铝质软管冷挤压成形工艺及模具.pdf

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n a l y s i s o f the e x t r u s i o n p r o c e s s o f t h e fle x i b l e a l u mi n u m p i p e，t h e p a r a me t e r s o f f l e xib l e p i p e，s u c h a s wa l l t h i c k n e s s a n d t h e l e n g t h d i a me t e r r a t i o o f a n e y e l e t o f a c u p-s h a p e d c o mp o n e n t s wi t h s t e p s i n i n s i d e-d i a me t e r a r e g a i n e d wh i c h a r e a p p r o p r i a t e t o t h e c o l d e x t r u d i n g f o r mi n g Th e b l a n k d i me n s i o n，t h e s o f t e n i n g t r e a t me n t b e f o r e f o r ma t i o n a n d the wa y o f ma t f o r mi n g t r e a t me n t，a n d t h e l u b i n g i n e x t r u s i o n p r o c e s s a r e d e t e rm i n e d a n d t h e s t r u c t u r e o f the e x t r u s i o n d i e i s d e s i g ne d Al s o t h e i n n o v a t i v e d e s i g n，f o r e x a mp l e，t h e u s e o f c o l l a p s i b l e ma l e d i e i n t h e s t r u c t u r e o f wo r k i n g p a r t，the u s e o f p a r t l y a r b o r p u n c h a n d p a r t l y a s s i s t a n c e g u i d a n c e a n d f a s t e n i n g o f t h e p u n c h s h a n k a n d s e l f-a l i g n me n t a r e ma d e t O me e t the n e e d o f the p r o c e s s Ke y wo r d s：e x t r u s i o n；d i e；a l u mi n u m a l l o y 1 引言 铝质软管是常见 的膏体类物质的容器，如牙膏、鞋油、以及膏体类药物等。图 1 为某铝制软管的零 件图。由于挤压件壁厚较薄，筒体深度又大，模具 设计及模具安装的同轴度要求较高，在一般的压力 机上成形 比较困难，且成本较高。因此对它的坯料、工艺以及模具结构进行了一些创新设计，在卧式压 力机上成形该零件，不仅解决了模具安装的同轴度 要求，且成本较低，成形质量较好。2 工件的挤压工艺分析 2 1 孔的深度 为了保证凸模有较好的刚度，使其反挤压时不 失去稳定性，孔的深度 应受凸模长径比t d的限 制。查表可知，纯铝冷挤压时凸模长径比的范围是 t d一 5 8。由 于 工 件 长 度 Z一 1 2 5 mm，d一 2 4 6 m m，故 t d=5 1，在合理范围内。*女，3 8岁，副教授 收稿 日期：2 0 0 6 0 2 2 1 图 1 铝质软管零件 Fi g 1 Fl e x i b l e a l u mi n u m p i pe c o mp o n e n t s 2 2 壁厚 杯壁很薄，成形阻力很大，有可能超出模具的 许用单位压力，因此，壁厚 S 应受变形程度的限制。纯铝反 挤压一次成形 的相对厚度 为：s D 1 2 0 0。而挤 压 件 的 S 一 0 1 mm，D一 2 4 8 m m，故 s D一 0 0 0 4。由于最小相对厚度 1 2 0 0 是在平底时的数据，而本案反挤凸模前端是斜面，材料流动阻力较小，对 流动有利，所 以虽然其 相对厚度略小于1 2 0 0，还是 可以判断，该挤压件基本符合一次成形条件。2 3 内孔带阶梯的杯形件的小孔长径 比h：a：为了保证凸模有较长的寿命，不使工作带过长，一般应使 z 1。由挤压件图可知，h z 一6 m m，d 一6 m m。d 一1，也基本符合一次成形条件。第 1 期 吕 琳等：铝质软管冷挤压成形工艺及模具 7 1 综合 以上几点，可 以确定此工件的挤压性能 良 好，可以一次挤压完成。3 坯料形状、尺寸的确定及前处理 3 1 坯料的形状及尺寸 坯料的形状尺寸不仅影响到挤压件的成形质量，而且对挤压模具的寿命也有直接的影响。原坯料的几何形状应保持对称，以保证冷挤压 过程中变形均匀，避免产生应力集中现象。端面与 轴线的垂直度最大不应超过 0 0 5 ram，对 于空心坯 料壁厚偏差也不应超过 0 1 mm。由于挤压件 的头部带有一定锥度，毛坯也考虑 带有一定锥度，相当于预成形，可以减小挤压力，提高模具寿命。因此选择锥形带孔毛坯。送料时，应选择 自动识别坯料安放方 向的送料装置。根据挤压件尺寸，选定坯料直径 D_-2 4 5 ram，小孔直径 一7 ra m，由体积不变规律可求出坯料厚 度 t-3 2 mm。图 2所示为坯料简图。图 2 Fi g 2 坯料 Bl a n k 3 2 软化处理 挤压件的材料是纯铝 L 2，为降低其变形抗力，使其易于冷挤压，延长模具寿命，提高挤压件质量，采用退火处理；4 2 0 C 保温 2 h 4 h，随炉冷却。处 理后的材料硬度为 1 5 HB S1 9 HB S。3 3 表面处理和润滑(1)清除表面污物和毛刺 用装有滚光介质 的 滚筒对坯料进行滚光。(2)化学去油采用氢氧化钠、碳酸钠、磷酸 三钠、水玻 璃等碱性水 溶液，并加 入少量 去垢 剂，表面活性剂等，以加强去垢能力。(3)流动水清洗先热水清洗，再采用盐酸或硫 酸液进行酸洗，最后采用氢氧化钠溶液进行中和处理。(4)润滑处理纯铝 的润滑处理方法较 多，可 采用硬脂酸锌作 为润滑剂。由于硬脂酸锌是粉末状 的，在 自动送料筒 中，经表面处理好 的毛坯与粉末 状硬脂酸锌一起滚 动，使毛坯 牢固而均匀 的涂上一 层硬脂酸锌。4 模具结构设计 4 1 模具结构及原理 根据坯料的形状，尺寸和工艺要求，采用正反 挤压复合成形工艺一次成形。其模具结构及在设备 上的安装情况见图 3 所示。机座 图 3 模具结构图 Fi g 3 S t r uc t u r e o f t h e d i e 1 卸料板2 支撑杆3 凹模压圈4 垫块5 预应力圈 6 凹模7 导向块8 凸模组件9 卸料环固定板1 O 支撑 杆压板l 1 凸模固定螺母1 2 紧固镶块1 3 压力垫板 在模具结构中，不再采用 导柱导套导 向，而是 将模具安装在专用卧式压力机上靠其导轨导向。凸 模心轴冲头插入导向块 7中，起辅助导向和锁位作 用，其右边 由凸模体通过螺纹固定在 凸模杆上，构 成凸模组件(细部见 图 4)。凹模型腔采用分体结构，由凹模 6，7组成。为 了加强 凹模 的强度，采用组合 凹模，通过预应力圈 5 及 由凹模压圈 3以螺纹形式直 接紧固在机座上。工件 的卸件靠件 1可调卸料板卸 下。可调卸料板可根据不同的筒长的需要进行调节。4 2 几个关键问题 图 4所示为模具工作部分结构，由于挤压的材 料为纯铝，工件形状为旋转体，完全对称，其挤压 力不大。为了便于热处理提高其强度，同时也便于 更换，所以挤压 凸模采用组合式(凸模体件 2孔 与 芯轴冲头件 3 呈 H7 h 6 配合)，件 3 冲头被凸模体 2 压紧在凸模杆 4 上。芯轴冲头除了作为正挤压凸模 外，插入导 向块 1中还可起到辅助导向、支撑作用，这样可以保证挤压件具有很高的同轴度。凸模反挤 压工作部分头部采用 2 mm 宽 的工作带，有利 于减 少成形摩擦(图 4)。凸模杆 的紧固由等分的 3块 1 2 0。扇形紧固镶块 1 2(细部见图5)组成，通过螺母 1 1 紧固在机座的 上滑块上，有一定的浮动定心作用(图 3)。第 3 2卷 第 1 期 Vo L 3 2 No 1 锻 尼技 F OR GI N G S T AMP l N G TE CH NOL OGY 2 0 0 7年 2月 Fe b 2 0 0 7 大型热锻模破裂实例分析 程方h，程里(1 重庆邮电大学 电信学院，重庆4 0 0 0 6 5；2 重庆工学院 材料学院，重庆4 0 0 0 8 3)摘要：大型模锻锤的锻模破裂是造成重大经济损失、制约锻造生产正常进行的痼疾。通过对模锻锤运动特征、模具 制造、安装和锻造工艺等大型锤锻模的破裂事故分析，表明：大型热锻模的破裂形式是由于其恶劣的服役环境和受 力方式决定的，其破坏情况与模具设计、热处理、加工方向、安装使用，乃至工人的工作情绪等因素有密切关联。简单从制作工艺上提高质量是远远不够的，只有对每个环节加以重视，才能有效地减缓模具的破坏速度。关键词：大型热锻模；锻模破裂；锻模制造；锻造工艺；锻模安装 中图分类号：T G 3 1 5 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0-3 9 4 0(2 0 0 7)0 1 0 0 7 2-0 3 Ana l y s i s o f b r o ke n f a i l u r e s he a v y-d ut y ha mme r s f o r g i ng-di e CHE NG Fa n g 1，CHE NG L i (1 Co l l e g e o f Te l e c o mmu n i c a t i o n，Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y o f Po s t a n d Te l e c o mmu n i c a t i o n，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 6 5，Ch i n a,2 Co l l e g e o f Ma t e r i a l s，Ch o n g q i n g I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y，C h o n g q i n g 4 0 0 0 8 3，C h i n a，)Ab s t r a c t：Fi v e t y p i c a l b r o k e n f a i l u r e s o f h e a v y-d u t y f o r g i n g d i e a r e a n a l y z e d An a l y s i s i s p e r f o r med o n t he b r o k e n f a i l u r e c o n d i t i o n s f r o m t h e p o i n t s o f f o r g i n g d i e s c o n f i g u r a t i o n c h a r a c t e r s，wo r k i n g p r i n c i p l e，f o r g i n g d i e ma n u f a c t u r e，f o r g i n g t e c h n o l o g y a n d f o r g i n g d i e s e t t i n g Th e me t h o d f o r s o l v i n g t h e s e p r o b l e ms a r e p r o p o s edTh e r e s u l t s s h o w t h a t h e a v y-d u t y f o r g i n g d i e f a i l u r e i s r e s u l t e d f r o m b a d e n v i r o n me n t a n d f o r c e b e a r i n g mo d e Ma n y r e a s o n s c a u s e f o r g i n g d i e f a i l u r e s s u c h a s d i e d e s i g n，h e a t t r eat me n t，f i x i n g，ma c h i nin g f l o wi n g l i n e d i r e c t i o n，a n d wo r k e r s e mo t i o m I t i s n o t e n o u g h t o i mp r o v e f o r g i n g d i e ma k i n g q u a l i t y Th e i mpo r t a n c e i s t o p a y a t t e n t i o n t o e v e r y wo r k i n g po i n t s s o a s t o r edu c e t h e f o r g i ng d i e f a i l u r e s Ke y wo r d s：h eav y-d u t yf o r g h n g d i e；f o r g in g die b r o k e n,f o r g i n gdiema n u f a c t u r e；f o g m g t e c h n o l o g y；f o r g i n g die s e t t i n g*女，3 4岁，硕士，副教授 收稿 日期：2 0 0 6 0 2 1 1 图4 成形部分局部结构 Fi g 4 Pa r t i a l s t r u c t ur e o f t he f o r mi n g p a r t 1 导向块2 凸模体3 芯轴冲头4 凸模杆 图 5 凸模紧 固结构 Fi g 5 S t r u c t u r e o f f a s t e n i n g o f ma l e d i e 冷挤有色金属的单位挤压力一般在 1 0 0 0 MP a以上，模具材料应具有较高的抗压强度和足够的抗回火稳 定性。要求有高的耐磨性和硬度。选取凸模、凹模 材料为：C r l 2 Mo V，经热处理后的凸模硬度应该在 6 2 HRC以上，凹模在 5 8 HRC 6 2 HR C之间。5 结论 通过对铝质软管挤压工艺的分析，得到了适合 于冷挤压成形几何参数：软管长径 比为 5 1、厚径 比为 0 0 0 4、内孔带阶梯的杯形件的小孔长径 比为 1；确定了坯料的形状尺寸、坯料成形前的软化处理 和表面处理方式、挤压过程 中的润滑，设计了挤压 模具结构，并在模具工作部分结构上采用组合式凸 模、芯轴冲头兼做辅助导向、模杆的紧固和 自 定心 等方面进行了创新设计，满足了工艺需要，生产产 品质量达到了要求。参考文献：r 1 洪慎章 挤压实用技术 M1 北京；机械工、l 出版社，2 0 0 5