1、典型零件成形工藝全國緊固件規(guī)范化技術(shù)委員會規(guī)范宣貫租2006年11月一、汽車后輪內(nèi)螺母多工位加工工藝一、汽車后輪內(nèi)螺母多工位加工工藝引見引見1、工藝分析、工藝分析 此零件為典型的擠壓杯形件，其分三部分組成：球面凸緣、空心圓柱及四方尾部。2、變形工步的設(shè)計、變形工步的設(shè)計 此零件采用五工位成形，其工藝流程為：切料整形鐓平鐓頭精鐓頭及倒角正反復(fù)合擠壓。見以下圖 正反復(fù)合擠壓 鐓頭及倒角 鐓頭 鐓平 整形 切料3、變形特點分析、變形特點分析 3.1、正反復(fù)合擠壓變形程度、正反復(fù)合擠壓變形程度 3.1.1、正擠壓、正擠壓 斷面收縮率斷面收縮率F=110026 3.1.2、反擠壓、反擠壓 斷面收縮率斷面

2、收縮率F=10010042 3.2、球面凸緣鐓粗、球面凸緣鐓粗 3.2.1、鐓粗變形特點、鐓粗變形特點 鐓粗變形普通分為三個區(qū)域見上圖 區(qū)域稱為難變形區(qū)，這是和上下壓頭接觸的區(qū)域。由于表層遭到很大的摩擦阻力，這個區(qū)域的單元體都處于三向壓應(yīng)力形狀，愈接近中心，三向緊縮程度愈劇烈，所以這區(qū)域的變形很小。 區(qū)域為大變形區(qū)，它是處于上、下兩個難變形錐體之間的部分外圍層除外。這部分遭到的接觸摩擦力的影響已較小，因此程度方向上遭到的壓應(yīng)力較小單元體主要在軸向力作用下產(chǎn)生很大的緊縮變形，徑向有較大的擴(kuò)展，由于難變形錐體的擠壓作用，還有向上、下彎曲的景象，這些變形的綜合，外形出現(xiàn)了鼓形。 區(qū)域是外側(cè)的筒形部分

3、，稱小變形區(qū)。它的外側(cè)是自在外表，端面摩擦影響又小，因此應(yīng)力形狀可看成近似單向緊縮，其變形不大。 3.2.2、鐓粗變形的端面變化 球面凸緣鐓粗工藝方案如以下圖所示 球面凸緣鐓粗工藝方案如以下圖所示 針對以上分析，在二序的成形中上端面需預(yù)制出一定的球面，使其在三序成形時，金屬在向徑向擴(kuò)展時一直堅持一弧面，最終與三序上模球面相吻合。在二序毛坯設(shè)計中應(yīng)留意上端面直徑的大小，過大，會呵斥端面尺寸增長過快，使金屬還未來得及充溢球面頂部就被鐓粗緊縮，致使球面充不滿；過小，會呵斥在二序成形中，由于球面變形程度較大，致使外圓鐓粗，球面端面懸空，無法得到再一次鐓平，端面留有切斷裂紋，此裂紋會在下序變形中滑移到球

4、面上。3.3、中間工位毛坯設(shè)計、中間工位毛坯設(shè)計 中間工位毛坯是擠壓前半廢品，主要進(jìn)展資料體積和變形量的分配，為廢品擠壓外形及尺寸等方面的預(yù)備任務(wù)。3.3.1、中間毛坯設(shè)計應(yīng)留意以下問題、中間毛坯設(shè)計應(yīng)留意以下問題 1最大限制滿足擠壓件的質(zhì)量要求； 2應(yīng)保證充溢難以擠壓到位的部分外形； 3防止毛坯呈懸空形狀，增設(shè)中間變形； 4中間毛坯錐形的錐度應(yīng)大于擠壓件相應(yīng)處的錐角，這樣便于錐角毛坯放入凹模，確保擠壓過程不致出現(xiàn)多余金屬。3.3.2、各毛坯間的尺寸配合、各毛坯間的尺寸配合 a、徑向尺寸的配合關(guān)系確定徑向尺寸配合關(guān)系的原那么是：要使毛坯可以自在放入下道的模腔內(nèi)。在確定各道毛坯尺寸時，應(yīng)從廢品開

5、場反過來進(jìn)展推算。 b、軸向尺寸的配合關(guān)系思索到成形時，將有部分金屬進(jìn)入模腔內(nèi)，使軸向尺寸添加一高度H。 c、其它尺寸的配合關(guān)系為防止金屬滯流，中間毛坯的過渡部位應(yīng)設(shè)計為錐形。3.4、原資料要求、原資料要求 原資料選用冷拉圓鋼，由于采用多工位成形，無法進(jìn)展中間處置，為便于成形，因此需求嚴(yán)厲規(guī)定原資料的技術(shù)要求。 其要求為： a. 資料外表應(yīng)光滑，干凈，不允許有任何的裂紋、氣泡、折疊、皺皮、夾雜和發(fā)紋存在； b. 磷化膜均勻、致密，結(jié)合結(jié)實，厚度在814m，外表不得有拉毛、銹蝕等缺陷； c. 硬度不大于HB160，珠光體級別不小于5級；3.5、資料體積計算、資料體積計算 運用制圖軟件Autoca

6、d進(jìn)展準(zhǔn)確的1:1繪制第五工位毛坯立體圖，經(jīng)過工具欄查詢可知體積，當(dāng)然也可分為幾個簡單的立體外形進(jìn)展組合計算，得到體積，但運用制圖軟件可以更快捷、準(zhǔn)確，同時可對各部分體積進(jìn)展調(diào)整、編輯，合理設(shè)計毛坯尺寸。4、 成形力計算成形力計算 4.1、剪切力的計算 根據(jù)以上設(shè)計的毛坯預(yù)留間隙，選用ML20Cr，28.1資料。 剪切力P280KN ML20Cr，硬度160HB，由圖6-31注：查得 資料抗拉強(qiáng)度b550N/mm2 4.2、整形一序、鐓平二序力的計算： 整形力P830 KN 鐓平力P1055KN 鐓粗時的系數(shù)鐓粗時的系數(shù)C值值H1d1C2.4H10.8d1 C35注：注：圖圖6-32鐓粗時的系

7、數(shù)鐓粗時的系數(shù)C值值注：注：圖圖2.474.3、三、四序成形力的計算、三、四序成形力的計算 三序成形力 PFC均0.78535.3621.8595/10001075KN 四序成形力 PFC均0.78535.821.8595/10001082KN 4.4、正反復(fù)合擠壓力計算： 擠壓力PpF凸模23800.78518.682/1000660KN 總鐓鍛力P4980 KN， 10FF5、主要模具設(shè)計、主要模具設(shè)計 5.1、切料工位模具設(shè)計、切料工位模具設(shè)計 為保證切料質(zhì)量及提高模具運用壽命，切為保證切料質(zhì)量及提高模具運用壽命，切料方式采用套筒切料，割料模及切刀模均料方式采用套筒切料，割料模及切刀模均

8、采用硬質(zhì)合金采用硬質(zhì)合金YG20C資料制造，為防止料資料制造，為防止料彎而進(jìn)料不暢，將割料模入口處制出一定彎而進(jìn)料不暢，將割料模入口處制出一定的斜度的斜度 5.2、一、二、三、四工位模具設(shè)計、一、二、三、四工位模具設(shè)計 一、二、三、四工位單位成形力分別為1320 Mpa、1650 Mpa、1071 Mpa、1071 Mpa，必需采用多層次組合凹模構(gòu)造，為方便模具設(shè)計的規(guī)范化，一致采用三層組合凹模， 三層組合凹模的最正確設(shè)計方案是凹模與第一預(yù)應(yīng)力環(huán)及第二預(yù)應(yīng)力環(huán)同時屈服，而且要根據(jù)給定的凹模內(nèi)外徑尺寸來決議能使允許內(nèi)壓到達(dá)最大的預(yù)應(yīng)力環(huán)直徑及過盈量。6、光滑 為了降低成形時的單位成形力，提高零件

9、外表質(zhì)量，延伸模具運用壽命，必需對成形毛坯進(jìn)展合理的光滑處置。 對原資料外表采用磷酸鹽處置，經(jīng)過這樣處置的外表構(gòu)成一層多孔狀的薄膜，具有良好塑性，可包容一定量的光滑劑，同時采用高壓光滑油，在進(jìn)展穿孔擠壓時，由于四序毛坯的凹穴存在，構(gòu)成光滑劑的儲存窩，提供充分的光滑。1、螺母熱鐓機(jī)的優(yōu)點及缺陷1.1、螺母熱鐓機(jī)的優(yōu)點、螺母熱鐓機(jī)的優(yōu)點、原資料采用熱軋棒料，省去改拔、退火、磷化等資料改制工序；、原資料采用熱軋棒料，省去改拔、退火、磷化等資料改制工序；、因采用熱鐓加工，資料的變形量范圍大，對于不同規(guī)格的產(chǎn)品可、因采用熱鐓加工，資料的變形量范圍大，對于不同規(guī)格的產(chǎn)品可以選用同種規(guī)格的資料，大大降低原資

10、料的運用規(guī)格；以選用同種規(guī)格的資料，大大降低原資料的運用規(guī)格；采用熱鐓加工變形抗力較小，中間連皮可制得較冷成形薄，沖采用熱鐓加工變形抗力較小，中間連皮可制得較冷成形薄，沖孔廢料節(jié)省孔廢料節(jié)省20左右；較自動車加工原資料利用率提高左右；較自動車加工原資料利用率提高1.6倍；倍；、熱鐓機(jī)延續(xù)加工，減少冷擠中間退火、磷化等多次往返工序，相、熱鐓機(jī)延續(xù)加工，減少冷擠中間退火、磷化等多次往返工序，相對于冷擠分序及自動車加工消費效率提高對于冷擠分序及自動車加工消費效率提高58倍；倍；、可加工冷成形不能加工的外形復(fù)雜的產(chǎn)品；、可加工冷成形不能加工的外形復(fù)雜的產(chǎn)品；、同類產(chǎn)品熱鐓加工比冷鐓加工所需噸位要少、同

11、類產(chǎn)品熱鐓加工比冷鐓加工所需噸位要少1/3。1.2、螺母熱鐓機(jī)的缺陷、螺母熱鐓機(jī)的缺陷、與冷鐓工藝相比，對模具的機(jī)械性能要求較高，且壽命低；、與冷鐓工藝相比，對模具的機(jī)械性能要求較高，且壽命低；、由于資料經(jīng)過中頻加熱，對電能的耗費較大，加工環(huán)境較差；、由于資料經(jīng)過中頻加熱，對電能的耗費較大，加工環(huán)境較差；、設(shè)備投資本錢較大，外圍輔助設(shè)備復(fù)雜。、設(shè)備投資本錢較大，外圍輔助設(shè)備復(fù)雜。 熱鐓機(jī)分為主機(jī)及感應(yīng)加熱兩大部分組成，棒料由棒料冷端上料臺架的冷料存儲架自動進(jìn)入送料機(jī)構(gòu)，經(jīng)過棒料傳送安裝經(jīng)中頻感應(yīng)加熱爐加熱到設(shè)定溫度進(jìn)入熱鐓機(jī)成型，產(chǎn)品經(jīng)過切料、鐓扁、成形、沖孔等工序完成，設(shè)備采用雙滑塊安裝，將

12、鐓扁與成形、沖孔工序模面分開成90角，鐓扁后毛坯經(jīng)由具有一定落差的環(huán)行滑道進(jìn)入儲料區(qū)，然后采用夾鉗傳送到成形、沖孔工序，這樣的設(shè)計構(gòu)造，可以最大限制的去處加熱所產(chǎn)生的氧化皮，并防止其進(jìn)入成形模中，防止影響產(chǎn)質(zhì)量量及降低模具壽命。3.1、成形毛坯熱鍛件圖的設(shè)計、成形毛坯熱鍛件圖的設(shè)計 熱鍛件圖以冷鍛件圖為根據(jù)，但又有區(qū)別，思索到金屬冷縮景象，熱鍛件圖上的尺寸應(yīng)比冷鍛件圖的相應(yīng)尺寸有所增大。實際上加放收縮率后的尺寸按下式計算： Nn1+Z% 式中 N熱鍛件尺寸； n冷鍛件尺寸； Z終鍛溫度下鍛金屬收縮率，鋼普通為1.21.6 加放收縮率時還應(yīng)主要以下幾點： 、無坐標(biāo)中心的圓角半徑不放收縮率； 、薄

13、而寬、細(xì)而長的尺寸部位，因在熱鐓時冷卻快，收縮率應(yīng)適當(dāng)減小。3.2、體積計算 根據(jù)熱鍛件圖可知，V總V1+V2-V33.4、中間毛坯尺寸的設(shè)計 中間毛坯尺寸的計算，根據(jù)塑性變形資料體積不變原那么，。 在設(shè)計毛坯尺寸時需求特別留意以下幾點： C應(yīng)比B大512，經(jīng)鐓扁后以消除切料呵斥的外徑變形，否那么會影響產(chǎn)質(zhì)量量； 必需C/Dd1，防止鐓扁坯料經(jīng)滑道時翻轉(zhuǎn)，呵斥卡料。 如以上條件不滿足時，須調(diào)整資料直徑規(guī)格。4、熱鍛溫度的選擇 鋼在加熱的過程終須防止過熱及過燒景象的發(fā)生，經(jīng)過長期的消費實際和大量的實驗研討，現(xiàn)有鋼種的鍛造范圍均已確定，可從有關(guān)手冊查得。 。5、模具設(shè)計、模具設(shè)計 相對于冷鐓而言，

14、熱鐓模具的運用環(huán)境要惡劣的多，其需接受反復(fù)沖擊載荷和冷熱交變作用，因熱應(yīng)力而容易導(dǎo)致疲勞破裂；模腔外表遭到高溫金屬流動的作用而產(chǎn)生摩擦效應(yīng)，尤其是坯料外表的氧化皮未去除干凈的情況，摩擦作用更加劇烈，加速模腔外表的磨損，出現(xiàn)剝落景象。 熱鐓時，成形模受熱毛坯的影響，假設(shè)模腔外表溫度上升至400以上，將發(fā)生高溫回火景象，容易被壓塌和磨損。所以，在熱鐓時必需作適當(dāng)?shù)睦鋮s。除設(shè)備上已具有的冷卻管道外，在設(shè)計模具時，也必需思索冷卻水孔的設(shè)計。 成形尺寸先從實際上根據(jù)計算出的熱鍛件圖，然后再經(jīng)過消費實際重新確定、修復(fù)模具的成形尺寸，以保證產(chǎn)品精度。 上模采用組合方式，在消費過程中，上沖頭的由于受力及與坯料接觸等影響，其損壞較上沖?？?，采用此種設(shè)計方式，即可簡化模具加工難易程度，消除過度處的應(yīng)力集中，同時方便上沖頭的改換，降低模具綜合本錢。 成形凹模構(gòu)造同冷鐓模類似，其設(shè)計原那么也大致一樣，為防止應(yīng)力集中而產(chǎn)生開裂