铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺设计 - 图文

1、铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺设计 - 图文 重庆工商大学毕业设计说明书 1 前 言 冷挤压是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多用于中小型锻件规模生产中，与常规模锻工艺相比，可以节省材料30%-50%，节能40%-80%，而且能够提高锻件质量，改善作业环境。二战以后，冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车，摩托车，家用电器等行业得到了广泛的发展应用，而我国在冷挤压技术方面的起步很晚。 随着我国综合工业技术水平的进步以及市场竞争的日趋激烈，许多厂家认识到通

2、过冷挤压制造的产品在产量、质量和成本上占据很大的优势。目前我国已经能用冷挤压技术生产表壳、自行车飞轮、中轴、精锻齿轮等很多产品，而且技术水平已经达到国外同等水平。 冷挤压技术之所以能够在全世界得到如此广泛的发展与应用，是因为该技术给现有的铸造和锻造带来了很大的改善，节约材料成本和能源、改善生产环境，对于现在人们对能源和环境的要求的提高，冷挤压技术的特点正好符合这点，而且通过冷挤压生产的产品减少了很多后续加工，最多也是对表面进行一些简单的车削或磨削。而且生产冷挤压产品只需要更换模具就可以在一台机器上加工生产不同形状的产品了，这样就给生产节约了很多资金。虽然现在我国的冷挤压技术在某些方面与国外的水

3、平很接近了，但总体来说还是有很大的差距，比如产品缺陷、模具寿命过短、技术开发力量薄弱、能源消耗过高等等，这些都是我们现阶段应该解决的问题。 冷挤压技术的发展经历了漫长的历史过程。19世纪末，法、英、美、德等国家就开始用冷挤压法生产软质有色金属零部件。随后世界上几个发达国家相继对冷挤压进行研究和改进，使得冷挤压技术不断的成熟，由于这种加工方法的经济效益显著，不久，便在大批量生产的汽车和电器等工业部门中得到广泛的应用，现在已经成为一种重要的加工手段，遍及于各个工业部门。 在我过冷挤压技术的起步很慢，起初只是少数工厂用有色金属来加工挤压挤压牙膏管、线材和管材等。在xxxx年代开始了铜及其合金的冷挤压

4、，60年代开始黑色金属的冷挤压。近几年随着我国科技和工业的迅速发展，冷挤压技术也得到了迅猛发展，目前已能对铝、锡、银、纯铜、无氧铜、黄铜、锡青铜、锌及其合金、纯铝、防锈铝、锻铝、硬铝、镍、可伐合金、泊莫合金、低碳钢以及中碳钢等多种金属进行冷挤压。我国可以制造的冷挤压件及型材的品种也多种多 - 1 - 重庆工商大学毕业设计说明书 样化了。 在冷挤压技术的理论研究方面，国内不少高校和研究院所正在采用有限元等计算方法、数值模拟冷挤压成形全过程，以此来揭示冷挤压时金属流动规律及应变分布规律，这些工作都会对冷挤压技术的发展起着更大的推动作用。 综上所述，我国冷挤压技术的研究水平还是较高的，但发展速度较为

5、缓慢。其主要原因有：作为冷挤压零件最广泛应用领域的汽车工业尚不发达，汽车零部件生产厂点不集中，批量小，达不到规模经济生产；缺少专用冷挤压力机，用通用压力机代用又满足不了冷挤工艺的特殊要求；缺少冷挤压专用钢种，虽有标准件用冷镦钢，但品种少、规模小，不能满足较大零件的冷挤压的要求等。随着近年来我国汽车、摩托车工业的迅速发展，给冷挤压技术的应用带来了新的机遇。 随着科学的发展，对冷挤压技术产生了重大影响，具体地说就是计算机在工艺分析、模具设计、制造及工艺过程控制中的应用对冷挤压技术产生的影响。我国将进一步发展应用这门新技术。发展冷挤压技术主要应从以下几方面着手： 1.扩大冷挤压技术的应用范围，在一定

6、范围内，逐步代替铸、锻、拉深及切削加工； 2.提高冷挤压制件的精度和表面质量，生产出几何形状更复杂的制件； 3.扩大冷挤压用的原材料种类，研究更理想的表面处理与润滑方法； 4.进一步使用cad/cam和优化设计，提高和加快模具设计与制造，研制出更合理的模具结构； 5.寻找更适合于冷挤压用的模具材料及其热处理方法，以延长模具的使用寿命； 6.进一步发展温热挤压、等温挤压、静液挤压及高速挤压等新工艺技术的研究和应用； 7.研制适合于冷挤压的多功能的冷挤压机，使毛坯和制件能安全自动地进料与出件，以便进一步提高生产率。 通过这次对铝合金消音碗毛坯冷挤压成形工艺及模具设计，从中体会了很多冷挤压给加工带来

7、的很多改变，通过冷挤压生产的产品的尺寸精度较高、强度性能好、材料耗费少，生产效率比切屑交工高几倍，甚至几十倍，与锻造、铸造比较，可降低制造成本，而且易于实现自动化。更是体会到冷挤压这种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术在不久的将来会替代现在的切削加工、锻造、铸造和拉深工艺来制造机器零件的等技术。 - 2 - 重庆工商大学毕业设计说明书 2 冷挤压技术介绍 2.1 冷挤压加工的特点和缺点 2.1.1 冷挤压加工的特点 挤压加工有许多特点，主要表现在挤压变形过程中的应力应变状态、金属流动行为、产品的综合质量、生产的灵活性与多样性、生产效率与成本等方面。 冷挤压除了上述的共性优点外，冷挤压还具有

8、以下的优点： （1）挤压零件尺寸准确表面光洁 目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达89级，若采用理想的润滑处理的话，挤压出来的零件的表面仅次于精抛光表面。因此用冷挤压方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工，如磨削。 （2）节约原材料 冷挤压件材料利用率通常可以达到80以上，而用冷挤压时材料利用率提高到92。可见，采用冷挤压方法生产机械零件，可以节约大量钢材和有色金属材料。 （3）生产率高 用冷挤压方法生产机械零件的效率是非常高的，特别是生产批量大的零件，用冷挤压方法生产可比切削加工提高几倍、几十倍、甚至几百倍。 （4）可加工形状复杂的零件 如异形截面、内齿、异形孔及盲孔等，这些零

9、件采用其它加工法难以完成，用冷挤压加工却十分方便。 （5）冷挤压件强度高、刚性好而重量轻 由于冷挤压采用金属材料冷变形的冷作强化特性，即挤压过程中金属毛坯处于三向压应力状态，变形后材料组织致密、且具有连续的纤维流向，因而制件的强度有较大提高。这样就可用低强度材料代替高强度材料。 2.1.2 冷挤压加工的缺点 由于冷挤压的变形抗力高，所以也就导致了冷挤压以下的几个缺点： （1）模具易磨损，易破坏，因此要求模具材料要好 为了延长模具寿命除了要在选择模具材料上下功夫外，也可以提高模具的承受能力，如采用多层的预应力组合凹模，同时尽力降低冷挤压材料的变形抗力。 （2）对挤压设备要求较高，吨位大 除了要求

10、挤压设备应有较大的强度和较好的刚度外，还要求设备具有良好的精度并具有可靠的保险装置。 （3）对所加工的原材料要求高 冷挤压件一般在挤压后都不进行精加工，所以必须选用精度高的坯料，挤压后需要加工的零件须选用易切削材料。冷挤压后要进行淬火的零件须选用淬透性好的材料。材料的这些性质和他的冷挤工艺性往往是相反的，因此需要我们研制适合冷挤压的新材料，来满足两个方面的要求。 - 3 - 重庆工商大学毕业设计说明书 （4）挤压前毛坯处理复杂 毛坯往往要进行软化退火和表面鳞化皂化等润滑处理。润滑对冷挤压来说是非常重要的，目前常用的润滑方法是鳞化皂化法，但这种方法工序多，周期长，易污染，所以我们要研发出新的润滑

11、方法。 （5）工艺流程设计技术水准较高，研发过程周期长，投入大。 2.2 冷挤压加工的分类和方法 2.2.1 冷挤压加工的分类 冷挤压的分类有很多种： 按毛坯材料种类分类：有色金属挤压、黑色金属挤压； 按加工对象的属性分类：一次塑性加工的挤压、二次塑性加工的挤压； 按挤压毛坯和工件形状分类：棒料挤压、管材挤压、杯形件挤压、杆-杆挤压、杯-杯挤压、杯-杆挤压、扁平齿形挤压等。 按挤压时金属坯料流动方向与凸模运动方向之间的关系分类：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压、减径挤压、斜向挤压、镦挤法。 2.2.2 冷挤压加工的常见方法 在这里主要介绍下按挤压时金属坯料流动方向与凸模运动方向之间关系的分类

12、，这些也是冷挤压中常见的冷挤压方法： （1）正挤压 挤压时，金属流动方向与凸模的运动方向相同。正挤压又分为实心件正挤压（图1a）和空心件正挤压（图1b）。正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件。挤压件的断面形状既可以是圆形也可以是非圆形。 a）实心件正挤压 b）空心件正挤压 图1 正挤压 （2）反挤压 挤压时金属坯料的流动方向与凸模的运动方向相反，见图2。反挤压适用于制造断面是圆形、方形、长方形、“山”形、多层圆形、多格盒形等空心件。 - 4 - 重庆工商大学毕业设计说明书 图2 反挤压 （3）复合挤压 一部分金属坯料的挤出方向与凸模的运动方向相同，另一部分金属坯料的挤出方向与凸模的运动方向相反，可以说是正挤压和反挤压的复合，见图3。复合挤压法适用于制造断面是圆形、方形、六角形、齿形等的双杯类（图3a）、杯杆类（图3b）或杆杆类（图3c）挤压件，也可以是等断面的不对称挤压件。 a）双杯类 b）杯 杆类 c）杆 杆类 图3 复合挤压 以上三种冷挤压方法是挤压工艺中应用最广的，变形方式也是最基本的。他们的共同特点是：金属流动方向都与凸模轴线平行，因此又统称为轴向挤压法。冷挤压方法还包括减径挤压、径向挤压、镦挤和斜向挤压等。 在这次设计中，采用的是反挤压，在这里就分析下反挤压变形的流动分析。用实心坯料反挤压杯形件时，挤压变形