钎套温挤压模具设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

钎套温挤压模具设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

平衡相图 Ac₁~Ac₃线之间挤压，此时很多高强度钢及合金在相变区内正处于珠光体向奥氏体转变，塑性好，变形抗力小，有利于挤压成形。 T10A 的温塑性变形温度通常在 650~750℃之间，高于 750℃时工件的氧化变得剧烈，低于 650℃时工件的变形抗力迅速增大。 由于工件的变形程度较大，故将温挤压温度定在 700℃在这温度下 T10A 的变形抗力为常温下的 10 氧化极微。 考虑到加热温度的波动，最终将挤压温度定为 (700177。 20)℃ [8]。 9 图 42 T10 的温度曲线 坯料加热后的直径 tD 可按公式： 0 (1 )ttDD  式中： 0D —— 温室时毛坯直径  —— 材料的线性膨胀系数， t—— 坯料高于室温的温差， 查表得 T10 的线性膨胀系数为 10 其中挤压定为 720℃，室温为 20℃ 则 tD =38（ 1+） = 5 温挤压成型 断面变形程度的计算 钎套温挤压件的断面变形程度： 010()100%f FFF  式中； Fo 为温挤压变形前毛坯的横断面积 (mm) 1F 为温挤压变形后制件的横断面积 (㎜178。 ) 10 010()100%f FFF  =(1422985)/1422 100% =31% 在 700℃时 T10A 的许用变形程度为 60%，因此可一次成形。 温挤压压力 温挤压压力大小对温挤压变形工艺的制定、压力机的吨位的选用、模具结构的设计以及对模具寿命的影响等，都有有很大的作用。 影响温挤压压力的因素 与冷挤压一个样，影响温挤压压力和因素也很多，其主要有化学材料成分、组织状态、变形程度、挤压方式模具结构、挤压件形状尺寸及加热温度。 除了加热温度以外，其它影响因素与冷挤压因素相似，随着温度的升高，挤压变形抗力逐渐下 降，温挤压力也明显下降。 与冷挤压相比，低温温挤压变形抗力要降低于 15%，中温或高温温挤压变形抗力要下降 50%~70%，由此可见，温挤压压力较冷挤压有明显的下降，这对于挤压加工硬化敏感材料更为突出。 温挤压压力的计算 温挤压压力计算有图算法和公式计算法，由于公式计算法相对方便一点，在此就用公式计算法，用理论计算法求得温挤压时的单位挤压力的精确值是比较困难的，在生产实际中一般用经验公式 [9]， 反挤压压力计算 T10 温挤压单位挤压 T10 在 700℃的变形程度为 60%，所以由上表可以查得此时 的单位挤压力为了 1090Mpa。 则总挤压力由公式： P=pF =1090 4 178。 =1259718N = 6 温挤压模具设计 模具材料的要求及选用 温挤压模具在挤压成形过程中 %要经受高压及变形的作用，在连续生产时模具温度可达 300~500℃或更高。 因此作为温挤压模具材料应具备如下特点。 11 (1) 模具温升后模具材料的屈服强度应高于挤压时作用在模具上的单位挤压力。 (2)模具材料除具有高强度 高硬度 一定的韧度外， 还应具有高 的热硬性 高温耐磨及耐热疲劳性。 (3)模具材料的热膨胀率要小，热导率要大 %比热容也要大。 (4)制造工艺好，有利于热锻 热处理及切削加工等。 凸模对抗压性能有很高的要求，而且温度可 300～ 500℃或更高，故选用W18Cr4V 高速 W18Cr4V 具有较高的变形抗力 耐磨性及断裂抗力。 有很高的热硬性，热处理硬度要求达到 50～ 63HRC。 凹模对耐磨性有较高的要求， 一般需用组合凹模。 凹模选用 YG20 硬质合金，其加热到 800℃时还能保持高的热硬性和耐磨性。 YG20 硬质合金冲击韧性很差，性脆、易 开裂，所以选用三层组合式凹模结构见图 4，内预应力圈与凹模和外预应力圈是过盈配合， 内预应力圈的材料必须具有足够的强度与韧性，选用 Cr12Mo，热处理硬度达到 60~62HRC，外预应力圈选用 45＃钢。 这样提高了凹模的强度，延长了模具的寿命， 还可以减少昂贵的高级模具材料的消耗，大大地降低模具成本。 模具结构 温挤压成形用的模具， 要能承受温挤压塑性成形时引起的较大轴向压力和径向压力， 要求其强度高，刚度和精度都能适用各种成形工序的要求，尤其是模架，要通用性好，便于安装、调整与更换。 温挤压模具的结 构设计如图 3 所示。 工作部分由凹模、凸模和下顶出器组成。 在开始温挤压之前应使用喷灯或在模具工作部分放上烧红的钢块进行预热， 使模具工作部分具有约 150~300℃的温度。 每次温挤压以后，用压缩空气冷却凸凹模等工作部分，并增加每次温挤压工序之间的间隔时间 [10]。 工作零件的设计 正确选择凸、凹模工作部分尺寸和形状，可以保证模具有较高的寿命，降低挤压力，同时有利于挤压时金属的流动成形。 反挤压凸模 反挤压凸模一般由夹紧和成形两部分组成，当反挤压凸模在挤压时靠模口导向时，则还需增加导向部分。 12 图 61 温挤压模具结构 反挤压凸模形式 合理的反挤压凸模成形部分形状和尺寸，可以有利于金属的流动，降低单位挤压力，从而提高模具的使用寿命。 按反挤压凸模成形部分的形状不同有三种常用形式，图 4 中的尖顶锥形凸模，斜角 越大则单位挤压力越小，生产中一般斜角为 5~9176。 但是斜角越大，当毛坯表面不平时，挤压时凸模要歪斜，造成零件壁厚不均匀。 平底凸模用于挤压件内孔要求平底或单 位挤压力较低的场合。 因此我们选用尖顶锥形凸模。 反挤压凸模的有效工作部分是图中高度为 h 的圆柱形表面，称之为工作带，工作带以上的凸模直径略小些，工作带的作用有以下三点： （ 1）减小凸模与挤压金属的接触面积，可大大降低摩擦阻力； （ 2）防止挤压结束时，挤压件粘在凸模上； （ 3）挤压时，不会由于凸模工作带以上部分的弹性变形而产生的直径增大，影响挤压件内孔的尺寸精度。 工作带又称为定径带，是模具中垂直模具工作端面并保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段，也是模孔重要的组成部分。 正确选择工作带长度，有利于 提高挤压制品质量与金属流动的均匀性。 工作带长度的选择应根据挤压机的结构形式（立式或卧式）、被挤压的金属材料、制品的形状和尺寸等因素来确定。 若工作带长度 太长，则挤压金属残料易粘结在工作带表面，使制品表面出现划伤、毛刺、麻面、搓衣板型波浪等缺陷，同时增大模具与被挤压金属的摩擦力，金属流速变慢，增大挤压力等现象；若工作带长度 过短，则会加快模孔的磨损，使制品尺寸不稳定，出现 13 超差现象，且因金属流速较快致使制品断面各部分金属流动不均匀而形成波浪、扭拧、弯曲等缺陷。 工作带合理长度的确定原则如下： （ 1）按照挤压时能 保证制品断面尺寸的稳定性和工作带的耐磨性来确定的最小值。 一般来说，工作带的最小值为 ~。 （ 2）根据挤压时金属与模孔工作带最大有效接触宽度来确定工作带长度的最大值。 超过此值的那部分工作带，就将失去塑性成形的定径和调节金属流速的作用。 （ 3）挤压型材的模具工作带长度取值时，应视情况不同而有所区别。 例如，一些简单断面实心型材，如等壁厚角形、丁字形、工字形之类，模孔各部位的工作带长度可以是相同的，一般取值为 ；而对于建筑型材，因挤压比大，挤压速度快，制品长度较长，即使是等截面等壁厚的情况，模具工作带 取值也应不相同，要参照生产实际经验确定。 反挤压凸模尺寸参数设计 反挤压凸模所受到的单位挤压力比正挤压时大。 同时由于坯料放 偏斜或坯料端面不平整，会使凸模在反挤压时受到偏心载荷而弯曲折断。 所以其工作条件比正挤压凸模更为恶劣，因此必须合理设计和正确选择反挤压凸模的尺寸参数 [11]。 反挤压凹模各部分尺寸参数的确定如下 反挤压凸模尺寸参数设计计算 工作带高度 h 2~3mm 底部平坦部分直径 锥顶角 7～ 27176。 非工作部分直 d1 （ ～ ） d 斜面与工作带交接处 r0 ～ 斜面与平坦部分交接处 r ～ 定位直径 d2 (～ ) d 定位高度 h2 (～ ) d 支承部分直径 d3 (～ ) d 支承部分高度 h3 (～ ) d3 支承部分锥半角 5～ 15176。 支承锥面与 d2交接处 R1 D 与 d2交接处 R2 D 与 d1交接处 R3 依据上表可得出突模的尺寸参数如下： 工作带直径： d=25mm 工作带高度取： h=4mm 锥顶角取 9 度： 14 非工作部分直径： d1== 25= 斜面与工作带交接处： r0=1mm 定位直径： d2== 25=35mm 定位高度： h2== 25= 支撑部分直径： d3== 25= 支撑部分高度： h3== 支撑部分锥半角度 10 度： 反挤压凸模防止失稳措施 反挤压凸模的成形部分长度 h1 应当越短越好，这样可以避免凸模在挤压时产生纵向弯曲而失稳。 凸模的成形部分长度按照经验数值，其许用范围如下： h1/d1≤ ~3。 图 62 凸模 反挤压凹模 组合凹模的优点是： （ 1）显著地提高内凹模在挤压时的承载能力，提高内凹模的强度。 （ 2）节省了昂贵的模具钢。 原来整个凹模要用高级合金工具钢制成，现在仅内凹模用高级合金 工具钢即可，预应力圈可改用较差一些的合金钢或中碳钢来制成。 （ 3）由于内凹模尺寸小，热处理容易，提高了模具钢热处理的质量，同时小尺寸规格模具钢的碳化物偏析情况得到改善，提高了模具钢的原始材质。 当内凹模损坏后，仅需调换内凹模，预应力圈仍可继续使用。 (4)内凹模可以采用硬质合金，大大地延长模具使用寿命。 硬质合金呈脆性。