成金龙高精度锥形件冲压工艺及模具设计(共8页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上国家职业资格全省（或市）统一鉴定工具钳工论文（国家职业资格二级）论文题目： 高精度锥形件冲压工艺及模具设计 姓 名： 成金龙 身份证号： 准考证号： 机械系 所在省市： 江 苏 盐 城 所在单位： 盐 城 技 师 学 院 高精度锥形件冲压工艺及模具设计成金龙江苏省盐城技师学院机械系班摘要：本文主要分析高精度锥形件，介绍了高精度锥形件的冲压工艺和模具设计，并分析了在零件生产和设计中易产生的问题，而且对这些问题提出了解决措施，从而提高了高精度锥形零件的质量水平。关键词：高精度锥形件 拉伸 镦挤整形一、零件分析零件如图所示（见图1）：零件的材料为T2，这种材料对表面质量有严格的要求，成形后内、外锥面的工艺压痕不会超过0.1mm，壁厚差则要求任一圆截面上的壁厚差不大于0.05mm。因此，用一般锥形零件成形方法，很难达到产品图要求。由于该零件所用材料塑性较好，因此可以通过镦挤整形达到产品图要求。具体操作如下：首先要注意该类锥形件冲压工艺的计算，与一般拉伸件的计算略有不同。我们必须根据镦挤整形后的毛坯图（产品图加修边余量）来确定镦挤整形前的毛坯图（过渡毛坯图），然后再根据过渡毛坯图，计算出毛坯落料直径及锥形件的拉伸次数。第二，对于镦挤整形前的过渡毛坯的成形方法，一般根据锥形件锥角的大小来确定。当锥形件锥角大于60度时，多采用的是半球体成形法及抛物线成形法等；当锥形件锥角小于或等于60度时，多采用的是逐步冲锥法。由于该零件锥角等于60度，故采用逐步冲锥法。图1 零件图二、过渡毛坯图的确定镦挤整形工序能否顺利进行，关键是镦挤整形前过渡形状和尺寸设计是否合理。如果过渡毛坯设计不合理，在镦挤整形时，毛坯将发生顶穿破裂或口部破裂的现象。根据上面的零件分析，该零件设计的过渡毛坯应如下图所示。（见图2）图2 过渡毛坯图三、工艺尺寸的计算1.材料厚度的确定根据锥形件产品图，材料厚度应比锥形件壁厚0.2-0.3mm比较合适，然后再选取符合国家标准的材料厚度，故该锥形件应选用1.5mm厚的T2板料。2.毛坯直径及整形前过渡毛坯拉伸次数的确定根据等体积（或重量）的原则，可以确定毛坯的直径为ø73mm，拉伸系数m=d/D=16.1/73=0.1986,t/D×100=2.05，根据过度毛坯图可以得出：m1=0.50-0.55；mn=0.72-0.80。我们取第1次拉伸系数m1=0.515，第2次拉伸系数m2=0.72，第3次拉伸系数m3=0.76，则第4次拉伸系数m4=m总/ （m1×m2×m3）=0.78188，各次拉伸直径分别为：D1=m1×D=0.515×73=37.63mm，D2=m2×D1=0.72×37.63=27.1mm，D3=m3×D2=0.76×327.1=20.6mm，D4=m4×D3=0.78188×20.6=16.1mm。3.加工零件的工艺确定（1）根据分析，该零件的加工工艺为：下条料落料冲盂第2次拉伸第3次拉伸第4次拉伸镦挤整形切边检验，各次的拉伸毛坯尺寸如图所示。（见图3）图3 冲压工序图（2）确定冲压工艺参数时的注意事项：落料与第1次拉伸应一次进行，以保证第1次拉伸毛坯的同轴性。选择合理的凸、凹模R角、拉伸间隙和压边力，使第一次拉伸毛坯口部壁厚增厚，底部r处壁厚拉薄，其尺寸变化量应控制在5%-10%，坯料壁厚从口部至顶部应逐渐减薄。上、下道工序应衔接，不得产生波纹，其壁厚应控制在比产品图对应部分大0.20-0.30mm，并力求均匀过渡。锥部拉伸时，圆柱部高度应控制在该部分材料的体积内，比对应成品罩部分体积大5%-10%。尽量减少锥部拉伸次数。工序间一般不应安排退火工序，防止毛坯晶粒度粗大。四、模具结构1.落料、第一次拉伸复合模在设计落料、第1次拉伸复合模时，必须使拉伸凸模比落料凹模低一个材料厚度。另外，由于材料在拉伸过程中，口部材料有增厚的现象，为了便于材料顺利流动，应同时保持落料时凸模刃口锐利，所以在凸凹模的端面必须设计1度的倾角，即拉伸凹模采用了锥形凹模。具体结构如下图。（见图4）图4 落料、第1次拉伸模的结构2.锥部拉伸模第2-4次锥部拉伸模除凸、凹模、顶件器外，其余均为通用件，换模时只需更换凸、凹模、顶件器即可，这样不仅缩短了制模周期，而且降低了生产成本。（见图5）图5 锥部拉伸模3.镦挤整形锥形件的镦挤整形工序是锥形件生产的关键工序，必须从各方面采取措施，保证锥形件的质量。在锥形件产品图中，除要求锥形件壁厚尺寸在一定范围内，还要求任一圆截面上的壁厚差不大于0.05mm，同时内外表面的划伤、压痕不大于0.1mm。锥形件毛坯在进行拉伸时，由于材料流动不均匀性，便形成锥形件的壁厚不均，如在多次锥部拉伸的交接处，形成不圆滑过渡而呈现环形的波纹状态，为了获得锥形件规定的壁厚、几何形状和表面粗糙度，必须经过镦挤整形工序，才能达到锥形件产品图的要求。目前，该类锥形件镦挤整形工序一般安排在摩擦压力机上进行。为便于操作，镦挤整形模一般采用倒装式结构，即凸模在下、凹模在上的结构。镦挤整形模结构如图所示。（见图6）图6 镦挤整形模结构五、模具设计、制造及零件生产中应注意的问题1.为了减小锥形件与模具之间的摩擦力，便于金属的流动，须在锥形件内外表面涂一层薄而均匀的油膜，润滑油一般采用豆油。2.锥形件镦挤整形是冲击载荷加工，打击压力主要集中在镦挤整形凸模和镦挤整形凹模的锥面上，一般模具寿命较低，模具消耗量大。造成镦挤整形模具寿命低的原因主要有以下几点：（1）镦挤整形凹模为一盲孔，在进行淬火时，由于模具底部热容量大，进入内孔的冷却介质立即沸腾，致使该处冷却速度下降，硬度较低。在较大的冲击载荷多次打击之下，该处镦挤整形凹模易发生变形，致使整形锥形件小端壁厚变厚，当锥形件小端壁厚超过产品图规定的尺寸时，该镦挤整形凹模就会报废，必须进行修磨。（2）镦挤整形凸模和镦挤整形凹模的材料一直选用碳素工具钢，如T8A、T10A、T12A等。该材料经淬火后，淬透性较差，存在着残留奥氏体，同时，硬度较低，故在冲击载荷反复作用之下，模具尤其是镦挤整形凹模发生变形，导致模具报废。（3）由于模具在冲击载荷反复作用之下，有一部分能量转变成热能，使得镦挤整形凸模和镦挤整形凹模温度升高。随着温度升高，模具的硬度也会下降，并且此时整形出的锥形件壁厚差大，废品率较高。为解决镦挤整形模具寿命低的问题，可采取以下措施：（1）改变镦挤整形凹模淬火冷却方式。使用高压水泵将冷却介质直接喷入镦挤整形凹模的盲孔，提高该处冷却速度，从而提高了镦挤整形凹模热处理硬度。（2）改变镦挤整形凸模和镦挤整形凹模的材料。将原来的碳素工具钢改为冷作模具钢，如Cr12、Cr12MoV等。这不仅提高了模具的淬透性，消除了残留奥氏体的存在，也提高了模具的硬度。此外，为保证模具寿命，模具毛坯必须反复锻造，锻造应比不小于8。3.在锥形件镦挤整形工序,操作者应轻拿轻放,工序间周转时避免不磕碰,保持盛具的干净。另外，在镦挤整形前,应用毛巾擦净毛坯的内外表面,清除毛坯的微粒杂质。六、结束语对于高精度锥形件，在加工工艺、模具设计和零件生产中要注意本文提到的问题，采取必要的措施增加镦挤整形模具的寿命，以保证零件的质量，满足生产要求，获得经济和社会效益。参考文献（1）曾宪军.锥形空心件镦挤成形工艺J.锻压机械，1995，（1）.（2）湖南省机械工程学会锻压分会编.冲压工艺M.湖南科学技术出版社，1984.专心-专注-专业