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1、冷檄挤六角螺母工艺分析及计算三一一七厂邓纶顺冷墩挤螺母是一 种先进的工 艺方 法。其特点是:材料消耗小;零件 强 度、光度、精度高;专业化冷压加工,生产 效率 高。我厂采用这 种工 艺方 法生 产 螺母已有十多年历史,生产螺母近五千万件。通 过生 产实践和技术攻关积累了一些 资 料,现曾、结如 下,工艺流程如 图1所示。切断干一十一盛球一徽挤一冲孔一攻丝 毋画一 目一凰一z一一.了、一一入一一一丫琳之冷像 机冲床 上二一位自动 火具自动攻丝曲口1墩制螺母工艺流程在以上 工序 中,墩球、墩挤六 方、冲孔 属塑性 变形,攻丝属切削加工,木文 着 重阐述墩球、墩挤六方、冲孔这 三道工序 的工 艺问题
2、。一、墩 球1.本工 序的作用:(1)切断 后的 丝料,通过墩 制来校正,并完成一定 程度的变形 量,以减少墩挤六 方坯工序 的变形量,提 高六 方坯 的光度和精度。(2)为下 工序的六方坯所要求的外侧角,提供二个锥面。.2.墩球的 变 形 分析:由图2所 示,当切断的毛料进 入 模 腔 中时,t 材料二端边缘首先接触模腔锥面,使材 料受力,沿 着 阻力最小的航空工艺技术姐球开始傲球完成 h a-图2呀敦球示意阂径 向流动;二 模 中间的材 料,因墩粗而 径向流动,推动外 圈材料径 向移动,当材料接触模壁时 则受 阻,而 使部分材料作 轴向 流动、同时材料二端部因受挤而 沿斜面 流 动至模腔端
3、面,此时毛料在三 向压应 力作用下墩成球坯。由以上变 形分析可知:(1)毛坯在封闭模腔内基本是处于三向压应力状态下 变形 的,因而能充分 发挥材料的塑性,所以在一般情况下,不会扩大材料已有的裂纹。(2)球的锥而 是 由毛料接近切断 面边缘的端部和柱面 转移而 形成 的,因而切断 面 的毛刺和夹层会被压入 球坯锥 而而掩盖起来,直 到墩挤六 方工序的坯件中才能显露 出来。(3)由于二 模面之间的 间隙存在,不 可能完全 靠紧,因而操作调整 时便不能使毛料过于充满 模腔,否则将因切断 的毛料本身的不正而使球坯 出现毛边 或毛刺。因此必须正视如下问题:计算的球坯必须 通过试墩挤 验证。切料形成的毛料
4、椭圆,不可 能在墩制中完全消除,球坯 柱面 应充许一定程度的椭圆度;球坯锥 面和柱 面交 接处存在一定的圆弧 面,不同的材料充满模腔 的程度和材料内部结构被压紧程度是不 同的,软料比硬料的球坯尺 寸要稍大些。因此墩出的球坯和计算的球坯存在差异,从而造 成球坯 尺寸合格而体积不 等的情况。为此,理论 计算的球坯尺 寸在 首批试生产中必须通过墩挤六方坯 来验证。球坯不但 要 规定尺 寸,而且要规定 单位 重量,并自.以重量为主来控制球坯体积。(4)重视毛料切断质量 问题由于球坯 的毛料短而粗,切断时难于使二端面平 行,加上送料时不能很好地 夹 紧送正,若只靠成形时校正过来是困难的。为此,除采用特种
5、刀盖夹料外,还必须特别 注意切断间隙的一一一一一一勺勺 一口口口口口图3球坯形状尺寸二二二二二二 框框框牵牵又又又岁、一一卢卢溉溉调整,切刀 刃口锋利和 刀盖的修配。3.球坯尺 寸形状 的设计:D提S。一(0.1一0.15)S。为六 方毛坯公 称尺 寸。单 位:毫米。a二100”d=d,+(0.20.3)d,为攻 丝前孔 径。单位:毫米11=0.43(D一d)(毫米) 二一1.27三气碧竺(毫米)式中Vs为未冲孔 的六 方坯体积。Vz为图3中球坯一端锥台体积。4.毛料长度H和毛料直径d。的确定:方法:先按下表尺寸假定d。,再根据球坯体积算出H,然后按H/ d。=1一1.5验算。假定d。的参考值
6、:假定d。应考虑:d。大则球坯变形程度小,但切断造成 的二端 面不平 行度和椭圆度大,其切断面痕迹难以墩得光洁 平整,从而造成球坯不正和光度差;d。小则球坯变形 程度大,墩制时易纵弯曲,使球坯歪扭不正。二、徽挤六方. (一)墩挤变形分析:当上冲头接触球坯逐渐 下压时,靠近冲头型面部分的材料,因擦摩力而处于粘 滞状态 难以变形,中间部分 的材料首先被墩粗 变形沿径向流动,逐渐 向外扩 展变形区。径 向流 动的材料推动较外圈材料移 动到接触阴模面,使材料图4冷墩挤变形示意图径 向流 动受阻,迫使其轴向流动,以反挤压形式变形,此时球坯锥而部分 的材料向上、下冲头的平端面 转移,贴靠冲头 平端面,直至
7、处于粘 滞状态而难以流动为止。其余材料则在墩粗挤压复合作用 下,沿 阻力最小的空隙 流动使模腔充满,形成 六方坯件。由此一 可知:六 方坏件主要是以墩粗挤压复 合方 式成 形的。几点结论:(1)由于是以墩粗 为主的墩粗挤压复合形式 成形 的,材料基本是处于三 向压力作用 下变形的。所以能充分发挥材 料 的塑性不会扩大材料原有裂 纹。(2)墩粗变形 的结果,零件组织 紧 密,强度高,变形抗力大。(3)外倒角部分 的材料,处于拉 应力作用下,但由于该处变形量很小,不会在 该处产生新裂 纹,出现的裂纹 也只是 暴露材料或球坯内原有的夹 杂和裂 纹而已。(4)六方坯 是借助上冲头的 作用力P和下冲头的
8、反作用力P产变形 而 成 的。由于P=P产,所以六方坯二端面 变形 量一致、二 外倒角差不多。当下冲头被墩粗卡紧 时,则P 年P产,因而 二外 倒角便不等,而 达不 到零件要求。(5)上、下冲头型 面偏 或上冲头与阴模对偏,或 上、下冲头 与阴模 配 合间 隙大时,则变形不均匀,从而使六方坯 二 端面不 平 行,内窝与S边,上下窝不 同心。(二)六方坯件的工 艺设计:航空工艺技术设 计重 点在于 确定 窝孔尺寸和S边尺寸,设计时必须在了解各部分尺寸的作用基 础上,权衡利弊,合理处置。1.窝孔尺寸的作用及其i 变计:窝孔形状如图5所示。(1)第一锥窝的d、hz :d、1,是 螺孔 的倒角,是冲孔
9、的定 位 基准,同时可避免冲孔和攻丝的毛刺突出螺 母支承而。按标准规 定:d和螺纹外径 相等。墩 制螺母若按此规 定,冲孔是 无法 进行 的。由图5、6可知:锥台窝的d、d,、日是和冲孔 阴模 型而的d尸、d:产、日,对应 相等的。d、日的大小决定了冲孔 阴模 尖刃型 面厚度t和高度h,t大则冲模 强度好,但螺母支 承面小。当d、d:一定时,日小则11高、冲 孔定 位好,但模日日日日日日日日日 dZ- - - - -l l l l l l ll l l l l 1 1 1 1 1 1 1,! ! ! ! !扁扁扁华华华图5六方坯件形状图/ / / / / / / 火火 l l l 洲洲 厂厂厂
10、厂厂厂厂 尸尸尸产产 l l l l l, , ,图6冲孔阴模图具刃壁薄,强度低。为 此要 综合考虑决定。d=螺纹外径十(0.5一0.6)(毫米)式中常数选择:毛 M4选0.5,MS选0.6。h,按日=10 6“换算(2)a锥窝的作用 与 没计:a锥的作用是:墩挤六方坯时锥顶是变形中心;冲孔 时和冲孔 冲头锥 顶配 合定 冲孔巾心;墩挤变形 时有利于加 速变形使六方坯棱角饱满;冲孔时锥面 和冲头配合给切断面以侧压力,增 加切断面塑性,使 孔壁光 洁。由于a大小影 响整个锥窝高H:大小,H,大则 上、下冲间底料薄,墩挤变形抗力大,易损坏冲头;夹钳送料时会使球坯在 夹钳中翻滚。a小则冲孔航空工艺技
11、术时切断而的侧J杖力大,使六方 坯S边 尺 寸 胀大。实践 表明:a=巧0 o(3)第二 台窝孔h。的作用与 设计:对较厚螺母H一ZH:o.3d,其 锥窝要考虑设置hZ。其作 用是在墩挤六 方坯时可 增 强材料的流动使六方 棱边饱 满,冲孔时引 导冲头冲入,同时减小,冲切断而,这样既可减 少S边冲孔 胀大量,又可 提高冲头寿命。但另 一 方而,h:大,不但 使墩挤六方坯时 因底料薄,变形抗力大影响六方冲头寿命,而且由于下冲锥台高,突 出六 方阴模而,送料时造成 球坯在夹钳中翻滚,墩挤后六方坯卡在 下冲 头上,而使夹钳难以将坯件带走到冲孔工位。h:=(0.190.2)H一h,(毫米)2.六 方坯
12、件S边尺寸的设计:考虑 到i中孔时S边胀大,对( MS的六 方螺 母S(S。一0.1 6(毫米)式 中S为六 方坯件公 称尺寸S。为零件的公称尺寸(三)六方坯体积计算:V=V,一2(V:一0.0 02253)(毫米)式中V,为螺母六棱柱体积V:为坯件窝孔体积S为螺母坯件尺寸。三、冲孔:1.冲孔 工艺 分析:普通冲裁时,冲切断 面如 图7所示。其剪棍 今挤一 橄交交交l沪、省省省省省省省省省省省省省省省省警警警叼!l l l ll l l l.,!.!.1 1 1 升升升升O几几p二, - - -I I I I I. . .厂厂厂厂厂陈陈陈陈陈陈陈日日日厂厂厂图7普通冲裁面示意图图8冲孔开始位置
13、下转第2 4页)波,wy,稳压后,得到22一2 4伏的稳定直流电压。经R3、T4。 。之低阻,灵敏继 电 器Jl之常 闭触点Jl工、R,向C,充电,当C,两 端的电压达 到UJT,峰值 电压时,UJT:导通。电容器Cl通过UJT,之e一b,和脉冲变压器B,主圈放 电,电流突然增大,瞬 时放电 完 毕,U JT,关闭。在B:主 圈得到一系列 脉冲电 压,在B,付圈也感应 出一串脉冲电压,触 发 可 控硅SCR,导通,接通 了J,的线 圈电路,其 常 闭触点J工1断开C,的充电回路。同时Jl的常开触点J,d闭合,将图2中RZ:、W,4短 接,CS的充电速度加快,使弧焊机输 出电压 升高,负载电流处
14、于峰 值,此 时J,:闭合为电路转换做好 准备。当工件熔透,光 电管l:受 到弧光照射 时,内阻急剧下降,使由运放组成 的电压比较器输出端 电位升 高,T:集电极 电位下降,控 制TZ内阻急剧下降,2 4 伏直 流电经R,。、TZ。之低阻、 R:2、J工 :向C:充电。当CZ两端电压达到峰 值时,U JTZ导通,从而触发可 控 硅SC RZ导 通,S CR:的导通又接通了灵敏继电器J:的线圈 电路。其常 闭触点JZ 。断 开,使SCR截止,从而断 开了JI的线圈 电路,J;复位,其 常开触点J,。断开。于是R28、wl 与w:串联,电路 的RC时间常数增大,使弧焊机输出 电压突然大幅 度下降,
15、致 使负载电流降为基植。与此 同时J:的常闭触点J:断 开了J:的线圈电路,使JZ复位。于是周而复始。4.基 值收 弧实验证明,在 收弧段使脉冲电流处于 基值,可以显著提高 搭接段 的质 量,因此,必须在电流 衰减的同时,使脉冲电流处于基值。如果在电流处于峰值对衰减(如 图6所示),则由图5可知,当J断开后,JI的常开触点J:。断开,使图2中uJT;射极回路 的充 电时间 常数变大,使弧焊机的激 磁 电压下 降,弧焊机的输出端电压也下降,使焊接电流降到基值。这样 就实现了基值 收弧,达到改善搭接 段质 量的目的,实际 的焊接电流波形如图7。罕罕罕本监控器在焊接不同规格的零件时,w7可 依具体情
16、况调节,规范参数依然使用 交大的“熔透适 应控 制器”的数据,这 里不再赘述。心布之心;月、七分心多奋心;、今会,多矛心补之,令 迁汽、,七令七布色 扁、心矛心鉴布卜巴分台布,亡汽、之令图6将出现搭接段熔透高度超差的问题。在 图5中设置了常 闭触点J就是 在 电流衰减时 断开 的。(上接第3 1页)断 面 由纯剪切 形成,光洁平直。撕裂面是由于冲切过程中材料内部受到拉 应力和弯曲应力复合作用而形成,粗糙不平且有斜度。撕裂面在攻 丝时会造成 丝扣不完整,断扣 及条状 毛刺等缺 陷。攻 丝前的孔 应要求一 切断 面垂直、光洁 平整。这样用普通冲裁冲孔是不 行的。螺母冲孔采用 的是对向剪切性质的冲孔方法。其特点:采用小间隙(0.0 1一0.0 3 毫米),以获得类 似对向剪切的效果。采用尖刃口阴模,既减小冲孔力又可使冲孔时获得良好的定位 基准。 冲头顶端带尖锥面,一 方面用其定准冲孔 中心,另一方面锥 顶 面给冲 切面以侧压力,使其增 加冲切面 塑性,使冲
