铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺设计 - 图文(4)

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（1）对坯料在挤压前进行正确的退火及合理的设计模具的凹凸模，在 挤压过程中控制合理的挤压速度：

（2） 对坯料的表面在挤压前进行一定的处理和在挤压过程中的润滑来减小坯料表面与模具表面的摩擦系数，以此来减少表面拉伤； （3） 模具的凹凸模应保持同轴度，且应有准确的导向装置。

3.3 挤压件及坯料的设计

3.3.1 挤压件的尺寸设计（如图11）

因为生产的产品对外圆表面的底面有垂直度的要求，所以通过挤压后形成的挤压件毛坯要留有一定的加工余量。在这个设计中，根据查阅资料和老师的指点。最终决定出了挤压件的尺寸，挤压件的外圆直径为Φ40mm，既单边各加余量1mm，挤压件的长度定为2+L+2，既在零件的碗口和底部各加2mm，这是因为在挤压过程中的金属流动不一样，挤压出来后挤压件的碗口和底部可能会出现一些不平整或其他情况，，所以余量就留得多一点。消音碗里面的圆锥凸台在这里设计成一个Φ20mm的圆柱台，高度还是与零件的高度一样，在后面的加工中加工成零件设计的形状，这里这样设计的原因是如果直接设计成与零件一样，只是加点加工余量上去的话，由于本身很薄又有30°的锥度，在挤压过程中对凸模的损害比较大，会缩短凸模的使用寿命，所以把圆锥凸台设计成圆柱台，这样就延长了凸模的使用寿命，然后再在后续加工中将其加工成零件设计的尺寸。由于零件的内壁不用加工，所以内壁的底部直接挤压出R1.5的圆角。零件上的几个通孔就不用通过挤压来完成了，因为这样不好挤压，就算挤压出来也不合设计要求，况且挤压通孔的话前面就要加一些工序，这样就显得复杂了，所以零件上的五个通孔就在后面的后续加工中来完成。

图11 挤压件

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3.3.2 坯料的设计及体积计算

根据冷挤压成形的特点，它的挤压件的体积和坯料的体积在挤压前后是不变的，在这里我们就可以根据算出挤压件的体积确定出坯料的体积，也就确定出了坯料的尺寸。

首先计算出挤压件的体积： 先算出a区域的体积（如图12）

Va = π×202×26-π×172×22＋π×102×7 ≈15897.43 mm3

再算出b区域的体积（如图13）

122

Vb = ×π×（3＋3×7.04＋7.04）

3 ≈83.44 mm3

再用Va减去Vb就的到了挤压件的体积 V挤 = Va－Vb

= 15897.43-83.44 = 15813.99 mm3

取整，既V挤=15814mm3

在这里取坯料的直径为Φ40mm，算得坯料的高度h≈12.58mm，取整则h = 13mm 坯料尺寸为Φ40×13，算得修正后的坯料体积为V = 16336.28mm3，查书得7A04的密度为2.85g/cm3，算得坯料的重量为m = 46.5g。

图12 a区域 图13 b区域

通过算出坯料的体积确定出坯料的尺寸后，再进行下料，这样就避免了在材

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料上的一些浪费，达到了节节约材料的目的。

3.3.3 冷挤压力的计算

计算挤压件的变形程度 a、断面缩减率?A ?A?A0?A1?100% A0 b、挤压面积比G G = A0/ A1 c、对数变形程度?

? = ln G = ln(A0/ A1)

A0——冷挤压前毛坯的横截面积，[A0]为㎜2；

A1——冷挤压后毛坯的横截面积，[A1]为㎜2。 毛坯尺寸 工件尺寸 计 算 公 式 断面缩减率 挤压比 对数变形程度 22d02d0d12?d2 ??ln2 G?2?A?22222d0?d1?d2d0?d1?d2d0 ?100% 根据上表提供的挤压件的形状和坯料的形状算变形程度

342?202?100%?47.25% ?A?402402?1.896 G?240?342?202402?0.64 ??ln240?342?202通过计算法确定单位挤压力

p??[G??(1?3?)(1??)]

式中 ?——挤压材料变形抗力，[?]为MPa，在图14中可查的； μ——摩擦系数（有润滑剂时可取μ=0.1）

在图14中按比例法取?=250，由于挤压过程中用到了润滑剂所以μ取0.1

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所以

p?836.36MPa

总挤压力： F?pA?836.36??4?342

?760kN

图14 变形抗力

根据上面的断面缩减率和变形程度来看，零件的变形程度?A为47.25%，在资料所给的许用变形程度25%≤?A≤75%的范围之内，所以通过上面的分析，以及7A04才通过一定的软化处理后的硬度为σb为360～380Mpa，课题所给的零件的挤压件完全可以用冷挤压成形来加工，挤压完成后通过人工时效，完全能够达到零件设计所给的硬度和精度要求。

3.3.4 冷挤压设备的选择

⑴ 冷挤压时，单位挤压力很大，对挤压件的精度要求很高，因此对冷挤压使用的压力机提出了一些特殊要求： ①能量要大 ②刚性要好 ③导向精度要高

④要具备顶出机构（顶出力一般应为压力机标称压力的10%左右） ⑤要有过载保护

⑥能提供合适的挤压速度（0.1～0.4m/s） ⑦具有对模具进行润滑冷却的装置

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⑵常用的冷挤压的压力机分为两大类：

①机械压力机（一般用于批量大的中，小型零件） ②液压机（批量较小的大型零件）

⑶优缺点比较： 行程次数 行程长度 压力大小 下死点位置 电动机功率 粘滞性 侧压 过载保护装置 维修与保养 自动送料装置

⑷综上所述：由于机械压力机的挤压时间较快，速度过快，故我们选取液压压力机。型号：Y32-100A。 …… 此处隐藏：611字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……