套筒扳头挤压成型模具设计与制造毕业设计论文(编辑修改稿)

套筒扳头挤压成型模具设计与制造毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

棒，清除制件上的玻璃润滑剂 —— 精加工。 挤压可以分为两大类：正挤压和反挤压。 正挤压的特点是被挤压金属的流动方向与凸模（冲头）的运动方向一致，而凹模则是固定不动的。 如图 2— 2 ： 图 22正挤压过程示意图 5 (a) 凸模接触热料，金属坯料开始流动 (b) 凸模完成挤压，滑块回到 下死点位置 (c) 凸模向上运动，离开挤压件 反挤压的特点是金属流动方向与凸模的运动相反。 采用反挤压能制成圆形、正方形、矩形以及其它形状的空心零件。 如图 2— 3 图 23反挤压过程示意图 (a) 凸模接触热料，金属坯料开始流动 (b) 凸模完成挤压，滑块回到下死点位置 (c) 凸模向上运动，离开挤压件 热挤压基本上有如下几种形式如图 2— 4所示。 其中 a、 c、 d 的形式应用最广。 a应用于挤压筒形零件， c 应用于挤压管形零件， d应用于棒形零件。 b 也是应用于挤压棒形零件，此形式由 于毛坯相对于挤压筒壁没有滑动，所以摩擦力比 d 小，而且一般情况下不采用。 但是近来这种形式有时也用于挤压有色金属零件。 6 图 24 挤压方式 a) 深孔反挤压 b)实心反挤压 c)空心正挤压 d)实心正挤压 热挤压工艺是先进的金属压力加工方法之一。 挤压件的机械加工余量较小，表面质量和尺寸精度也较高，热挤压件的表面光洁度高，尺寸精度也可达 IT67 级。 因此，在零件要求不太高的情况下，热挤压件无需再进行机械加工，从而可以节约大量的金属材料和机加工工时，因此热挤压加工工艺是一种很有发展 前途的金属加工方法。 第 二 节 热挤压工艺中的重要工艺参数 在热挤压成形过程中，坯料的加热温度、润滑条件、挤压速度及模具的过渡圆角等都对热挤压成形起着关键的作用。 一 、 坯料加热温度的确定 在热挤压前毛坯要先要预热，目的是防止毛坯晶粒粗大，表面产生裂纹，提高生产率和节约能源。 一般来说，在保证金属坯料不产生过烧和过热的前提下，总是希望被挤压金属的坯料温度愈高愈好，金属的塑性就越好，也就更容易金属坯料的变形。 但是金属坯料的加热温度不能无限的高 ， 因为金属坯料的加热温度过高，不仅会产生严重的氧化和脱碳，而且还可能 出现过热和过烧现象。 因此，金属坯料的加热温度，必须严格控制在一定的范围内，通常是将金属坯料的加热温度控制在低于金属坯料熔化温度 150— 250 ℃之间。 二 、 成形过程中的润滑 润滑剂选用的合适与否直接影响热挤压工艺的成败。 对于钢，使用各种各样的玻璃粉或者玻璃纤维作润滑剂。 它们不仅起润滑作用（摩擦系数  =— ），还在毛坯和 7 模具之间起隔热作用。 根据热挤压工艺特点，一般要求润滑剂有如下性能： （一） 具有良好的润滑性能 在热挤压时，为使坯料与模具 隔离，避免两者的直接接触，帮助金属流动、提高金属的填充性，降低挤压力，因此要求润滑剂在热挤压温度范围内要具有良好的润滑性能。 （二） 具有良好的脱模性能 在热挤压时，模具的温度一般在 200— 300℃ ， 有时甚至高达 400500℃，而挤压件的温度远高于模具温度，当挤压过程结束时，如果润滑剂具有良好的脱模性，则挤压件与模具可即刻分离出去，从而减少了挤压件传到模具上的热量，也就控制了模具的温升。 三 、 模具材料的选用 热挤压模具在材料的变形过程中，要经受高的变形抗力和热应力的综合作用，单位压力可高达 20xx— 2500Mpa,连续生产时模具温度可以高达到 500600℃甚至更高，因此在进行工艺设计时，模具材料应满足下列要求： 四 、 成形设备特点 在钢质机械零件的热挤压过程中，目前越来越多地采用专用的热挤压设备，针对热挤压工艺生产的特点，用于热挤压生产的设备应满足下列要求： （一） 设备必须具有足够的强度和刚度 （二） 足够的打击能量和精确的导向 （三） 要有合适的挤压速度 第 三 节 套筒扳头热挤压成型工艺方案的确定 根据套筒扳手零件的结构特点以及热挤压工艺的要求， 图 25 所示的零件图，此次毕业设计针对此零件 进 行了工 艺 分 析， 设计 了一套可供生 产 使用的 热挤压 成形模具。 8 图 25 扳头零件图 热挤压工艺方案可以如下图 26所示： 下料→墩粗、锯平→挤压成形 图 26套筒扳手热挤压工艺简图 9 在套筒扳手成形工艺方案中，墩平工序后是要进行退火和磷化处理的。 套筒扳手热挤压材料采用 25 号钢。 生产套筒扳手的全部流程为： 备料 原材料酸洗、磷皂化 拉拔 下料磷皂化 墩平 退火 酸洗、磷皂化成形 热处理（渗碳淬火或碳氮共渗） 包装入库。 各主要工序工作特点分析： （ 一 ） 准备 主要为后工序提供稳定的工作直径，以及低而稳定的材料硬度。 （ 二 ） 下料 本工序要求下料长度稳定，重量公差稳定在 g2 以内。 （三） 加热 为确保零件内孔对脱碳层的要求，坯料采用中频加热方式，在加热过程中应严格控制坯料的加热温度。 （四） 墩平 通过墩平工序消除马蹄形、压塌等缺陷，墩平上下断面并在上断面中心打出一 中心窝，在下端面边缘形成倒角，为下道工序做准备。 （五） 润滑 在生 产过 程中， 将圆 柱形毛坯表面涂上水 剂 石墨，然后感 应 加 热 至490℃，放入 组 合凹模的模具中。 （六） 成形 本工序所需要完成的是挤压内孔和下端的四方， 采用一次反 挤压 成形工 艺 ，即杆部反 挤头 部正 挤 的复合 挤压 成形工 艺 可以解 决 上述 问题 ，其工 艺 流程如 图 2所示。 由于采用了六角 头 和四方 头 孔均反 挤 ，坯料与凹模之 间无 相 对运动产 生的摩擦力， 从而降低了 挤压 力。 该 方案模具 结 构 简单 ，生 产 效率高 J31— 100 型曲柄 压 力机活 动横 梁到工作台面距离 为 1250mm，行程 长 ，凸 模 设计为 中空 结 构，成形杆部的模腔在凸模上，可以完成 脱 模。 套筒扳手 热挤压 工 艺 的生 产过 程是 :下料 加 热 挤压 热处 理 精加工。 图 27 成型过程 10 第 四 节 热挤压的质量问题及预防 套筒扳手的 热挤压 是 属于 模 锻 中的 热模。 模 锻 工序的 镦 粗 变形过 程可能 会产 生以下一些缺陷，影 响镦 粗件的 质 量。 所以要了解 这 些失效形式，才能有效的采取相 应 的措施。 常见 的失效形式有 以下几种。 一 、 磨损 磨损是模具与毛坯在高压下相对摩擦的结果，磨损使模具表面不平并且出现沟痕，这种沟痕有可能引起应力集中造成模具破裂。 二、 热疲劳裂纹 热疲劳裂纹是由于模具表面热冷交替反复变化引起异符号的热应力的反复作用而产生的。 热裂纹成龟裂状，多发生在模具的突出部，因为突出部容易急冷急热。 当模具材料的导热性差，热膨胀系数大，使用温度范围和润滑剂选用不合适时，更容易产生热裂。 磨损和热疲劳裂纹属于正常失效。 三、 破裂 产生破裂的原因： （一） 采用的模具材料冲击韧性低； （二） 模块没有锻透，组织不均，甚至内部有缺陷； （ 三 ）热处理不当，有实效裂纹； （ 四 ）模块内的纤维方向安排不当。 防止模具破裂，在设计时应当考虑以下几点： （ 一 ）确保在模锻时，模具发生模锻时 ，模具内的应力值低于材料允许强度极限。 （ 二 ）尽量减少应力集中情况； （ 四 ）多余能量的吸收问题； （ 五 ）选用适当的模具材料并对模块的锻造和纤维方向的布排提出要求。 四、 模具发生塑性变形 模具 发 生塑性 变形 的原因是因 为 模具的硬 度过低或锻 件的 变形 抗力 过 大所引起的。 热短 时 由于冷 却 不好，模具 温 升 较 高，引起模具退火而 变软。 而 当 坯料 温 度 过低时锻 件的 变形 抗力便 会 增大。 11 第 五 节 毛坯的尺寸计算 根据零件确定毛坯 为圆 棒料，规格为Ф 45X71mm。 就能确定毛坯的形 状 如 图 2— 8： 图 28 零件毛坯形状图 首先根据挤压件图计算出套筒挤压件的重量为 ,挤压件的重量加上 1%的烧损率（由于采用中频感应加热），再加上 1%的锯边重量： 即毛坯的重量 =挤压件的重量 （ 1+1%+1%） = 再根据毛坯与零件 质 量不 变 原理有： V料 =V零件 毛坯体积 V0=挤压件体积 VP++ = 105 mm 3 选用毛坯的规格为Ф 45 71 mm 毛坯的高度 h0= V0/A0= 105 / R2 =71 mm 采用热挤压成形工艺，需对材料的许用变形程度进行验证，许用变形程度用断面收缩率 ε 来表示挤压过程中毛坯的变形程度为 : 10   % （ 1）  ＜ 】【许 6%97 完全满足要求 式中  断面收缩率 许 许用断面收缩率 12 0 挤压前毛坯与凹模的接触面积（ 2mm ） 1 挤压后毛坯与凹模的接触面积（ 2mm ） 第 六 节 热。