛坯的橫斷面積（）&l

38、t;/p><p>　　F1—冷擠壓變形后制件的橫斷面積（）</p><p>　　(a)計(jì)算總變形程度</p><p>　　已知機(jī)加工后坯料直徑ΦD0=63.6mm,零件最大變形程度地方為零件φd1=37mm，φd2=23mm環(huán)形端面，故零件總變形程度為</p><p><b>　　F0=∏／4</b></p>

39、<p><b>　　==78.29%</b></p><p><b>　　5，確定擠壓次數(shù)</b></p><p>　　假設(shè)采用一道工序，經(jīng)計(jì)算得=78.29%</p><p><b>　　=<=80%，</b></p><p>　　其由表3.3（P38《擠壓模

40、具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》）差得。</p><p>　　考慮擠壓件尺寸因素，擠壓件形狀復(fù)雜程度，采用一次擠壓難以保證精度和形狀，故選用多道工序進(jìn)行擠壓。</p><p>　　假設(shè)采用三道擠壓工序</p><p><b>　　工序3變形程度：</b></p><p>　　已知D0=63.6mm,d1=46mm,d2=23mm。<

41、;/p><p><b>　　F0=∏／4</b></p><p>　　F1= ∏（-）/4</p><p><b>　　==60.77%</b></p><p><b>　　工序4變形程度：</b></p><p>　　已知D0=63.6mm,d1=37mm

42、,d2=23mm。</p><p><b>　　F0=∏／4</b></p><p><b>　　==78.29%</b></p><p>　　總的變形程度af=78.29%，由于20CrMo鋼含C量為0.008%～0.20%屬于低強(qiáng)度鋼，查表3.3（P38《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》）得af許為78%～88%.故各工序af&

43、lt;af許。宗上考慮，采用三次正擠壓。三次正擠壓方式如（圖2-圖4）</p><p><b>　　圖2—第一次正擠壓</b></p><p><b>　　圖3—第二次正擠壓</b></p><p><b>　　圖4—第三次正擠壓</b></p><p><b>　　

44、6，工序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　冷擠壓生產(chǎn)零件，從毛坯變?yōu)槌善芬韵盗泄ば?。擠壓工藝的設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)，在于確定一系列必要的工序，使毛坯逐步接近擠壓件形狀。棘齒套的形狀復(fù)雜，其個(gè)部位變形程度較大，變形工序較復(fù)雜，根據(jù)冷擠壓工藝的特點(diǎn)，采用冷擠壓成形工藝可以成形出此零件φ37mm、φ49.5mm的環(huán)形凸臺(tái),兩端φ23mm的不通孔和齒形。</p><p>　　為了保證冷擠壓工藝

45、的順利進(jìn)行，在制定冷擠壓件圖時(shí)必須考慮棘輪套各部分的尺寸結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求和冷擠壓工藝性問(wèn)題：</p><p>　　（a）對(duì)于棘輪套零件的φ37mm凸緣部分，由于尺寸公差要求不高，可以直接冷擠壓成形。</p><p>　?。╞）對(duì)于大頭直徑為φ39mm凸緣、零件齒形，由于尺寸精度要求也不高，只要預(yù)成形凸緣大小，深度適當(dāng)，完全可以冷擠壓成形。</p><p>　?。╟）對(duì)

46、于φ49.5mm凸緣與零件最大外徑φ63.6mm相差較大，變形程度大，截面變化較劇烈，是變形和應(yīng)力分布最不均勻的區(qū)域，材料在該處易產(chǎn)生裂紋需采用過(guò)渡斷面。</p><p>　?。╠）對(duì)于φ49.5mm端面圓角R1.5部分，考慮節(jié)約成本，模具壽命，不必要用冷擠壓成形工藝直接加工出來(lái)，待成形加工后再進(jìn)行切削加工。</p><p>　　（e）為了保證各工序間，上工序成形間便于放置于下工序凹模，應(yīng)

47、該考慮各工序間的合理間隙。</p><p>　　綜合考慮以上因素，對(duì)于圖1所示擠壓零件，成形工藝制定為機(jī)械加工棒材、下料、正擠壓φd=49.5mm端、正擠壓φd=37mm端、正擠壓齒形（如圖5-圖10）</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　圖5—機(jī)械加工毛坯</b></p>&

48、lt;p><b>　　圖6—下料</b></p><p><b>　　圖7—第一次正擠壓</b></p><p><b>　　圖8—第二次正擠壓</b></p><p><b>　　圖9—齒形擠壓</b></p><p>　　圖10—機(jī)械加工R1.5

49、圓角</p><p><b>　　三、擠壓設(shè)備選擇</b></p><p><b>　　1,擠壓力的確定</b></p><p>　　擠壓力的影響因素很多，有擠壓材料、變形程度、模具形狀、潤(rùn)滑毛坯尺寸、變形方式和擠壓速度等，故采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算擠壓力較準(zhǔn)確。</p><p><b>　　P=

50、Zn</b></p><p>　　式中 p—單位及壓力，MPa;</p><p>　　—被擠壓材料的強(qiáng)度極限，MPa;</p><p>　　Z—模具形狀的修正系數(shù)；</p><p><b>　　n—變形程度系數(shù)；</b></p><p>　　已知=580MPa（表4-1 擠壓材料

51、的強(qiáng)度極限《擠壓工藝及模具》p60），z=1.0(圖4-33模具形狀修正系數(shù)《擠壓工藝及模具》p60)，n=4.5(圖4-34變形程度系數(shù)《擠壓工藝及模具》p60)。</p><p>　　由上公式計(jì)算得p=2610MPa</p><p><b>　　2,壓力機(jī)噸位計(jì)算</b></p><p><b>　　P=CpF</b>

52、</p><p>　　式中 P—所需壓力機(jī)噸位，KN;</p><p>　　p—單位擠壓力，MPa；</p><p>　　F—凸模工作部分的投影面積，；</p><p>　　C—安全系數(shù)（考慮到材料組織不均勻，確定單位及壓力的方法不精確等），一般取C=1.2～1.3</p><p>　　F=∏()=3175.29,取

53、C=1.2。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算得P=9945KN</p><p>　　3,擠壓設(shè)備類型選擇</p><p>　　由于液壓式壓力機(jī)工作行程長(zhǎng)、速度和行程可調(diào)、能在下死點(diǎn)保壓、安全性高、不存在超載問(wèn)題，故選用液壓式壓力機(jī)。</p><p>　　4,液壓式壓力機(jī)型號(hào)選擇</p><p>　　由于擠壓力為9945kN

54、、設(shè)計(jì)擠壓模具行程小于100mm,模具高度為643mm,故選用YA61-1000型號(hào)液壓式擠壓機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下</p><p>　　四、冷擠壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　棘輪套的冷擠壓模具結(jié)構(gòu)如圖11所示，該模具采用簡(jiǎn)易封閉式通用模架，在導(dǎo)柱模架上，安裝有下頂出裝置。模板和模座，均分割開(kāi)來(lái)進(jìn)行加工，然后用螺栓和銷釘緊固聯(lián)接在一起。具有制造簡(jiǎn)單、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。在模架上只要更換凸

55、凹模等幾個(gè)工作部件，便可進(jìn)行較高精度的反擠壓、正擠壓、復(fù)合擠壓等多種擠壓。</p><p>　　該模具采用螺栓將模具與壓力機(jī)聯(lián)接在一起。當(dāng)開(kāi)模時(shí)，安裝于壓力機(jī)T型圖12—模具結(jié)構(gòu)三維圖</p><p>　　槽的螺釘帶動(dòng)上模向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)一段距離后，液壓裝置頂住定桿，通過(guò)推板，頂料桿，環(huán)形頂出套一起向上運(yùn)動(dòng)，將制件頂出模具。當(dāng)合模時(shí)，液壓裝置減壓，定出裝置受力回程。上模通過(guò)壓力機(jī)回程，向下

56、運(yùn)動(dòng)將壓力傳遞給坯件使坯件變形達(dá)到要求尺寸、形狀，然后開(kāi)模。</p><p>　　圖11—模具結(jié)構(gòu)二維圖</p><p>　　1-凸模緊固螺母 2-導(dǎo)套 3-內(nèi)六角螺釘 4-上模板 5-凸模墊板 6-凸模 7-圓柱銷 8-凸模固定架 9-凸模固定板 10-壓板 11-凹模 12-凹模墊板13-凹模芯 14-環(huán)形頂出套 15-圓柱銷 1

57、6-墊環(huán) 17-頂料桿 18-頂桿19-推板 20-凹模芯墊板 21-內(nèi)六角螺釘 22-下模板 23-凹模芯固定板 24-定位套 25-導(dǎo)柱 26-預(yù)應(yīng)力圈 27-內(nèi)六角螺釘 </p><p><b>　　五、凸模設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用整體式凸模，其形狀和尺寸如圖13所示。凸模頂部的形狀尺寸與擠壓件凸緣的形狀

58、和尺寸相同；為了保證凸模裝卸簡(jiǎn)便，緊固可靠凸模的夾持部分設(shè)計(jì)成錐形；為了防止應(yīng)力集中而造成模具早期失效，過(guò)渡部分要設(shè)有足夠大的圓角半徑；為了防止凸模產(chǎn)生縱向彎曲，凸模成形部分長(zhǎng)度L應(yīng)盡量小些，以提高凸模強(qiáng)度。</p><p>　　查《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6.10—正擠壓凸模的設(shè)計(jì)p100,經(jīng)計(jì)算得表3各凸模結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　表3—凸模的結(jié)構(gòu)尺寸</p>&l

59、t;p>　　1，凸模的長(zhǎng)度尺寸計(jì)算</p><p>　　凸模的長(zhǎng)度尺寸包括夾持部分、導(dǎo)向部分和凸模的全長(zhǎng)尺寸。凸模長(zhǎng)度尺寸由《擠壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6.5— 凸模的長(zhǎng)度尺寸的確定p97查得。</p><p>　　L=H1+H2+H3+H4+H L—凸模長(zhǎng)度;</p><p>　　H1—凸模固定套厚度;</p><p>　

60、　H2—凸模進(jìn)入模腔的深度;</p><p><b>　　H3—卸料板厚度;</b></p><p>　　H—考慮到磨損、調(diào)整和安全因素附加的</p><p>　　數(shù)值，一般取10～15mm;</p><p><b>　　H4—凸模過(guò)渡部分</b></p><p>　　由模具

61、結(jié)構(gòu)圖知，無(wú)卸料板結(jié)構(gòu)，故H3=0mm。H1=86mm,H2=80mm,H4=60mm。經(jīng)計(jì)算得凸模長(zhǎng)度L=226mm。</p><p>　　2，凸模加工工藝路線</p><p>　　下料——熱處理（等溫退火）——粗車——車退刀槽—— 半精車—— 倒圓角——車端面凹槽——熱處理（中溫淬火、中溫回火）——檢驗(yàn)—— 粗磨——精磨——檢驗(yàn)</p><p>　　13—凸模結(jié)

62、構(gòu)三維圖</p><p>　　圖14—凸模結(jié)構(gòu)二維圖</p><p><b>　　六、凹模設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、組合凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　為了提高凹模的承載能力，有效延長(zhǎng)模具的使用壽命；減小凹模內(nèi)徑拉應(yīng)力，內(nèi)壁切向拉應(yīng)力；減緩徑向裂紋的開(kāi)展；提高凹模采用的材料Cr5Mo1V的脆性、抗拉性能。凹

63、模結(jié)構(gòu)采用兩層組合式凹模結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　表4—兩層組合式凹模設(shè)計(jì)參數(shù)（引用《擠壓工藝及模具》p130表6-3）</p><p>　　根據(jù)序號(hào)1選取兩層組合凹模結(jié)構(gòu)各尺寸，并計(jì)算得：</p><p>　　d1為凹模內(nèi)徑（擠壓件最大外徑）=Φ63.6mm;</p><p>　　d3為預(yù)應(yīng)力圈外徑=Φ254mm；</p>

64、<p>　　r為凹模具配合斜度=1°30′。</p><p>　　最內(nèi)層凹模與預(yù)應(yīng)力圈采用過(guò)盈配合（過(guò)盈量取為0.35mm），以保證過(guò)盈收縮產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。</p><p>　　圖15—兩層凹模結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2，棘輪套擠壓齒形模芯的設(shè)計(jì)</p><p>　　棘輪套擠壓齒形模芯如圖19所示。對(duì)模芯的設(shè)計(jì)主要

65、包括選擇合適的齒形參數(shù)和齒形直徑、確定擠壓過(guò)渡段、擠壓段和頂出回程段的角度、長(zhǎng)度和圓角大小。</p><p>　?。╝）齒形模芯的齒形設(shè)計(jì)</p><p>　　圖16-兩層組合式凹模爆炸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖17—凹模結(jié)構(gòu)二維圖</p><p>　　模芯的齒形設(shè)計(jì)要求能夠按規(guī)定的齒厚和齒高冷擠出符合要求的工件齒形來(lái)，所以模芯齒形的模數(shù)

66、和工件相同；考慮到擠壓工件的熱脹冷縮以及模具和擠壓工件的彈性回復(fù)問(wèn)題，模芯齒形的壓力角和變位系數(shù)都要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。另外考慮到降低冷擠</p><p>　　圖18—凹模結(jié)構(gòu)三維圖</p><p>　　壓成形力以及擠壓齒形不再后續(xù)加工就可以裝配的問(wèn)題，需使模芯的齒頂高小于工件齒形的齒根高而擠壓模芯的齒根高大于工件齒形的齒頂高。</p><p>　　圖19—棘輪套擠壓齒形

67、模芯結(jié)構(gòu)</p><p>　?。╞）齒形模芯的擠壓過(guò)渡段設(shè)計(jì)</p><p>　　結(jié)合棘輪套零件結(jié)構(gòu)，齒形模芯的擠壓過(guò)渡段設(shè)計(jì)主要是選取合適的圓角。在模腔凸角半徑上，被擠壓的金屬發(fā)生劇烈的流動(dòng)。圓角太小時(shí)，會(huì)使模腔的銳棱咬住被擠壓的金屬，導(dǎo)致擠壓件的纖維被割斷，在表面上形成波紋或微裂紋和模具凸角的銳棱磨損很快，而發(fā)生塌陷或剝離。在本工藝中，圓角半徑不影響零件功能，因此盡可能選大，取其半徑R

68、=2mm。</p><p>　?。╟）齒形模芯的擠壓段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　齒形模芯擠壓段的長(zhǎng)短對(duì)擠 壓后的齒形零件質(zhì)量有一定的影響。擠壓段過(guò)長(zhǎng)時(shí)，金屬流動(dòng)時(shí)的摩擦力大大增加，金屬流動(dòng)困難，從而影響擠壓的正常生產(chǎn)；而擠壓段過(guò)短時(shí)，雖然金屬流動(dòng)容易，成形力也很小，但是擠壓成形的齒形零件容易扭曲變形。</p><p>　　（d）齒形模芯的頂出回程段設(shè)計(jì)</

69、p><p>　　齒形模芯的頂出回程段設(shè)計(jì)方法與擠壓過(guò)渡段設(shè)計(jì)類似，主要是選取合適的錐度。錐度太大時(shí)，雖然金屬流動(dòng)的流程短、摩擦力較低，容易擠壓成形，但在頂出回程過(guò)程中由于導(dǎo)向段較小，容易造成擠壓件的“鐓粗”，使擠壓件難以頂出。錐度過(guò)小時(shí)，頂出的導(dǎo)向段較長(zhǎng)，擠壓件頂出容易，但是由于在積壓過(guò)程中金屬的流動(dòng)路程較長(zhǎng)、摩擦力很大，使擠壓過(guò)程中難于正常進(jìn)行。在本工藝中，模芯的頂出回程段錐度為90°～120°

70、比較適宜。</p><p>　　（e）齒形模芯的加工</p><p>　　齒形模芯材料采用Cr5Mo1V。材料必須經(jīng)過(guò)充分鍛造，使金屬基體致密，碳化物不均勻性得到充分改善，從而提高其工藝性和使用性能，延長(zhǎng)齒形模芯的使用壽命。模芯經(jīng)熱處理后硬度為HRC60～62。</p><p><b>　　3，齒形模芯加工</b></p><

71、;p>　　齒形模芯是非標(biāo)準(zhǔn)的特殊內(nèi)齒形零件，因而其內(nèi)齒形的加工必須在專用的線切割加工機(jī)床設(shè)備才能完成。</p><p>　　其加工工藝路線如下：</p><p>　　下料→十字改鍛→球化退火→粗車加工→淬火、回火→精車加工→線切割內(nèi)齒形→拋光內(nèi)齒形→去應(yīng)力退火→檢驗(yàn)</p><p>　　七、冷擠壓件質(zhì)量分析</p><p>　　基于棘輪

72、套冷擠壓成形工藝，可能出現(xiàn)如下質(zhì)量問(wèn)題：</p><p><b>　　八、凸模機(jī)加工工藝</b></p><p>　　下料 下直徑110mm，高度為240mm的材料。</p><p>　　熱處理 730～750℃等溫退火</p><p>　　粗車 夾持毛坯料一端面，另端打中心孔粗車φ63.6mm外圓表

73、面至65.35-65.65mm,粗車φ80mm外圓表面至81.96-81.14mm</p><p>　　粗車 夾持φ63.6mm外圓表面，粗車φ106mm外圓表面至106.84-107.56mm,粗車錐面</p><p>　　車退刀槽 車4X3mm的退刀槽。</p><p>　　半精車 夾持φ63.6mm外圓表面，半精車φ106mm外圓表面至105.98

74、9-106.011mm,且半精車錐面。</p><p>　　半精車 夾持φ106外圓表面并頂住頂尖孔，半精車φ63.6mm外圓表面至63.63-64.37mm半精車φ80mm至79.977-80.023mm。</p><p>　　倒圓角 倒R8mm的圓角，并車除頂尖部分，使長(zhǎng)度尺寸至226.12-226.58。</p><p>　　車 夾持φ1

75、06mm外圓表面，粗車凹槽后在精車凹槽φ23至φ23.208-23.292mm, φ37至φ37.25-37.35mm</p><p>　　熱處理 1000℃-1030中溫淬火，和400℃中溫回火</p><p>　　檢驗(yàn) 有無(wú)裂紋等缺陷。</p><p>　　粗磨 粗磨φ63.6至63.677-63.723mm并粗磨錐面。</p>

76、<p>　　精磨 精磨φ63.6至63.581-63.6mm,并精磨錐面至要求尺寸。</p><p>　　粗磨 粗磨φ23至23.974-23.126mm, φ37至37.169-37.181mm.</p><p>　　精磨 精磨φ23至22.994-23.006，φ37至36.992-37.008mm。</p><p>　　檢驗(yàn)

77、 形位公差，尺寸公差</p><p>　　八，非標(biāo)準(zhǔn)件三維結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　上模板</b></p><p><b>　　下模板</b></p><p><b>　　導(dǎo)柱</b></p><p><b>　　導(dǎo)套<

78、/b></p><p><b>　　墊環(huán)</b></p><p><b>　　凹模芯墊板</b></p><p><b>　　凹模墊板</b></p><p><b>　　頂桿</b></p><p><b>　　環(huán)

79、形頂料套</b></p><p><b>　　凹模芯固定板</b></p><p><b>　　凸模墊板</b></p><p><b>　　凸模緊固螺母</b></p><p><b>　　凸模墊板</b></p><p&

80、gt;<b>　　凸模固定套</b></p><p><b>　　頂料桿</b></p><p><b>　　定位圈</b></p><p><b>　　壓板</b></p><p><b>　　預(yù)應(yīng)力圈</b></p>

81、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　光陰似箭，歲月如梭，論文的完成，大學(xué)四年已經(jīng)接近了尾聲。夜已闌珊，思緒翻覆，感慨萬(wàn)千。一千四百六十一天，三萬(wàn)五千四十小時(shí)，仿佛是一段漫長(zhǎng)的時(shí)光，卻似是短短一夢(mèng)，往事依稀還如昨，恍然已是將別時(shí)。臨行臨別，心中有諸多感激，在此一吐。首先要向我的指導(dǎo)老師***表示最誠(chéng)摯的謝意！感謝你對(duì)本論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)

82、給予細(xì)心的指引和教導(dǎo)，是您的敏銳而開(kāi)闊的思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和知難而進(jìn)的求是精神引導(dǎo)我在學(xué)習(xí)、工作中不斷前進(jìn)；是您的精心指導(dǎo)和熱情幫助使我增長(zhǎng)了知識(shí)、順利完成了畢業(yè)論文，并戰(zhàn)勝生活中的困難。一個(gè)人的成長(zhǎng)絕不是一件孤立的事，沒(méi)有別人的支持與幫助絕不可能辦到。我感謝可以有這樣一個(gè)空間，讓我對(duì)所有給予我關(guān)心、幫助的親人、同學(xué)、朋友、老師說(shuō)聲“謝謝”！另外我要特別感謝我的母親多年來(lái)對(duì)我的鼓勵(lì)、支持和幫助，使我能夠順利完成學(xué)業(yè)！</p>

83、;<p>　　最后，衷心感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]洪慎章.冷擠壓實(shí)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.9</p><p>　　[2]趙昌盛.實(shí)用模具材料應(yīng)用手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.9</p><p

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