铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺设计 - 图文(6)

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L1/d1

材料 h/s ≤ 7 纯铝 ≥ 0.5 ≤ 5 ≤ 3 ≤ 2.5 钢 ≥ 1.2 杯形反挤压件底厚和壁厚比h/s

铜及其合金 ≥ 1.0 冷挤压件的形状是挤压工艺性好坏的主要因素，往往因工件形状的不合理而难于加工，甚至不能采用挤压方法进行生产，因而要避免不合理的形状。

根据前面设计的消音碗的冷挤压件的形状来看，它接近消音碗零件的形状，它是轴对称形状，且挤压件的底部和圆周壁是处于垂直的关系，这些都符合了用冷挤压成形技术来进行加工的要求，虽然挤压件底部有一个圆锥凹台，但这不影响用冷挤压成形技术来进行加工，它的锥度也只有30°，不是很大，只要在设计中将凹模的强度加大就可以满足要求了。而且基本上都满足了上面提到的长径比和底厚和壁厚比，虽然上面的表格只给出了纯铝的比值，但7A04也是铝合金。所以这点应该很接近。

消音碗的材料是采用的7A04，这种材料是常用铝合金材料中强度最高的变形铝合金材料，通过对7A04材料本身性能的分析，采用对材料进行软化，软化处理后σb为360～380Mpa，在一定变形量的范围内进行冷挤压成形，再进行热处理强化的成形是可行的。

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4 铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺分析

冷挤压消音碗毛坯成形工艺设计

Ⅰ、下棒料制坯

Ⅱ、软化处理 Ⅲ、冷挤压成形 Ⅳ、检测挤压件

Ⅴ、热处理 Ⅵ、检测

4.1 下棒料制坯

首先根据设计所给的零件而设计出来的坯料的尺寸和形状，有两种下棒料制坯

的方法：一种是先将Φ42的棒料用车床车成Φ40的棒料再锯成15mm长的坯料，再在车床上对锯下的坯料的端面进行修面，因为端面要与挤压模具且是重要的面，如果不把端面修平整，在挤压过程中很容易损坏凹凸模。最后制成Φ40×13的坯料；二种方法是先车一段Φ42×160的长棒料，再车成Φ40的直径，直接用车床切成13mm长的坯料，这样一段长160mm的棒料可制10个坯料。

两种方法比较，第一种方法的工步比较多一点，要在车床和锯床之间换来换去，这样就显得比较麻烦，而且修端面时也比较麻烦，由于2个端面都要修，修完一面要重新装夹一次，这时由于坯料是Φ40×15的小坯料装夹时很不方便。第二种方法，在工步上要比第一种方法少很多，只用一台车床就能完成制坯的整个工序，稍有不足的地方就是这种方法要比第一种方法稍微浪费点材料。根据上面的分析，第二种方法不仅工步少，节约了制坯时间，也给工人减轻了工作量，至于切断制坯时浪费的材料也可以再回收利用，总体来说比第一种方法要好，终上所述，最终决定选第二种方法是比较科学的。

这里选用Φ42的棒料而不是直接选Φ40的棒料是因为铝棒在制成后表面有一层粗晶环，如果不把这层粗晶环去掉，不仅在挤压过程中会很容易损坏模具，挤压出来的挤压件的性能也达不到要求。

4.2 软化处理（图15）

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软化处理是冷挤压前一道很重要的工序，它不仅要将进行处理的的坯料进行

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软化，降低坯料的硬度，同时也在通过软化处理的的工程中对坯料的表面进行了一定的处理，使其表面的粗糙度下降，这样在后面的冷挤压成形过程中，使坯料能容易的成形，粗糙度的下降也使模具的寿命增长。

在这里选用加热炉进行软化处理，将坯料批量放入加热炉（一次大概放入100个坯料），放入的坯料之间尽量不要接触，这样对坯料的软化处理效果不是很好，就会对后面的挤压有影响。先设定加热炉的加热温度为400±10℃，先空炉加热到设定温度然后将坯料放入空气炉进行加热，这个过程需要90分钟，然后炉冷至150℃，最后取出空冷。

温度400±10℃ 炉冷至150℃ ℃ /空冷 1.5 时间/h

图15 软化处理

4.3 冷挤压成形

根据先前算出的挤压力选择相应的挤压机的型号，前面算出的挤压力为760kN，查阅相关资料，在这里可以选择压力机的型号为Y32-100A的液压机。

在进行冷挤压前先对设定好挤压力760kN，再设定封高为360㎜，这样使在挤压后让挤压件从模具中顶出后能够取出来，也能使挤压出来的零件的底部的厚度达到设计的挤压件的尺寸。设定好后就开始挤压了，先给模具内壁涂上润滑剂，在这里润滑剂选用菜油，再将毛坯料放入模具盖上刮料板，进行挤压成形， 挤压完成后取出挤压件。先试挤压3件进行检查，检查尺寸合格及没有挤压缺陷后进行正式挤压，在挤压过程中每挤压一个零件就要涂一次润滑剂。

4.4 检测挤压件

这道工序是对正式挤压后的挤压件进行检查，主要还是检查挤压件在通过挤压后它的尺寸是否达到了设计的要求，以及挤压件上是否有挤压缺陷，如表面拉伤、裂纹、折叠等等以此来提高产品的合格率。

4.5 热处理

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在对挤压件进行了挤压后的检测后，就可以对挤压件进行热处理了，热 处理的主要目的是：提高挤压件的硬度，以利于进行后续的切削加工；消除挤压件的内应力，以免加工成零件后产生变形；改善挤压件的内部组织，细化晶粒。

要进行热处理首先就要对进行热处理的设备进行选择，目前比较常用的热处理设备有空气炉和硝盐槽两种，空气炉主要对碗形类零件进行热处理，硝盐槽主要对没有孔槽的挤压件进行热处理。由于消音碗为碗形类零件，所以在这里选用空气炉对其进行热处理，如果选用硝盐槽对其进行热处理的话，挤压件在热处理后会带出硝盐槽里的槽液，在后面的清洗中难把挤压件里面的槽液清洗干净，这样也对槽液的浪费比较大。在这里还要注意的是采用空气炉进行热处理时，零件之间不能有接触，要有一定的间隔，这样才能使零件热处理的效果更均匀。在空气炉进行固溶热处理时，应防止把水带入炉膛，必要时应使用氟硼酸铵或同等物，以防止多孔性（以前误称高温氧化）的出现。

通过查阅《中华人民共和国航空工业标准——变形铝合金零件热处理》来确定对消音碗热处理的主要数据： 固溶温度：

合金牌号 LC3 LC4 LC9 固溶温度℃ 465～475 465～475 465～475 7A04（LC4）的固溶温度为465～475℃，LC4挤压件可采用472～477℃，所以在这里选用475℃为这次热处理的固溶温度。当空气炉里的温度达到固溶温度后就开始保温了，在这里要特别注意的是其保温时间应以工作区内温度最低的一只热电偶达到最低规定温度时开始计算。在进行热处理时的偏置温度应与设置温度相差小于3℃。 保温时间：

保温时间根据热处理的零件的壁厚来选择。

消音碗挤压件的壁厚为2㎜，采用空气炉进行热处理，下表的数据为15～30min。

厚 度① ㎜ ＜1.0 1.0～2.0 硝盐槽 7 10 保 温 时 间，min 板材，挤压产品零件 空气炉 10～20 15～30 - 19 -

锻件，模锻件 硝盐槽 空气炉 重庆工商大学毕业设计说明书

2.1～3.0 淬火：

10 17～40 10 15～30 注：①厚度是指热处理时的最大截面上的最小尺寸。

淬火介质一般为水，根据需要并经过批准后可以采用聚合物水溶物或喷雾、鼓风等方式淬火，在这里选用最普通的水来进行淬火。淬火前的水温不应超过32℃，在淬火后不超过40℃。热处理后进行淬火有个淬火转移时 …… 此处隐藏：2081字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……