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1、机械工程学院毕业设计（论文）题 目： 钎套温挤压模具设计 专 业： 机电技术教育 班 级： 机电103 姓 名： 李龙亮 学 号： 1664100312 指导教师： 魏宝丽 日 期： 2014-5-30 目录1、前言32温挤压工艺简介32.1温度范围42.2温挤压工艺的优点42.3温挤压工艺的缺点53挤压的基本方法53.1正向挤压法53.2反向挤压法63.3复合挤压法64温挤压件的工艺方案64.1钎套材料的选择74.2钎套形状设计74.2.1挤压件的形状设计原则74.3下料94.4镦粗104.5温挤压前润滑104.6温挤压温度的确定及毛坯的加热115温挤压成型135.2温挤压压力135.2.1
2、影响温挤压压力的因素135.2.2温挤压压力的计算145.2.3反挤压压力计算146温挤压模具设计146.1模具材料的要求及选用146.2 模具结构156.3工作零件的设计166.3.1反挤压凸模166.3.2反挤压凸模尺寸参数设计176.3.3反挤压凸模防止失稳措施186.3.4反挤压凹模196.3.5组合凹模尺寸计算216.3.6组合凹模的压合工艺226.3.7顶杆设计237卸件和顶出装置设计247.1卸件装置257.2顶出装置258导向装置设计268.1导向方法268.2导柱导套导向装置268.2.1导柱导套布置形式268.2.2导柱导套紧固方法269模架的选择2710压力垫板设计281
3、0.1压力垫板的作用2810.2压力垫板的设计计算2811凸模和凹模的紧固方法28结论30参考文献31致 谢3328 钎套温挤压模具设计摘要：以凿岩工具中的配套件“钎套”为例进行温挤压工艺研究,并据此设计出了成形模具，经实际生产证明所做的工艺理论分析正确可行,选用的工艺参数温度、压力正确。采用组合式凹模结构可显著提高使用寿命，模具设计合理。关键词：钎套、温挤压、模具设计1 前言现代工业迅猛的发展使挤压提到了圩广泛的应用，对挤压模具的设计与制造要求越来越高。由于挤压是挤压生产的主要工艺装备，所以其设计是否合理对挤压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益都有很大的影响。因此提高挤压模具的设计水
4、平和挤压模具的各项技术指标，对现代工业的发展是十分必要的1 挤压工艺广泛应用于机械、汽车、五金制品等行业中。挤压是将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和速度作用下迫使金属从模腔中挤出，从而获得达到或接近成品零件的形状、尺寸及一定力学性能的挤压件。它是在传统的金属塑性加工基础上发展起来的一项新技术。温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发展起来的一种少无切削新工艺，是产品零件加工中的重要手段之一，与其他制造工艺(如切削加工、铸造、锻造)相比它具有优质、高产、低消耗、低成本等优点。 在挤压过程中金属材料在三向不等的压应力作用下挤压后金属材料的晶粒组织会更加细小而密实金属流线不被切断而是沿着
5、挤压件轮廓连续分布 从而提高了零件的综合机械性能。 钎套是凿岩工具中的配件，其结构见图1，材料为T10碳素工具钢。从零件的结构工艺上看，其内部孔的结构非常复杂变形程度较大，故采用变形抗力较小的温挤压塑性成形工艺进行成形。这样即保证了零件的质量和强度，又减化了软化退火热处理工序，压力机吨位也较小，具有较好的技术经济效2。2温挤压工艺简介 温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发展起来的一种少无切削在室温以上、再结晶温度以下某一温度范围内进行的一种挤压。也有人认为，变形前将坯料加热主，变形后挤压材料只要具有加工硬化现象，在这样条件下的挤压成形均可称为温挤压。新工艺是产品零件加工中的重要手段之
6、一与其他低成本等优点。一般指的是金属材料在挤压过程中金属材料在三向不等的压应力作用下挤压后金属材料的晶粒组织会更加细而密实金属流线不被切断而是沿着挤压件轮廓连续分布 从而提高了零件的综合机械性能152.1温度范围 温挤压将坯料加热到比热挤压时低的适当温度(金属再结晶温度以下)进行挤压。一般钢材温挤压的温度范围是高于室温而低于750850的，对铝及铝合金是从室温以上到达350以下，对铜及铜合金是从室温以上到达50以下12。2.2温挤压工艺的优点 温挤压是在冷挤压和热挤压的基础上发展起来的一种少无切削塑性成形工艺，它具有优质、高效、耗能少等优点。温挤压的变形温度一般是在室温以上再结晶温度以下的温度
7、范围内。它在一定程度上兼备了冷挤压与热挤压的优点，同时也减少了它们各自的缺点。这是因为温挤压是将坯料加热到某一温度进行加工，坯料的变形力比冷锻小，成形比冷锻容易。可以采用比冷锻大的变形量，从而减少工序数目，减少模具费用和压力机吨位。还可采用刚性不很大的通用设备，模具寿命也比冷挤压模具要高很多。另一方面，与热挤压相比，由于其加热温度低，氧化脱碳减轻，产品尺寸公差等级较高，产品的力学性能也较高。温挤压将坯料加热到比热挤压低的，某个适当的温度进行挤压，一般不需要进行坯料预先软化退火和工序之间的退火，也可以不进行表面之间的磷化处理。 (1)由于被挤压后金属坯料的变形抗力比冷挤压时要小（温挤压的温度在7
8、50850时，材料的屈服应力大约降低成1/3）,因此可以显著减小挤压时模具所受有压力；并可用于挤压难加工材料；显著提高材料挤压变形程度，因此可以减少工序和中间处理次数。（2）坯料的变形抗力减小使得成形压力的吨位也可以减小，如果控制合理，模具的寿命也比冷挤压时要高。（3）温挤压坯料在较低的温度范围内加热，使氧化，加热、脱碳大大减轻，所以产品的尺寸精度较高，表面粗糙度值降低。温挤压件的力学性能比退火时要高。如果在低温范围内挤压，产品的力学性能与冷挤压件的差别不大。 (4)在较高温度（650800）进行温挤压时，材料不需要软化退火和各工艺之间的退火，也没需要进行表面的磷化处理，可以减少许多的工序（磷
9、化，退火等），更便于组织连续生产。 (5)温挤压成形比冷挤压更容易，可以采用大量的变形，从而减少工序的数目使模具费用大为减少，特别是在制造工序复杂的非轴对称的异形零件时，温挤压的优势更加突出。（6）温挤压主要适用以下几种情况。a、用冷挤压对高合金钢、高强度钢进行加工有困难时。b、一般材料变形尺寸或零件尺寸较大，以致冷挤压时现有设备能力不足时。c、打算组织连续生产时。d、形状复杂或者为了改善产品综合力学性能时而不宜采用冷挤压变形时（7）温挤压主要适用的材料a、变形时硬化剧烈或者变形抗力不高的不锈钢、高碳合金钢、轴承钢和不锈钢等。b、在室温下难加工的材料，不锈蚀钢和一些铬含量高的钢、耐热钢合金、镁
10、及镁合金、钛及钛合金等。c、冷变形时塑性差，容易开裂的某些铝合金、铜合金、钛合金材料。d、冷态难加工而热态易氧化，吸气的材料，如钛，钼，铬等。2.3 温挤压工艺的缺点温挤压与冷挤压相比，需要增加加热装置，产品尺寸精度与表面粗糙度虽与冷挤压相近，但总不免稍差一些由于坯料需要加热，使劳动条件较冷挤压差一些。温挤温度难以控制。温度过高，超出再结晶温度，影响产品的机械性能；温度过低，既会影响成形，又加大了挤压力。温挤润滑剂至今还未完全解决，这就影响了温挤技术的大力推广。3 挤压的基本方法根据挤压时金属流动方向与挤压轴运动方向之间的关系，常见的挤压方法有：3.1 正向挤压法正向挤压是挤压生产中应用最广泛
11、的一种方法，主要特点是挤压时金属的流动方向与挤压轴的运动方向一致。在挤压过程中挤压筒固定不动，锭坯在挤压轴压力的作用下沿着挤压筒内壁向前移动，使得锭坯表面与挤压筒内壁发生激烈的摩擦并引起锭坯的温度升高。正向挤压又分为实心件正向挤压和空心件正向挤压，空心件正向挤压又分为固定针空心挤压和随动针空心挤压。 正向挤压生产的特点是：制品的尺寸范围广，灵活性大，自动化简单，投资费用少，易分离残料；但由于挤压过程中锭坯表面与挤压筒内壁的激烈摩擦，从而使挤压力损失 ，同时，摩擦产生的温度使锭坯的温度不均匀，导致金属流动不均匀。为避免由于流动不匀造成制品产生裂纹等缺陷必须降低挤压速度，从而导致生产效率降低，挤压
12、残料较厚。3.2反向挤压法 反向挤压法是针对正向挤压法在挤压过程中锭坯表面与挤压筒内壁发生激烈摩擦的情况出现的另一种挤压方法。主要特点是：挤压时金属的流动方向与挤压轴的运动方向相反，使挤压过程中的锭坯表面与挤压筒内壁之间无相对运动，改变了金属在挤压筒内流动的力学条件，减小了所需的挤压力，降低了变形的不均匀性。常见的反向挤压法有带堵头反向挤压和双挤压轴反向挤压两种，如图c 和图d所示。 反向挤压生产的特点是：可减小总挤压力的，适用于硬合金挤压生产，金属的流动性较好，从而使挤压制品的组织和性能均匀，但由于受到挤压轴、挤压模的限制，使挤压制品的表面质量欠佳，而且对锭坯表面质量要求严格，分离残料困难。
13、由于受到设备条件及分离残料困难等因素的限制，因而使其在工业生产中的运用受到很大限制，但近年来随着生产技术的发展和设备结构的改进，在实际生产中反向挤压又有新的发展。3.3复合挤压法复合挤压法将正向挤压法和反向挤压法的特点结合起来，生产断面形状为圆形、方形、六角形、齿形、花瓣形的双杯类、杯杆类和杆杆类挤压件，也可以制造等断面的不对称挤压件。复合挤压法是在挤压时使锭坯的一部分金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同，而另一部分金属的流动方向与挤压轴的运动方向相反，如图 所基于以上各挤压法的特点以及钎套的结构，在此选用反挤压法来对钎套进行塑性成形17。4 温挤压件的工艺方案挤压件的工艺性对挤压的质量、模具
14、的寿命和生产效率影响很大。挤压件的外形多是轴对称形状，设计挤压零件时应根据其挤压变形的规律，对产品零件图进行适当的修改，使之成为具有良好挤压工艺性的适合挤压加工的零件。温挤压件是适合挤压成形的零件，应依据产品零件图，考虑依据产品零件图，考虑压力工艺和机加工工艺的要求进行设计6。4.1钎套材料的选择钎套是凿岩工具中的配件，其材料为T10碳素工具钢。T10碳素工具钢，强度及耐磨性均较T8和T9高,但热硬性低，淬透性不高且淬火变形大，晶粒细,在淬火加热时不易过热,仍能保持细晶粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以耐磨性高,用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。4.2钎套形状设计挤压件的工艺性对挤压件的质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。4.2.1挤压件的形状设计原则1挤压工件横断面尽可能保持对称，侧面应保持平直，不得有凸出或凹进的形状。2反挤压或复合挤压时底部厚度不应小于壁厚。在内孔底面制成斜面，以利于金属流动并降低挤压力。3挤压过度的截面应避免尖角，因为尖角处金属流动困难，阻力升高，模具转角处容易磨损和开裂。在允许和情况下尽量将尖角改为圆角，以利于金属流动。4多次挤压时要合理分配悉听各次的变形量，
