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摘要:研制两零件的冷挤压成型工艺,不锈钢外壳冷挤模选用带有导柱导向的空心件正挤模,推杆上接头冷挤模选用带有导柱导向的通用模架,采用的是正挤压模具。采用AUTOCAD软件设计模具二维总装图和零件图,并用SOLIDWORKS完成零件三维造型,并用SOLIDWORKS完成模具动作原理的三维动画演示的爆炸图效果来分解模具零件。
1两零件工艺分析
这是一种扁平类挤压件。考虑到其外形较为复杂,用传统加工方法加工此零件,工序繁琐而且材料利用率低。为使零件有较高的抗疲劳性能和耐磨性,且能提高材料利用率使金属强化,选用带有导柱导向的空心件正挤压模具加工,既经济又合理。
1.1 材料及热处理
冷挤压时,金属材料产生剧烈的塑性变形,单位挤压力很大,特别是钢的冷挤压,最大的单位挤压力可达2500Mpa。在这么高的单位压力下,如果没有良好的润滑,钢坏料的微粒就会与模具型腔焊合而导致工件表面严重刮伤,使得挤压力急剧增加,模具使用寿命大大下降,甚至破裂。
(1)
不锈钢1Cr18Ni9Ti的表面处理
奥氏体不锈刚(1Cr18Ni9Ti)因与磷酸盐基本上不发生化学反应,所以不能用磷化处理,故用草酸盐处理来代替。草酸盐处理的配方如下:
草酸(H2C2O4)50g,钼酸铵((NH4)2MoO4)30g,氯化钠(NACL)25g,氯化氢钠(NaHF2)10g,亚硫酸钠(Na2SO3)3g,水(H2O)1L.
处理的温度为90℃,处理时间为15-20.处理后材料用热水洗涤.草酸盐处理后的坯料表面呈绿黑色.
为了不使不锈钢坯料能与草酸盐溶液直接接触,坯料在草酸盐处理前应进行酸洗,配方(质量分数)为:
盐酸(HCL)40%,硝酸(HNO)340%,水(H2O)20%.
酸洗时间约为5min,然后用热水洗,洗净后进行草酸盐处理.
(2)20Cr的表面处理
刚20Cr冷挤压前的表面处理为磷化处理,在这种处理方法以前广泛应用于金属材料的防锈,磷化处理又叫磷酸盐处理,也就是把钢坯料放在磷酸盐溶液中进行处理。处理时金属表面发生溶解和腐蚀。由于化学反应的结果,在金属表面上形成一层很薄的磷酸盐覆盖层。根据磷化处理配方的不同,该薄层分别呈暗灰色、浅灰色和褐色。工件尺寸在处理后不会发生明显的变化。磷酸盐薄膜的硬度略高于铜与黄铜,而低于钢,其导热性很差,是不良导体。
1.2 求解推杆与外壳零件的正挤压力
主要采用图算法来计算冷挤压力.
正挤压空心件的图算法先计算出毛坯横截面积Ao和变形后工件末端的横截面积A1,然后再用上述方法查表求得总挤压力F。求截步骤如下:
(1)根据相应的Ao及A1,查图的断面减缩率:εA=70%
(2)εA=70%及材料图,求得未经修正的单位挤压力:P=1050Mpa
(3)考虑到hO/dO=1.03,α=120°。需要修正,查得修正的单位挤压力:P=1500
(4)根据毛坯直径Ao和修正的单位压力P查得总挤压力:F=750KN。
正挤压实心件的图算法,求解步骤如下:
(1)根据相应的do及d1,查图的断面减缩率:εA=70%
(2)εA=70%及材料图,求得未经修正的单位挤压力:P=1050Mpa
(3)考虑到hO/dO=1.1,α=90°。需要修正,查得修正的单位挤压力:P=1200MPa
(4)根据毛坯直径Ao和修正的单位压力P查得总挤压力:F=300KN。
1.3推杆与外壳的冷挤压工艺流程
冷拔棒料 →锯床下料 →球化退火 →酸洗 →磷化皂化 →冷挤压 →切削加工 →热处理 →清洗 →粗磨 →探伤、退磁 →精磨抛光 →成品检验 →清洗、防锈 →包装、入库。
1.4 毛坯的剪切
用全封闭式切模下料,剪刃之间间隙取0.2~0.3毫米,固定剪刃与棒料之间间隙取为0.2毫米左右,剪切速度为30~40次、时,剪切棒料直径为22~28毫米。剪切后,毛坯圆度误差为0.2毫米,平直度误差为0.5毫米,重量误差约为1%.
1.5 冷挤压设备的选用
对于空心件零件总挤压力750KN,选择压力机 YD32-100;对于实心件零件总挤压力300KN,选择压力机YD32-63。
1.6 坯料制备方法
车床切削下料:如坯料端面有特殊形状要求或细而长的坯料,可以采用车床下料。这种下料方法坯料尺寸精度较高,形状规则,但生产效率低,而且材料利用率也不高。
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