整体硬质合金挤压丝锥的设计工艺模板.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。整体硬质合金挤压丝锥的设计工艺*摘要:阐述了挤压加工螺纹的优点、 整体硬质合金挤压丝锥的结构与工作原理以及与切削丝锥的比较差异,介绍了整体硬质合金挤压丝锥的设计计算方法。从试验结果分析和探讨了整体硬质合金挤压丝锥挤压加工螺纹的应用环境。关键词:整体硬质合金,挤压丝锥,设计1引言挤压丝锥广泛应用于汽车化油器、 刹车阀铝合金件、 电子工业M6以下的各种螺纹攻丝、 石油工业、 机车工业、 航空工业飞机起落架等等。挤压丝锥加工螺纹是一种先进的无屑成型(塑性变形)加工工艺。因为挤压加工无切屑,不会乱扣,不易出现偏摆,因此挤压出来的螺纹孔不会扩大,螺纹精度最高可达4H级,螺纹表面粗糙度可达Ra0402。挤压螺纹的金属组织纤维是连续的而不是切断的,其强度比切削螺纹提高30%40%,由于挤压的冷作硬化作用,螺纹表面硬度比心部提高40%50%,螺纹表面耐磨性优于切削螺纹。由于挤压丝锥无切削刃,无容屑槽,丝锥刚性好、 强度高,防折断安全性好,因此没有崩刃现象。一般加工钢时的寿命可提高510倍,加工有色金属时寿命可提高近40倍,而且挤压加工螺纹时的线速度比切削丝锥高得多。高速钢(HSS)挤压丝锥品种规格繁多,在塑性材料内螺纹加工中应用非常广泛。硬质合金挤压丝锥出现于上世纪90年代,受其外径的限制,硬质合金挤压丝锥不能做作得很大,国外当前只有M10以下规格的产品,国内还尚无成熟的硬质合金挤压丝锥产品。与高速钢挤压丝锥相比,硬质合金挤压丝锥具有更多的优点:相同规格的挤压丝锥中硬质合金挤压丝锥的挤压力下降6%30%;硬质合金挤压丝锥的挤压螺纹表面粗糙度更低;硬质合金挤压丝锥的挤压速度比高速钢挤压丝锥更高,寿命更长。2整体硬质合金挤压丝锥的结构及工作原理图1是依据本设计制造的M61硬质合金挤压丝锥的外形图片。整体硬质合金挤压丝锥的结构及工作原理图见图2。整体硬质合金挤压丝锥主要由工作部分和夹持部分组成。工作部分分为挤压锥部ab(见图2b)和校准部。挤压锥部为锥形,承担内螺纹的挤压工作,以便使工件材料逐步产生塑性变形;校准部的径向剖面一般是多棱形(3、 4、 6棱等),图2a中为四棱形。径向剖面多棱形随锥度部分各剖面直径的变化而变化,但剖面形状基本不变,校准部的第一扣牙用于使被挤压螺纹最终成形,其余各扣主要用于丝锥导向和保证自动进给。径向剖面中bc(见图2a)为挤压棱脊,挤压丝锥没有切削刃和容屑槽,一般在避空区开有多条润滑油槽(见图3),用于切削液润滑和冷却丝锥,并纳污。夹持部分结构类似于切削丝锥。作为先进的无屑挤压加工的整体硬质合金挤压丝锥,在其结构和加工后的螺纹上与普通切削丝锥有很大区别(见图3)。引导工作部分:切削丝锥具有不完全螺纹牙形切削齿及容屑槽,切削齿逐步切入,切屑由容屑槽排出;挤压丝锥具有完全螺纹牙形挤压引导锥,逐步挤入,无切屑产生。丝锥径向剖面:切削丝锥呈圆形,有容屑槽;挤压丝锥呈多棱形,依靠棱脊(压力点)参与挤压,无容屑槽,需要时可设通油润滑槽。加工后的螺纹:切削螺纹金属组织纤维是被切断的,齿顶平直;挤压螺纹金属组织纤维是连续的,齿顶呈”M”状,挤压螺纹齿顶是不平整的。3整体硬质合金挤压丝锥的设计工艺与计算方法整体硬质合金挤压丝锥是根据非圆形理论来设计螺纹齿形的。设计过程的参数主要包括挤压锥部参数、 校准部螺纹牙型尺寸计算、 丝锥棱边参数、 丝锥强度校核等四大关键要素。31挤压锥部参数的确定(1)挤压锥角Kr及锥部长度ls合理选择挤压锥角Kr是保证硬质合金挤压丝锥良好加工性能的重要条件。一般可根据工件材料和被加工孔类型确定Kr和ls值,见表1。(2)挤压锥部前端直径d3d3=d-2lstanKr式中,d为丝锥大径。32挤压丝锥校准部螺纹牙型尺寸的计算(1)丝锥大径d硬质合金挤压丝锥大径d是其外径高点的外接圆。考虑到挤压后螺孔中径的收缩、 丝锥磨损及大径制造误差,d可按下式计算为d=D+VBd+eD-d式中D螺孔的公称大径VBd大径的磨损留量,VBd04TD2TD2内螺纹中径公差(按公差等级8级选用)eD螺孔大径弹性收缩量,eD04TD2d大径偏差,取相同规格切削丝锥大径偏差的1/3,即d=Js/3Js切削丝锥大径偏差(2)丝锥中径d2挤压加工后,由于金属收缩,螺孔的中径会产生缩小量,因此中径d2可按下式计算d2=D2+(Es-Em)+eD2-d2式中D2螺孔的公称中径eD2螺孔中径的弹性收缩量,eD204TD2(Es-Em)切削丝锥的中径公差d2中径公差,取相同规格切削丝锥中径公差的2/3,即d2=2(Es-Em)/3(3)丝锥小径d1可按以下经验公式计算为d1(max)=d1+Js式中d1(max)挤压丝锥小径的最大值d1切削丝锥小径的最大值(按GB968-83取值)Js切削丝锥大径偏差(4)确定螺距、 齿形角及半角公差,校准部长度硬质合金挤压丝锥的螺距、 齿形角及半角公差与硬质合金切削丝锥的取值相同。校准部长度一般为8-10P,为了减小摩擦,将校准部34个全齿形后沿整齿形做成倒锥01015/100。硬质合金挤压丝锥柄部的参数与切削丝锥相同。33硬质合金挤压丝锥棱边参数的确定(1)棱边数和宽度硬质合金挤压丝锥的棱边数可根据表2的数据来确定。棱边宽度一般取0212mm,丝锥直径增大时,棱边宽度也相应增大。棱边分布形式有直线形和螺旋形两种,小直径丝锥采用直线棱,大直径丝锥采用螺旋棱。(2)棱边铲磨量硬质合金挤压丝锥的铲磨曲线采用对称分布的阿基米德螺旋线,其铲磨量的取值原则是:在保证周边牙型无畸变的前提下使挤压扭矩尽可能小,具体数据见表3。】4试验方法根据上述计算思想设计和制作了M61和M8125两种规格的整体硬质合金挤压丝锥,并在UCP1000加工中心上分三组试验挤压铝合金螺纹孔,分别观察不同挤压速度下及对比国外EMUGE厂家同规格高速钢挤压丝锥消耗的机床功率,取得了满意的效果。(1)试验1试验目的:观察不同挤压速度下M61和M8125整体硬质合金挤压丝锥挤压力的大小,以机床消耗功率的百分比反映。机床:UCP1000加工中心;切削液:乳化液;被挤压材料:YL12。预钻底孔直径:555mm(M61)、 740mm(M8125)。试验结果见表4。螺纹牙型表面粗糙度达Ra04,用综合螺纹量规检查挤压螺纹孔,螺纹牙型尺寸合格。(2)试验2试验目的:比较自行设计的M61整体硬质合金挤压丝锥和EMUGE高速钢挤压丝锥挤压力的大小,经过消耗机床功率的反映,观察挤压丝锥磨损情况,比较两种挤压丝锥的寿命。机床:UCP1000加工中心;切削液:乳化液;被挤压材料:硅铝合金,Si%=10;螺纹底孔直径:555mm。试验结果(功率消耗数据)见表5。加工10000个孔后,T13可显著看出挤压锥尾部严重磨损,不能再加工;T10、 T11、 T12完好,仍可继续加工。加工完 0个孔后,T12已极限磨损,不能再加工,而T10和T11还没有明显的磨损痕迹,估计还可继续加工10000孔以上。5试验分析与结论整体硬质合金挤压丝锥主要适用于延伸率10%的钢、 不锈钢、 有色金属及Si含量10%铝硅合金的内螺纹通孔或盲孔的挤压加工。它可在较高挤压速度下工作,挤压力小,寿命长;而高速钢挤压丝锥挤压力大,加工出来的螺纹表面粗糙度比硬质合金挤压丝锥加工的螺纹差。挤压力与下列因素有关:被挤压材料的延伸率(%)和硬度,挤压丝锥的铲背量,挤压引导锥的大小,挤压丝锥的螺距,挤压速度以及预钻底的孔径等。螺纹底孔直径的减小将提高挤压力,本试验中的螺纹底孔直径是基于挤压过程金属体积不变的原理,挤压成型的螺牙高度为理论高度的80%左右,为使挤压工作顺利进行,应严格控制螺纹底孔直径的公差。试验表明,本公司研制的整体硬质合金挤压丝锥的性能优良,挤压力与丝锥寿命大大超过EMUGE公司高速钢挤压丝锥。当前硬质合金挤压丝锥在生产中的应用正在不断扩大,但至今尚无硬质合金挤压丝锥的国家标准,本公司已经成功研制出M10以下的整体硬质合金挤压丝锥。因此,建立和完善整体硬质合金挤压丝锥产品的系列化、 标准化工作、 促进整体硬质合金挤压丝锥的应用将是我们的下步工作重点。参考文献1孙士珍.挤压丝锥.北京:国防工业出版社,19822肖诗纲等.螺纹刀具.机械工业出版社,北京,19863王瑞兰.有槽挤压丝锥的设计.工具技术,1996(2)4马家成.无屑硬挤压内螺纹.江西机械工程协会,19855沈锦民等.挤压丝锥应用中几个问题的探讨.组合机床,1983(8)6袁俊哲,刘华明.刀具设计手册.北京:机械工业出版社,1999