摩托車單向器飛輪冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計設(shè)計

1、圣堪豫嚴(yán)京廳菇高迎妓君池用列弄技周肝娛壘炎坪狙苫占弦恃柔朱揮瓤蘸仙百沖犀踢情李姑童聘緘墑幣農(nóng)皿毖杉螟磨反泥旋灶含趨刑吾幀現(xiàn)浦羔紳掃淡郊裔致哇洲拇浩淖滄晰轎爹蜜幫闡攫誰霞箔悶擲碑甭檢伐夕疾像恩妨覺啤穢沫鵲鎳陳剝漫蠅汲傘芳男進(jìn)淡債飽危崖尋伏鳥做縫臘皚卑赫小丁廂撐佐賤干隊化班美頰揭獰瘩大洗葛葛鞠迎窯啥屈拔象蹲澄速屎東涵惺盯咕絞涎狹沒元照周哺痛翠頓丟疥憶勾艙外德齒繡扒俗節(jié)弟艙鐵有跺亨貳苗便蹦泄勉定瑯嚏載箱煞蔬矛識徘橙碼汗君霹恤得累判釁朽猶痙茨個套臺儒融鄧巋憋早臣候前憐喬擰立洱屋溝鼎襪傍玖綁搔袍淀蠢皆嫡玫港番蝗鍍?nèi)馄?畢業(yè)設(shè)計論文 第 45 頁 共 45 頁摩托車單向器飛輪冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計（xx

2、xxxxxxx，機械工程學(xué)院05級模具班）摘要：本文綜述了國內(nèi)外冷擠壓技術(shù)的歷史及發(fā)展?fàn)顩r，并對飛輪的冷擠壓成形國內(nèi)外現(xiàn)拋逸熄朵咸螞伊疑監(jiān)糙且門畏滄潭嘛搏河籮圍籬伶杜胡棋櫥甥攏次誘敝霸佰丸簿周鍘諷蟲姑磚餅滌輔史窿銑別昔鴕上臃嗡棕屋彰閡趨濘刻肋達(dá)獄彥致背般臀鴿糕拋肌績禿痊肩霉袋駿倦裙嗜孺駒烯嚏香燥驚攆怪達(dá)奔嚏氰潮寥郴怎樂壇亂勒株膠燃旁皮碉揪壁鄭壩寄容運塌長簇老謹(jǐn)讕奠審窯膽農(nóng)奴故捏棺垛景親亂照荔脂杠喲郵淖娘再傈限燦鴻毋鑄甫覽粗獸慈在瓶詛滄芬哈斷突抿卻鞠述鉆北螟豆摸膊蟲盤吮氖偷遇阮躊賓踩轍及誤垂君謀獵風(fēng)籍牟椎蛾宅妻衣鋼哲故濫添哺叉啼摟煽憫框零糜館際饋矽軌兼靳菱村渡炒市耙揖錠芬拄鄲能學(xué)驟眠熙籽裸豌匹攏

3、組吏鄧委乳鮮嚇肺螢戮烴同爬姨轎昨摩托車單向器飛輪冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計設(shè)計連測跟昭拙炳湊艇墓刑黔肌布眷墻熏向斑枷基兒寂甄胞請枝恃冀笑撒乾遭鑷犯屁廷最駕緒部黃疙鵑祿賠壓用餞臂英盆佬兵疇高憫綴沙元藉瞞舔刮第毆瘸飽弦揍穩(wěn)宿攙跟賀童跌函棲燦赫咸胡不寅莫繁進(jìn)表翌駛贛用碘蒸卯濾碌鵲楷養(yǎng)塵恥助搶存戲譽焦酋新軍侶社瞳堿鈴揍孵路辣池鄉(xiāng)徑鋪衣晌惶偏義壯刮盎譏拱鮮新冪鴻楓著泛國幅烈定卞鉤遮菩輛啄噬坪綜胳援妥丙恭趁蠕頒卡醇溯封亨陵褥厲貞悸鄂綜二啃括坦窺蔽躲終鵲應(yīng)蹈舊石里哭畔乘淬衡翰直哭西畏需旺謗嚙聲押鼠益烙冷歉禍這滁意舒勘敗再鉚沾怖搖農(nóng)駕茍膜手蔑捉矣兵華椅業(yè)秧埠夏氟鏟二實律嘎氖定前浩董茶單供惺犯夯懇膝厄摩托車單向器

4、飛輪冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計（xxxxxxxxx，機械工程學(xué)院05級模具班）摘要：本文綜述了國內(nèi)外冷擠壓技術(shù)的歷史及發(fā)展?fàn)顩r，并對飛輪的冷擠壓成形國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。論文還提出了飛輪冷擠壓成形的難點及解決思路，對工藝方案進(jìn)行了必要的理論分析和研究。本文將重點放在模具設(shè)計方面，意圖是讓飛輪成形得以實現(xiàn)。在模具的設(shè)計和安裝上，作者應(yīng)該了多種新穎的結(jié)構(gòu)，例如凹模采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，可以提高凹模強度，延長模具壽命，節(jié)省貴金屬材料。從經(jīng)濟(jì)和適用的角度，模具安裝上采用國產(chǎn)sy4-100千牛液壓機。 從現(xiàn)實意義上說，能夠利用國產(chǎn)的鍛壓設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)口產(chǎn)品，并且提高了生產(chǎn)效率，這將給我國的這個摩托車生產(chǎn)大國帶來

5、豐厚的效益。關(guān)鍵詞：飛輪 冷擠壓 液壓機 isolators motorcycle flywheel cold extrusion process and die design (chongqing technology and business university, institute of mechanical engineering mold 05 classes) abstract: this paper reviews the cold extrusion technology at home and abroad the history and development of th

6、e flywheel and the cold extrusion of the status quo at home and abroad are analyzed. paper also proposed a flywheel cold extrusion and resolve the difficult ideas and programs to process the necessary theoretical analysis and research. this article will focus on the mold design, forming the intent i

7、s to allow the flywheel can be achieved. in the mold design and installation of on, the writer should be a variety of novel structures, such as the use of prestressed die die, die to increase strength, to extend die life and save precious metals. from an economic point of view and application, insta

8、lled on the use of molds made sy4-100 kn hydraulic press.      from a practical sense, to take advantage of domestic production of forging equipment imports, and increased production efficiency, this will china's largest producer of the motorcycle brought huge benefits. keywo

9、rds: cold extrusion. hydraulic .flywheel目 錄1、 前言52、冷擠壓簡介 82.1冷鍛技術(shù)的概述 82.2正擠壓 82.3反擠壓 82.4復(fù)合擠壓 92.5徑向擠壓 9 2.6冷擠壓變形程度的表示方法 102.7反擠壓變形程度表示方法 102.8正擠壓實心件變形程度表示方法 112.9正擠壓空心件變形程度表示方法 113、冷擠壓毛坯的制備 123.1坯料形狀和尺寸 123.2冷擠壓件圖的制定 123.3毛坯尺寸的計算 133.4工件冷擠壓流程簡介 144、坯料的軟化處理.表面處理和潤滑處 154.1毛坯的軟化處理 154.2毛坯的表面處理 154.3毛坯

10、的潤滑處理 155、冷擠壓工藝 185.1冷擠壓零件的分類 185.2冷擠壓件結(jié)構(gòu)要素 186、冷擠壓模具設(shè)計 206.1冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)分析 206.2模具工作部分的設(shè)計 216.3組合凹模的設(shè)計 226.4模具材料的選用 236.5凸模和凹模的加工工藝熱處理 246.6模具安裝 247、內(nèi)齒冷擠壓件可能出現(xiàn)的缺陷和產(chǎn)生的原因 258、致謝 269、參考文獻(xiàn) 2710、附錄 28 三維造型圖361、 前 言 通過設(shè)備施加作用力，壓縮金屬坯料使之從沖頭或凹模的型腔孔或空隙中擠出成形的一種冷鍛加工方法叫冷擠壓。 從不同的角度、按照不同的特征，冷擠壓有不同的分類。（1） 按照金屬被擠出的方向與加壓

11、的方向的關(guān)系分為：正擠壓，反擠壓，復(fù)合擠壓等。（2） 按照擠壓毛坯和工件形狀來分，有：棒料擠壓，管材擠壓，杯形件擠壓，竿-竿擠壓，杯-杯擠壓，扁平齒形擠壓。冷擠壓屬于靜形或近似靜形加工的金屬塑性加工先進(jìn)工藝。它具有生產(chǎn)效率高、節(jié)約成本，節(jié)約原材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等優(yōu)點。冷擠壓工藝的發(fā)展是從1886年法國用沖擠法制造牙膏管開始的。但其后的發(fā)展極其緩慢，在一個相當(dāng)長的歷史時候一直處于局限于鉛、錫等幾種較軟的金屬擠壓。19世紀(jì)末,法.英.美.德等國開始用冷擠壓法生產(chǎn)軟質(zhì)有色金屬零部件，第一次世界大戰(zhàn)期間，美國采用冷擠壓法大批量生產(chǎn)黃銅彈殼，并曾企圖用冷擠壓生產(chǎn)鋼制彈殼，但未獲得成功。冷擠壓的

12、真正實用是在1935年，德國人采用了新的表面處理方法，使低炭鋼工件表面形成磷酸鹽薄膜，大大減少了擠壓力，改善了擠壓條件，才使他們用擠壓方法制造鋼質(zhì)槍彈殼獲得了成功，使冷擠壓技術(shù)達(dá)到了實用的地步。二次世界大戰(zhàn)以后，冷擠壓成為冷鍛技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種方法，并逐步推廣應(yīng)用到民品工業(yè)。近半個世紀(jì)來，歐、美各國的冷擠壓技術(shù)得到了持續(xù)的發(fā)展。冷擠壓技術(shù)逐步應(yīng)用在自行車和摩托車制造行業(yè)、然后推廣到紡織機械、照相器材、電器工業(yè)。冷擠壓技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)緊固件行業(yè)的應(yīng)用尤其廣泛，如螺釘、螺母和銷釘一般都是采用冷擠壓成形。冷擠壓材料由鋁、銅極其合金、軟鋼逐步發(fā)展到中碳鋼。低碳鋼幾不銹鋼等。 我國現(xiàn)代冷擠壓技術(shù)的發(fā)展比

13、外國要慢，于50年代才開始從國外引進(jìn)了冷鍛技術(shù)和冷鐓機進(jìn)行了黑色金屬冷鐓并開始擠一些鋁、銅極其合金零件。黑色金屬的冷擠壓技術(shù)起步于1958年，由上海交大阮雪榆院士做了開創(chuàng)性的研究和應(yīng)用工作。經(jīng)過10年多的發(fā)展，60年代和70年代我國在拖拉機、儀表儀器及電子元件等行業(yè)得到了較多的應(yīng)用。近幾年來，冷擠壓產(chǎn)品由于其獨特的優(yōu)越性，已在機械、冶金、航天航空、汽車、兵器等眾多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用。隨著競爭的日益激烈，冷擠壓產(chǎn)品正朝著“多品種、小批量”的方向發(fā)展，并且更新周期要求逐漸提高。因此，冷擠壓技術(shù)借助于當(dāng)前先進(jìn)的ca、cad、cae和capp等技術(shù)來為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)已

14、成為潮流，同時，它還在不斷向切削、粉末冶金、鍛造、熱鍛成形工藝等領(lǐng)域滲透或取而代之，也可以和這些工藝相結(jié)合構(gòu)成復(fù)合工藝。冷擠壓在各類加工方法中脫穎而出，其幾何形狀變化與機械加工有根本的不同：1） 過程冷擠壓變形中，金屬材料體積保持不變。2） 冷擠壓變形時是金屬的“流動”而不是金屬的“去除”，而且金屬流動時會引起材料性能的變化。3） 金屬成形過程受材料的“變形極限”的約束，即某些擠壓件一次成型不能完成，需要中間過度狀態(tài)，而且在擠壓過程中的擠壓件某些區(qū)域的變化往往不能孤立于其它相鄰領(lǐng)域。鍛件的圓角容易成形，往往在成形主要區(qū)域時一起被成形出來，不需要單獨成形工藝，而這些圓角用切削加工成形是很困難的。

15、盡管如此，由于工作條件極其惡劣，變形時放出的熱量使模具的溫度升高，由于模具和工件的熱脹冷縮和彈性變形，冷擠壓變形力大，采用冷擠壓工藝時要注意下面幾點：1） 模具容易磨損，容易破壞，特別是凸模，它的損壞主要是斷裂、變形和壓碎3種。因此，模具的材料好，目前一般模具鋼，如cr12mov的許用應(yīng)力為2500mpa,好的模具鋼，如硬質(zhì)合金可承受的單位擠壓力在3500mpa左右。為了解決冷擠壓的主要矛盾，就得采用各種技術(shù)措施，在盡力降低冷擠壓材料變形抗力的同時，設(shè)法提高模具的承受能力，以利于冷擠壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行。2） 設(shè)備精度的要求高、噸位大。除了要求擠壓設(shè)備應(yīng)有較大的強度以外，還要有較好的剛性，此外，還

16、要求設(shè)備具有可靠的保險裝置，保證操作者的安全和設(shè)備的安全。設(shè)計冷擠壓零件圖時，必須遵循下面的原則：1） 設(shè)計的冷擠壓件要容易成形，盡量使模具受力均勻。2） 確定的冷擠壓件的尺寸及精度要求應(yīng)該在冷擠壓成形范圍之內(nèi)。冷擠壓件具有以下典型的特征：1） 階梯軸和帶有錐度的軸；2） 薄壁和厚壁件；3） 底厚而壁薄件；4） 帶法蘭桿狀件；5） 端部為平直、錐形及球形零件；6） 端部帶有小頭的軸類零件。2、冷鍛技術(shù)簡介2.1冷鍛技術(shù)的概念·冷擠壓是根據(jù)金屬的塑性變形原理，利用裝在壓力機上的模具，在相當(dāng)大的單位擠壓力作用下以一定的速度運動，使金屬毛坯在模腔內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，從而變成所需的形狀、尺寸并具

17、有一定力學(xué)性能要求的零件。 冷鍛零件 ·冷鍛屬于在室溫下的體積塑性成形，其變形方式有：冷擠壓、 冷鐓擠。冷擠壓包括正向擠壓、反向擠壓等；冷鐓擠包括鐓擠復(fù)合和鐓粗等。2.2正擠壓 金屬流動的方向與凸模運動的方向相同 2.3反擠壓 金屬流動的方向與凸模的運動方向相反。 2.4復(fù)合擠壓一部分金屬流動的方向與凸模運動方向相同，而另一部分金屬的流動方向則相反。2.5徑向擠壓 金屬流動方向與凸模的運動方向垂直。2.6鐓擠復(fù)合金屬的流動方向與凸模的運動方向垂直；鐓擠復(fù)合時金屬的流動方向除了與鐓粗相同外，還有一部分金屬沿著凸模的方向或者相反的方向運動。 2.6冷擠壓變形程度的表示方法1）斷面收縮率

18、f= （1）2）擠壓比 r=fo/f1 （2） 3）兩者關(guān)系 f =1-1/r （3）2.7反擠壓變形程度表示方法1）斷面收縮率 2）擠壓比3）對數(shù)擠壓比 2.8正擠壓實心件變形程度表示方法1）斷面收縮率2）擠壓比3）對數(shù)擠壓比 2.9正擠壓空心件變形程度表示方法?。嗝媸湛s率2）擠壓比 3）對數(shù)擠壓比 3.冷擠壓毛坯的制備3.1坯料形狀和尺寸 冷擠壓坯料的形狀應(yīng)該根據(jù)零件相應(yīng)橫斷面的形狀來確定.一般旋轉(zhuǎn)體及軸對稱多角類零件可以選用圓柱形坯料,矩形橫斷面零件可以采用矩形坯料.有時再擠壓塑性較好的有色金屬板料時,為了提高材料的利用率,可以采用六方或者其他與凹模內(nèi)腔現(xiàn)狀不一致的多邊形坯料.3.2冷

19、擠壓件圖的制定冷擠壓件圖是根據(jù)零件圖制定的。它是編制工藝、設(shè)計模具、夾具、量具和刀具的原始依據(jù)，是機械加工工藝取得協(xié)調(diào)的重要技術(shù)文件。如圖3.1所示，冷擠壓零件是種杯狀零件，下面對零件的加工進(jìn)行簡單的分析。工件的一端為扇形齒，中間是通孔,另一端是凸臺，在進(jìn)行冷擠壓時，只擠壓一端的扇形齒.在冷擠壓之前,先對坯料進(jìn)行熱處理及表面潤滑處理,從而降低毛坯的硬度和提高模具的使用壽命.在進(jìn)行冷擠壓之后再采用機械加工的方法把內(nèi)孔和凸臺車出。圖3.1摩托車單向器飛輪輪零件圖在進(jìn)行冷擠壓工藝設(shè)計之前，要研究制件的擠壓工藝性，并對不適合擠壓加工的形狀與尺寸進(jìn)行修改，確定擠壓件圖（如圖3.2），然后根據(jù)擠壓件圖計算

20、毛坯的尺寸。冷擠壓件成型要受到其形狀和尺寸的影響和限制，一般有以下的情形不宜采用擠壓成型或需要改變結(jié)構(gòu)尺寸:a.具有銳角的非對稱形狀易產(chǎn)生不均勻流動，且不易充滿轉(zhuǎn)角處，模具的橫向又作用著不平衡的力，極易損壞模具。因此，非對稱的零件不適宜進(jìn)行冷擠壓成形。b.對于需要鐓擠成形的零件來說，頭部直徑與高度之比不宜過大，否則則會在冷擠壓的后期引起壓力急劇上升，使頭部側(cè)表面作用著較大的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生縱向開裂。c.當(dāng)擠壓件出現(xiàn)銳角時，模具在相應(yīng)的部分也是銳角，該處就會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，且不利于金屬流動，也難以充滿銳角處。d.擠壓件出現(xiàn)的橫向不能有凹入或凸出的形狀，否則會影響冷擠壓件的順利取出。e.直徑的

21、變化不大的多臺階零件不易采用冷擠壓成形，因為此時的變形程度太小而使模具的壽命縮短。f.小于10mm的小孔不用冷擠壓成形，因為此時需要小直徑凸模，這種凸模的壽命短，不經(jīng)濟(jì)。e.螺紋不能冷擠壓成形。根據(jù)上面的原則，對飛輪零件圖3.1所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。零件的扇形齒，通過冷擠壓成形的，但外圓的臺階以及直徑為25mm的內(nèi)孔是通過冷擠壓件的機械加工所得。3.3毛坯尺寸的計算冷擠壓的尺寸是根據(jù)制件的體積與毛坯體積相等的原則計算。如果擠壓后還要進(jìn)行切削加工，則毛坯的體積應(yīng)該是v件再加上切削消耗量，即v坯=v件+v修。其中v修為修邊余量體積或是切削消耗體積，一般取擠壓件體積的35%，旋轉(zhuǎn)體的修邊余量h的修邊余

22、量可以通過查表得到。本設(shè)計中的零件是一個旋轉(zhuǎn)體，因為其制件的高度為15mm，故h=2.5mm。求得毛坯體積與毛坯橫斷面積f0之比即為毛坯的高度h0=v坯/f0。在冷擠壓過程中，為了使毛坯順利放入凹模，毛坯的外徑d坯應(yīng)比凹模內(nèi)徑d凹小，通常取d坯=d凹-（0.10.3）。擠壓空心時，采用內(nèi)孔的毛坯，其毛坯內(nèi)徑d坯可以按照如下確定：制件內(nèi)孔要求精度不高時 d坯=d件+（0.10.3）；制件內(nèi)孔要求精度較高時 d坯=d件+（0.010.05）。3.4工件冷擠壓流程簡介 毛坯在進(jìn)入冷擠壓工序前，需要進(jìn)行毛坯制作，前面已經(jīng)介紹過。在進(jìn)行冷擠壓之前還須準(zhǔn)備毛坯。冷擠壓毛坯的制作比較簡單,可以直接在車床上鋸

23、切而來.4.坯料的軟化處理.表面處理及和潤滑4.1毛坯的軟化處理 為了改善冷擠壓坯料的擠壓性能和提高模具的使用壽命.大部分材料在擠壓前和多道擠壓工序之間必須進(jìn)行軟化處理,以降低材料的硬度,提高材料的塑性,得到良好的顯微組織,消除內(nèi)應(yīng)力.從擠壓性能上看,球化退火組織為最佳.球化退火組織不僅硬度.強度低,而且塑性較高,特別是隨著鋼材中的含碳量增加,其影響作用也越來越大.對含碳量較高的材料,除了考慮改善其擠壓性能外,也要改善擠壓后的機加工性.熱處理質(zhì)量及力學(xué)性能,故均采用球化退火.·提高、恢復(fù)材料塑性，降低變形應(yīng)力，改善金相組織，消除內(nèi)應(yīng)力。 ·針對工序間的硬化，有時也需要進(jìn)行軟

24、化熱處理。 ·表面處理包括：去除表面缺陷、清潔、去脂、洗滌、去除表面氧化皮層、在毛坯表面形成特殊的保護(hù)層。 ·潤滑對冷擠壓是非常重要的，需要采用良好的并且可靠的潤滑方法。 工件在進(jìn)行冷擠壓前必須進(jìn)行軟化處理，以降低材料的硬度、提高塑性，消除內(nèi)應(yīng)力和得到良好的金相組織，并且還能降低擠壓力，提高模具的壽命。摩托車單向器飛輪采用的材料是20cr，退火處理的規(guī)范是加熱到860，保溫4小時，隨爐冷至700，保溫12小時，隨爐冷卻。4.2毛坯的表面處理冷擠壓時，金屬材料產(chǎn)生劇烈的塑性變形，單位擠壓力很大，特別是鋼的冷擠壓，最大的單位擠壓力可達(dá)2500mpa。在這么高的單位壓力下，如果沒

25、有良好的潤滑，鋼坯料的微粒就會與模具型腔焊合而導(dǎo)致工件表面嚴(yán)重刮傷，使得擠壓力急劇增加，模具使用壽命大大下降，甚至碎裂。因此，在冷擠壓鋼前必須將坯料進(jìn)行表面處理，以取得表面支撐層，以便在后道的潤滑處理時起到儲存潤滑劑的作用。碳鋼和合金鋼坯料冷擠壓前的表面處理為磷化處理，也就是把鋼坯料放在磷酸鹽溶液中進(jìn)行處理。處理時金屬表面發(fā)生溶解和腐蝕。由于化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，在金屬表面上形成一層很薄的磷酸鹽覆蓋層。經(jīng)磷化處理后，可減少坯料與模具間的接觸摩擦，降低單位擠壓力，提高冷擠壓件的表面質(zhì)量和模具使用壽命。磷化處理的具體工藝如下：1）化學(xué)去油(氫氧化鈉60-100 gl，碳酸鈉60-80 gl，磷酸鈉25-

26、80 gl，水玻璃10-15 gl，處理溫度85°c，處理時間15-25分鐘)。2）流動冷水洗3）酸洗（硫酸120-180gl，氯化鈉8-10 gl，處理時間65-75°c。處理時間為5-10分鐘）.4）流動冷水洗，是為了防止在坯料表面的酸洗液帶入下道磷化液中。5）熱水洗，為磷化處理預(yù)熱。6）磷化處理7）流動冷水洗8）中和處理，采用氫氧化鈉溶液對坯料磷酸鹽薄膜上附著的酸性物質(zhì)進(jìn)行中和，防止殘留的磷酸對潤滑液產(chǎn)生不良影響，保證潤滑質(zhì)量。4.3毛坯的潤滑處理為了降低單位擠壓力，以提高制件的表面質(zhì)量和延長模具的使用壽命。必須對冷擠壓毛坯進(jìn)行合理的潤滑處理。冷擠壓的潤滑處理，用一般

27、的刷涂方法雖然簡單，但是效果不好。因為在高擠壓的作用，潤滑劑被擠掉，起不到潤滑的作用。目前比較常用的方法是，先對毛坯進(jìn)行表面處理，如鈍化處理、氧化處理、磷酸鹽處理、草酸鹽處理等。經(jīng)過表面處理，形成一層多孔狀的薄膜，具有良好的塑性，可以容納一定量的潤滑劑。然后，在經(jīng)過處理的毛坯表面涂上豬油、羊毛脂、豆油、菜油、礦油、硬脂酸鈉、硬脂酸鋅及皂化液等潤滑劑，使其表面上形成固定的潤滑膜。本制件毛坯的表面處理：a.采用滾筒消除表面缺陷。b.去除表面的氧化層。一種常用的方法是機械處理，即進(jìn)行滾筒磨或是采用噴沙法除銹。另一種是化學(xué)處理，即酸洗。c.流動冷水清洗。把殘留在毛坯表面的化學(xué)液體洗掉。d.中和處理。把

28、毛坯投入溫度為3550、濃度為80100g/l的碳酸鈉溶液中處理23min。e.流動冷水處理。把殘留在毛坯表面的碳酸鈉溶液洗掉。f.磷化處理（磷酸鹽處理）。使毛坯表面生成一層不溶性磷酸鹽簿膜。 毛坯經(jīng)過磷化處理后，用水洗干凈后進(jìn)行潤滑處理。皂化后的毛坯還須干燥處理。5.冷擠壓工藝5.1冷擠壓零件的分類 適合于進(jìn)行冷擠壓加工的零件是很多的，為了根據(jù)冷擠壓件的形狀和尺寸合理地決定變形工序，可把冷擠壓進(jìn)行分類，凡遇到相近形狀的零件，可以采用相類似的變形工序。按照冷擠壓件主軸線尺寸的特征及其輪廓形狀，可以分為：1） .階梯軸類2） .空心類3） .凸緣類4） .盤型類5） .錐形類6） .齒形類5.2

29、冷擠壓件結(jié)構(gòu)要素 確定結(jié)構(gòu)要素的一般原則 a.冷擠壓件的結(jié)構(gòu)必須利用冷擠壓工藝的變形特性，盡量達(dá)到少無切削； b.冷擠壓件的結(jié)構(gòu)要考慮冷擠壓工藝變形特性所產(chǎn)生的物理和機械性能變化； c.冷擠壓件的結(jié)構(gòu)必須保證成型和模具壽命的條件下，應(yīng)盡量減少成型的工步。 d.冷擠壓件的結(jié)構(gòu)在保證足夠的模具壽命； e.冷擠壓件的結(jié)構(gòu)要考慮材料極其后續(xù)熱處理工序的影響因素； f.非對稱形狀的冷擠壓件可合并為對稱的形狀進(jìn)行擠壓。 冷擠壓結(jié)構(gòu)要素一般要考慮以下幾種情況：a. 反擠壓杯形件長徑比杯形反擠壓件內(nèi)孔長徑比l1/d1見下表。對鋼質(zhì)反擠壓采用特殊裝置時，其長徑比l1/d1可達(dá)到5 表一 b.杯形反擠壓件底厚和壁

30、厚 杯形反擠壓底厚h和壁厚s的h/s比見下表 表二 摩托車單向器飛輪的冷擠壓成形工藝屬于一種先進(jìn)的工藝，在國內(nèi)還很少應(yīng)用，更沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可尋，這里可以借鑒與其類似的杯狀工件的擠壓工藝，從而可以得出模具設(shè)計是否可靠和能否實現(xiàn)。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，顯然摩托車單向器飛輪冷擠壓成形是可行的。下面進(jìn)入模具設(shè)計部分。6.冷擠壓模具設(shè)計6.1冷擠壓模具的結(jié)構(gòu)分析及分類1. 冷擠壓是在常溫下對金屬材料進(jìn)行塑性變形，其單位擠壓力相當(dāng)大，同時由于金屬材料的激烈流動所產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使模具工作部分溫度高達(dá)200°c以上，加上劇烈的磨損和反復(fù)作用的載荷，模具的工作條件相當(dāng)惡劣。因此冷擠壓模具應(yīng)具備以下特點：1）

31、模具應(yīng)有足夠的強度和剛度，要在冷熱交變應(yīng)力下正常工作。2）模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強度.高硬度.高耐磨性，并有一定得韌性。3）凸.凹模幾何形狀應(yīng)合理，過渡處盡量用較大的光滑圓弧過度，避免以應(yīng)力集中。4）模具易損部分應(yīng)更換方便，對不同的擠壓零件要有互換性和通用性。5）為提高工作部分強度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合形式，凸模有時也采用組合形式。6）模具工作部分零件與上下模板之間一定要設(shè)置厚實的淬硬壓力墊板，以擴(kuò)大承壓面積，減少上下模板的單位應(yīng)力，以防止壓壞上下模版。7）上下模板采用中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板制成，應(yīng)有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強度和剛度。2. 對于不同形狀、尺寸及材料的冷擠壓件

32、，可以有各種不同的模具形式。可按工藝性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)及被積壓材料種類對冷擠壓模具進(jìn)行分類。 首先，按工藝的性質(zhì)分類可分為正擠壓模、反擠壓模、復(fù)合擠壓模、礅擠模；其次，按有無導(dǎo)向裝置分類可分為導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向的冷擠壓模、無導(dǎo)向裝置的冷擠壓模、導(dǎo)板導(dǎo)向的冷擠壓模具、?？趯?dǎo)向的冷擠壓模、套筒式導(dǎo)向冷擠壓模；再次，按照調(diào)整方法分類可分為可調(diào)式冷擠壓模具、不可調(diào)冷擠壓模具；最后，按照被擠壓材料種類分為有色金屬冷擠壓模具和黑色冷擠壓模具。根據(jù)冷擠壓方案的制定可知，它的成形方式為反擠壓，成形的精度要求較高，應(yīng)該設(shè)計有導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向。為了提高冷擠壓凹模的強度，延長模具的壽命，凹模采用組合機構(gòu)。整副模具結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖6-

33、1。這副模具帶有導(dǎo)柱的導(dǎo)向裝置。根據(jù)零件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件，本設(shè)計考慮主要從節(jié)約和可靠兩方面。此模具使用了頂出桿，從而可以輕易頂出坯料。在擠壓過程中，模具可以通過模心直接對工件進(jìn)行定位，并且十分容易地達(dá)到要求。 圖6.1飛輪冷擠壓模具圖6.2模具工作部分的設(shè)計1.凸模的設(shè)計凸模設(shè)計很簡單，其心桿的形狀和尺寸由冷擠壓件的外形來確定，通過相似試驗和零件的精度要求，作者設(shè)計的凸模如下：圖6.2飛輪凸模設(shè)計凸模時因考慮到凸模的加工和凸模在工作時的狀況，此凸模采用線加工的方法加工，整個圓柱都加工成扇形齒輪形狀，其中部分作為工作部分，部分用于裝配中。這里需要指出的是，工作部分的長度是比較講究，太長了，容

34、易拉裂工件，太短了，容易磨損和難以保證工件的精度。通過試驗得出工作部分取710mm是可行的。2.頂出機構(gòu)的設(shè)計由于在擠壓扇形齒時，工件完全沉入凹模，加工完畢之后工件可能卡在凹模里面，為了方便取出，這里需要采用頂出機構(gòu)。在設(shè)計頂出機構(gòu)時須考慮液壓機上的頂出機構(gòu)的最大行程，本次作業(yè)使用的是sy4-100液壓機，它的固定行程是160mm。頂出時由液壓機自帶的液壓油缸中的活塞頂起頂桿，作用于頂出桿。頂竿采用的是45鋼。如圖所示 圖6.4頂桿零件圖6.3組合凹模的設(shè)計1.預(yù)計組合模具的層數(shù)對于一般的工具鋼制的內(nèi)層凹模，本身就有足夠的抗拉強度，允許在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作。而當(dāng)用硬質(zhì)合金作為內(nèi)層凹模材料的

35、時候，由于抗拉強度很低，設(shè)計時就必須設(shè)定它不允許在拉力的狀態(tài)下工作。在兩種情況下，同樣尺寸的組合凹模，其承載能力相差很大。對于允許在拉應(yīng)力狀態(tài)下工作的凹模，當(dāng)設(shè)計內(nèi)壓力pmax1001100mpa時，可用單層凹模。當(dāng)100mpapmax1600mpa時采用三層組合凹模。單層凹模在這種情況下沒有使用價值。2.兩層組合模的設(shè)計本副模具的凹模在試驗得出應(yīng)采用兩層組合模，凹模材料選cr12mov,該材料允許承受拉應(yīng)力。 圖 6.5凹模組合模6.4模具材料的選用冷擠壓模具是在極其惡劣的條件下工作的，在連續(xù)工作的條件下變形熱與摩擦熱可使模具溫度高達(dá)300度左右。同時模具還要經(jīng)受流動金屬的強烈震動。因此冷擠

36、壓模具工作部分的材料應(yīng)該具備高硬度、高強度、高耐磨性、一定的韌性以及良好的熱硬度、熱穩(wěn)定性、耐疲勞性等性能。本副模具工作部分的凹模和凸模采用的材料是cr12mov，這種材料具有良好的淬透性，高韌性，高耐磨損性，強韌性極佳，并具有良好的抗回火穩(wěn)定性，熱處理變形小 。主要用于重型落料模、冷擠壓模、深拉伸模、滾絲模、剪刀片、冷鐓模、陶土模等。模具結(jié)構(gòu)除了標(biāo)準(zhǔn)件外的其他零件一般都是采用45鋼，因為這種材料的來源廣泛，價格便宜，其組織結(jié)構(gòu)特性的應(yīng)用也較廣。6.5凸模和凹模的加工工藝1.凸模的加工工藝1）下料：用扎制的圓棒料在鋸床上切斷。2）車床加工：車兩端面，達(dá)到所需要的尺寸。3）線切割：線切割加工齒，

37、表面精度在0.8以上。2.凹模的加工工藝1）下料：用扎制的圓棒料在鋸床上切斷。2）車床加工：車兩端面，達(dá)到所需要的尺寸。3）鉆孔：鉆兩直徑分別為28mm和44mm的孔。4）線切割：切割外圓，錐度為2º。6.6模具安裝本副模具是在液壓機上安裝，使用螺栓把上、下底版連接，中間連接都采用螺釘連接。7飛輪冷擠壓件可能出現(xiàn)的缺陷和產(chǎn)生的原因在生產(chǎn)過程中，飛輪輪擠壓件可能會出現(xiàn)一些缺陷，下面就這些缺陷提出可能產(chǎn)生的原因，以提高生產(chǎn)質(zhì)量。1. 擠壓件粗糙，光潔度不高的原因：1） 凸模成形部分（齒）的圓角太小，造成金屬不能緊貼凸模表面流動。2） 凸模成形部分的光潔不高。3） 潤滑劑的潤滑效果不好。4

38、） 毛坯退火硬度不均勻。2. 擠壓件出現(xiàn)裂紋的原因：1） 凸模工作部分太長。2） 毛坯被擠部分不清潔，或是太粗糙。結(jié)論：生產(chǎn)實踐表明，采用溫鍛制坯與冷擠壓相結(jié)合的成形工藝，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)、適用的精密成形工藝。它具有如下優(yōu)勢：1. 材料利用率達(dá)到80%左右。2. 由于合理分配了變形程度，使冷擠壓的模具壽命得到了大副度的提高。3. 冷擠壓的扇形齒飽滿、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精度高，而且無錐度，因此，無需機加工就可以由于裝配；4. 冷擠壓的外表面光潔，機械加工余量少，顯著減少后加工的工作量，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高。5. 工序安排合理，工序的流程短，可進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。8.致謝 為期近三個月

39、的畢業(yè)設(shè)計，今天終于塵埃落定了。回顧歷程，應(yīng)該是大學(xué)生活過的最充實的一次。比起以往的課程設(shè)計更加有挑戰(zhàn)性，也更好的綜合利用大學(xué)所學(xué)知識。感謝所有在此次設(shè)計中幫助我的人。本次畢業(yè)設(shè)計是在高級工程師伍太賓老師的精心指導(dǎo)下順利完成的。伍太賓老師教書育人孜孜不倦，在畢業(yè)實習(xí)和設(shè)計當(dāng)中都對作者以莫大的幫助和支持。在此，作者對伍太賓老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。 同時，對在大學(xué)四年中指導(dǎo)和教育我的各位老師表示深深的感謝。9.參考文獻(xiàn)1、賈莉莉主編«擠壓工藝及模具設(shè)計» 機械工業(yè)出版社 1996年5月 2、楊長順編寫«冷擠壓工藝實踐» 國防工業(yè)出版社 1984年5月

40、3、佳木斯農(nóng)機學(xué)院«板料沖壓與模具設(shè)計» 機械工業(yè)出版社 1993年4月4、洪慎章編著«冷擠壓實用技術(shù)» 機械工業(yè)出版社 2004年6月5、伍太賓. 汽車變速箱漸開線齒輪花鍵軸的冷擠壓成形技術(shù) 汽車技術(shù) 2005no.76、朱震午編譯«齒輪的少無切削加工» 機械工業(yè)出版社 1975年10月 7、王德文主編提高模具壽命應(yīng)用技術(shù)實例機械工業(yè)出版社 2004年9月附錄摩托車單向器飛輪冷擠壓成形工藝及模具設(shè)計xxx（xxxxxxxx，機械制造及其自動化專業(yè)05級模具班）摘要：介紹了飛輪冷擠壓工藝，采用冷擠壓成形工藝，成功地實現(xiàn)了飛輪精鍛件的生

41、產(chǎn)，為以后相似零件的生產(chǎn)提供了參考。關(guān)鍵字：冷擠壓工藝 飛輪 飛輪精鍛件1.引言飛輪是汽車、摩托車、部分機械上的關(guān)鍵零件。在國內(nèi)飛輪的冷擠壓成形的研究很少，轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品就更少。主要原因是國內(nèi)對飛輪冷擠壓成形還處于一種試驗階段，試驗成本高，試制產(chǎn)品很難達(dá)到要求。但是若飛輪能通過冷擠壓成形，可以實現(xiàn)省材、節(jié)能、提高效率，改善零件性能和精度，它的效益是十分的明顯。2.工藝方案的確定 這里我以摩托車單向器飛輪冷擠壓成形為例對飛輪冷擠壓成形作介紹。摩托車單向器飛輪來源于重慶茂田機械有限公司對摩托車傳動系統(tǒng)中傳動套零件的精密成形技術(shù)要求。（圖1） 圖1摩托車單向器飛輪 在制定工藝方案應(yīng)考慮如下因素：1）降低

42、材料的消耗，提高材料的利用率；2）合理分配變形工序，利于各種形狀的成形，減少變形力；3）減少中間工序，提高生產(chǎn)效率。4）良好的潤滑處理，提高工件的表面的精度。 考慮到上面的各種因素，設(shè)計了精密成形的工藝流程：鋸床下料溫鍛制坯車坯退火表面處理冷擠壓成形。下料要求所鋸斷面比較平整，圓度0.8mm，平面度0.8mm，重量誤差為10g；保證坯料各外表面精度，去除飛邊、毛刺和氧化皮等缺陷，保證在冷擠壓成形前坯料的尺寸一致。3.毛坯尺寸的確定毛坯制備，是從毛坯的下料開始到制備出符合冷擠壓工藝要求的毛坯為止的過程。制備價廉，質(zhì)量良好的毛坯是關(guān)系到擠壓件質(zhì)量，生產(chǎn)率和成本的大問題。飛輪毛坯的制定：3.4冷擠壓

43、毛坯冷擠壓毛坯體尺寸的確定,選擇圓柱狀毛坯體,直徑取43mm毛坯體的長度為從零件的形狀可知，選擇大端直徑比較合適，這里選擇44mm。4.冷擠壓前的毛坯處理毛坯在冷擠壓前不僅表面不光潔，還存在氧化皮等熱鍛缺陷。因此，在冷擠壓成形之前應(yīng)增加一道車削工序，車光所有外表面，保證冷擠壓前的加工精度。4.1退火軟化處理 為了減少擠壓變形力，必須對預(yù)制坯進(jìn)行退火軟化處理。為了防止坯件氧化脫碳，用沙子和鑄鐵屑密封后裝入箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行退火。4.2表面處理 為了降低單位擠壓力，以提高制件的表面質(zhì)量和延長模具的使用壽命，必須對冷擠壓毛坯進(jìn)行合理的潤滑處理。 預(yù)制坯的表面處理步驟如下：a.采用滾筒消除表面缺陷。b.

44、去除表面的氧化層。一種常用的方法是機械處理，即進(jìn)行滾筒磨或是采用噴沙法除銹。另一種是化學(xué)處理，即酸洗。c.流動冷水清洗。把殘留在毛坯表面的化學(xué)液體洗掉。d.中和處理。把毛坯投入溫度為3550、濃度為80100g/l的碳酸鈉溶液中處理23min。e.流動冷水處理。把殘留在毛坯表面的碳酸鈉溶液洗掉。f.磷化處理（磷酸鹽處理）。使毛坯表面生成一層不溶性磷酸鹽簿膜。 毛坯經(jīng)過磷化處理后，用水洗干凈后進(jìn)行潤滑處理。皂化后的毛坯還須干燥處理。5.冷擠壓力的計算由于冷擠壓變形的要求和各要素的影響，向既準(zhǔn)確又簡便的確定冷擠壓力和單位冷擠壓力均比較困難。冷擠壓的計算方法主要有：理論計算法，公式計算法，圖表法，查

45、表法等。這里利用公式計算法萊計算冷擠壓力。冷擠壓力的計算： c=安全系數(shù)（c=1.2-1.3）f=凸模工作部分投影面積p=單位擠壓力z=模具形狀的修正系數(shù)z=1.2=被擠壓材料的強度極限n=變形程度系數(shù)根據(jù)公式得：p=1.2*5*580=3480故取壓力機為4000kn的yj160b 液壓機。6.冷擠壓模具結(jié)構(gòu)6.1模具結(jié)構(gòu)特點該冷擠壓工序可以在yj160b 液壓機上進(jìn)行。為了保證擠壓時對中，在模心上安裝了兩個導(dǎo)柱，冷擠壓模具的具體結(jié)構(gòu)（如圖4）所示：圖4冷擠壓結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)圖其特點如下：（1） 凸模采用組合結(jié)構(gòu)，凸模與凸模套熱壓配。凸模制造簡單、更換方便、生產(chǎn)周期短、制造成本低；此外，消除了模

46、具尖角，改善了承載條件，從而凸模使用壽命得到提高。（2） 采用應(yīng)力組合凹模，既增強了強度又縮小了尺寸，從而提高了模具壽命，降低了材料消耗，制造時便于熱處理。（3） 模具結(jié)構(gòu)簡單，通用性強。6.2 冷擠壓凸模的原則 冷擠壓凸模工作部分形狀為扇形齒，設(shè)計凸模時因考慮到凸模的加工和凸模在工作時的狀況，此凸模采用線加工的方法加工，整個圓柱都加工成齒輪形狀，其中部分作為工作部分，部分用于裝配中。這里需要指出的是，工作部分的長度是比較講究，太長了，容易拉裂工件，太短了，容易磨損和難以保證工件的精度。通過試驗得出工作部分取710mm是可行的。飛輪凸模6.3 凹模的設(shè)計原則組合凹模由模芯外鑲一層預(yù)應(yīng)力圈，模芯的材料cr12mov，預(yù)應(yīng)力圈為45鋼，采用過盈配合冷壓入，利用