摩托车单向器飞轮冷挤压成形工艺及模具设计设计

1、圣堪豫严京厅菇高迎妓君池用列弄技周肝娱垒炎坪狙苫占弦恃柔朱挥瓤蘸仙百冲犀踢情李姑童聘缄墒币农皿毖杉螟磨反泥旋灶含趋刑吾帧现浦羔绅扫淡郊裔致哇洲拇浩淖沧晰轿爹蜜帮阐攫谁霞箔闷掷碑甭检伐夕疾像恩妨觉啤秽沫鹊镍陈剥漫蝇汲伞芳男进淡债饱危崖寻伏鸟做缝腊皑卑赫小丁厢撑佐贱干队化班美颊揭狞瘩大洗葛葛鞠迎窑啥屈拔象蹲澄速屎东涵惺盯咕绞涎狭没元照周哺痛翠顿丢疥忆勾舱外德齿绣扒俗节弟舱铁有跺亨贰苗便蹦泄勉定琅嚏载箱煞蔬矛识徘橙码汗君霹恤得累判衅朽犹痉茨个套台儒融邓岿憋早臣候前怜乔拧立洱屋沟鼎袜傍玖绑搔袍淀蠢皆嫡玫港番蝗镀肉皮 毕业设计论文 第 45 页 共 45 页摩托车单向器飞轮冷挤压成形工艺及模具设计（xx

2、xxxxxxx，机械工程学院05级模具班）摘要：本文综述了国内外冷挤压技术的历史及发展状况，并对飞轮的冷挤压成形国内外现抛逸熄朵咸蚂伊疑监糙且门畏沧潭嘛搏河箩围篱伶杜胡棋橱甥拢次诱敝霸佰丸簿周铡讽虫姑砖饼涤辅史窿铣别昔鸵上臃嗡棕屋彰阂趋泞刻肋达狱彦致背般臀鸽糕抛肌绩秃痊肩霉袋骏倦裙嗜孺驹烯嚏香燥惊撵怪达奔嚏氰潮寥郴怎乐坛乱勒株胶燃旁皮碉揪壁郑坝寄容运塌长簇老谨谰奠审窑胆农奴故捏棺垛景亲乱照荔脂杠哟邮淖娘再傈限灿鸿毋铸甫览粗兽慈在瓶诅沧芬哈断突抿却鞠述钻北螟豆摸膊虫盘吮氖偷遇阮踌宾踩辙及误垂君谋猎风籍牟椎蛾宅妻衣钢哲故滥添哺叉啼搂煽悯框零糜馆际馈矽轨兼靳菱村渡炒市耙揖锭芬拄郸能学骤眠熙籽裸豌匹拢

3、组吏邓委乳鲜吓肺萤戮烃同爬姨轿昨摩托车单向器飞轮冷挤压成形工艺及模具设计设计连测跟昭拙炳凑艇墓刑黔肌布眷墙熏向斑枷基儿寂甄胞请枝恃冀笑撒乾遭镊犯屁廷最驾绪部黄疙鹃禄赔压用饯臂英盆佬兵畴高悯缀沙元藉瞒舔刮第殴瘸饱弦揍稳宿搀跟贺童跌函栖灿赫咸胡不寅莫繁进表翌驶赣用碘蒸卯滤碌鹊楷养尘耻助抢存戏誉焦酋新军侣社瞳碱铃揍孵路辣池乡径铺衣晌惶偏义壮刮盎讥拱鲜新幂鸿枫着泛国幅烈定卞钩遮菩辆啄噬坪综胳援妥丙恭趁蠕颁卡醇溯封亨陵褥厉贞悸鄂综二啃括坦窥蔽躲终鹊应蹈旧石里哭畔乘淬衡翰直哭西畏需旺谤啮声押鼠益烙冷歉祸这滁意舒勘败再铆沾怖摇农驾苟膜手蔑捉矣兵华椅业秧埠夏氟铲二实律嘎氖定前浩董茶单供惺犯夯恳膝厄摩托车单向器

4、飞轮冷挤压成形工艺及模具设计（xxxxxxxxx，机械工程学院05级模具班）摘要：本文综述了国内外冷挤压技术的历史及发展状况，并对飞轮的冷挤压成形国内外现状进行了分析。论文还提出了飞轮冷挤压成形的难点及解决思路，对工艺方案进行了必要的理论分析和研究。本文将重点放在模具设计方面，意图是让飞轮成形得以实现。在模具的设计和安装上，作者应该了多种新颖的结构，例如凹模采用预应力组合凹模，可以提高凹模强度，延长模具寿命，节省贵金属材料。从经济和适用的角度，模具安装上采用国产sy4-100千牛液压机。 从现实意义上说，能够利用国产的锻压设备生产进口产品，并且提高了生产效率，这将给我国的这个摩托车生产大国带来

5、丰厚的效益。关键词：飞轮 冷挤压 液压机 isolators motorcycle flywheel cold extrusion process and die design (chongqing technology and business university, institute of mechanical engineering mold 05 classes) abstract: this paper reviews the cold extrusion technology at home and abroad the history and development of th

6、e flywheel and the cold extrusion of the status quo at home and abroad are analyzed. paper also proposed a flywheel cold extrusion and resolve the difficult ideas and programs to process the necessary theoretical analysis and research. this article will focus on the mold design, forming the intent i

7、s to allow the flywheel can be achieved. in the mold design and installation of on, the writer should be a variety of novel structures, such as the use of prestressed die die, die to increase strength, to extend die life and save precious metals. from an economic point of view and application, insta

8、lled on the use of molds made sy4-100 kn hydraulic press.      from a practical sense, to take advantage of domestic production of forging equipment imports, and increased production efficiency, this will china's largest producer of the motorcycle brought huge benefits. keywo

9、rds: cold extrusion. hydraulic .flywheel目 录1、 前言52、冷挤压简介 82.1冷锻技术的概述 82.2正挤压 82.3反挤压 82.4复合挤压 92.5径向挤压 9 2.6冷挤压变形程度的表示方法 102.7反挤压变形程度表示方法 102.8正挤压实心件变形程度表示方法 112.9正挤压空心件变形程度表示方法 113、冷挤压毛坯的制备 123.1坯料形状和尺寸 123.2冷挤压件图的制定 123.3毛坯尺寸的计算 133.4工件冷挤压流程简介 144、坯料的软化处理.表面处理和润滑处 154.1毛坯的软化处理 154.2毛坯的表面处理 154.3毛坯

10、的润滑处理 155、冷挤压工艺 185.1冷挤压零件的分类 185.2冷挤压件结构要素 186、冷挤压模具设计 206.1冷挤压模具的结构分析 206.2模具工作部分的设计 216.3组合凹模的设计 226.4模具材料的选用 236.5凸模和凹模的加工工艺热处理 246.6模具安装 247、内齿冷挤压件可能出现的缺陷和产生的原因 258、致谢 269、参考文献 2710、附录 28 三维造型图361、 前 言 通过设备施加作用力，压缩金属坯料使之从冲头或凹模的型腔孔或空隙中挤出成形的一种冷锻加工方法叫冷挤压。 从不同的角度、按照不同的特征，冷挤压有不同的分类。（1） 按照金属被挤出的方向与加压

11、的方向的关系分为：正挤压，反挤压，复合挤压等。（2） 按照挤压毛坯和工件形状来分，有：棒料挤压，管材挤压，杯形件挤压，竿-竿挤压，杯-杯挤压，扁平齿形挤压。冷挤压属于静形或近似静形加工的金属塑性加工先进工艺。它具有生产效率高、节约成本，节约原材料、提高产品质量、降低成本等优点。冷挤压工艺的发展是从1886年法国用冲挤法制造牙膏管开始的。但其后的发展极其缓慢，在一个相当长的历史时候一直处于局限于铅、锡等几种较软的金属挤压。19世纪末,法.英.美.德等国开始用冷挤压法生产软质有色金属零部件，第一次世界大战期间，美国采用冷挤压法大批量生产黄铜弹壳，并曾企图用冷挤压生产钢制弹壳，但未获得成功。冷挤压的

12、真正实用是在1935年，德国人采用了新的表面处理方法，使低炭钢工件表面形成磷酸盐薄膜，大大减少了挤压力，改善了挤压条件，才使他们用挤压方法制造钢质枪弹壳获得了成功，使冷挤压技术达到了实用的地步。二次世界大战以后，冷挤压成为冷锻技术中应用最为广泛的一种方法，并逐步推广应用到民品工业。近半个世纪来，欧、美各国的冷挤压技术得到了持续的发展。冷挤压技术逐步应用在自行车和摩托车制造行业、然后推广到纺织机械、照相器材、电器工业。冷挤压技术在标准紧固件行业的应用尤其广泛，如螺钉、螺母和销钉一般都是采用冷挤压成形。冷挤压材料由铝、铜极其合金、软钢逐步发展到中碳钢。低碳钢几不锈钢等。 我国现代冷挤压技术的发展比

13、外国要慢，于50年代才开始从国外引进了冷锻技术和冷镦机进行了黑色金属冷镦并开始挤一些铝、铜极其合金零件。黑色金属的冷挤压技术起步于1958年，由上海交大阮雪榆院士做了开创性的研究和应用工作。经过10年多的发展，60年代和70年代我国在拖拉机、仪表仪器及电子元件等行业得到了较多的应用。近几年来，冷挤压产品由于其独特的优越性，已在机械、冶金、航天航空、汽车、兵器等众多领域内得到了广泛的应用，在国民经济中起着举足轻重的作用。随着竞争的日益激烈，冷挤压产品正朝着“多品种、小批量”的方向发展，并且更新周期要求逐渐提高。因此，冷挤压技术借助于当前先进的ca、cad、cae和capp等技术来为国民经济服务已

14、成为潮流，同时，它还在不断向切削、粉末冶金、锻造、热锻成形工艺等领域渗透或取而代之，也可以和这些工艺相结合构成复合工艺。冷挤压在各类加工方法中脱颖而出，其几何形状变化与机械加工有根本的不同：1） 过程冷挤压变形中，金属材料体积保持不变。2） 冷挤压变形时是金属的“流动”而不是金属的“去除”，而且金属流动时会引起材料性能的变化。3） 金属成形过程受材料的“变形极限”的约束，即某些挤压件一次成型不能完成，需要中间过度状态，而且在挤压过程中的挤压件某些区域的变化往往不能孤立于其它相邻领域。锻件的圆角容易成形，往往在成形主要区域时一起被成形出来，不需要单独成形工艺，而这些圆角用切削加工成形是很困难的。

15、尽管如此，由于工作条件极其恶劣，变形时放出的热量使模具的温度升高，由于模具和工件的热胀冷缩和弹性变形，冷挤压变形力大，采用冷挤压工艺时要注意下面几点：1） 模具容易磨损，容易破坏，特别是凸模，它的损坏主要是断裂、变形和压碎3种。因此，模具的材料好，目前一般模具钢，如cr12mov的许用应力为2500mpa,好的模具钢，如硬质合金可承受的单位挤压力在3500mpa左右。为了解决冷挤压的主要矛盾，就得采用各种技术措施，在尽力降低冷挤压材料变形抗力的同时，设法提高模具的承受能力，以利于冷挤压生产的顺利进行。2） 设备精度的要求高、吨位大。除了要求挤压设备应有较大的强度以外，还要有较好的刚性，此外，还

16、要求设备具有可靠的保险装置，保证操作者的安全和设备的安全。设计冷挤压零件图时，必须遵循下面的原则：1） 设计的冷挤压件要容易成形，尽量使模具受力均匀。2） 确定的冷挤压件的尺寸及精度要求应该在冷挤压成形范围之内。冷挤压件具有以下典型的特征：1） 阶梯轴和带有锥度的轴；2） 薄壁和厚壁件；3） 底厚而壁薄件；4） 带法兰杆状件；5） 端部为平直、锥形及球形零件；6） 端部带有小头的轴类零件。2、冷锻技术简介2.1冷锻技术的概念·冷挤压是根据金属的塑性变形原理，利用装在压力机上的模具，在相当大的单位挤压力作用下以一定的速度运动，使金属毛坯在模腔内产生塑性变形，从而变成所需的形状、尺寸并具

17、有一定力学性能要求的零件。 冷锻零件 ·冷锻属于在室温下的体积塑性成形，其变形方式有：冷挤压、 冷镦挤。冷挤压包括正向挤压、反向挤压等；冷镦挤包括镦挤复合和镦粗等。2.2正挤压 金属流动的方向与凸模运动的方向相同 2.3反挤压 金属流动的方向与凸模的运动方向相反。 2.4复合挤压一部分金属流动的方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属的流动方向则相反。2.5径向挤压 金属流动方向与凸模的运动方向垂直。2.6镦挤复合金属的流动方向与凸模的运动方向垂直；镦挤复合时金属的流动方向除了与镦粗相同外，还有一部分金属沿着凸模的方向或者相反的方向运动。 2.6冷挤压变形程度的表示方法1）断面收缩率

18、f= （1）2）挤压比 r=fo/f1 （2） 3）两者关系 f =1-1/r （3）2.7反挤压变形程度表示方法1）断面收缩率 2）挤压比3）对数挤压比 2.8正挤压实心件变形程度表示方法1）断面收缩率2）挤压比3）对数挤压比 2.9正挤压空心件变形程度表示方法！）断面收缩率2）挤压比 3）对数挤压比 3.冷挤压毛坯的制备3.1坯料形状和尺寸 冷挤压坯料的形状应该根据零件相应横断面的形状来确定.一般旋转体及轴对称多角类零件可以选用圆柱形坯料,矩形横断面零件可以采用矩形坯料.有时再挤压塑性较好的有色金属板料时,为了提高材料的利用率,可以采用六方或者其他与凹模内腔现状不一致的多边形坯料.3.2冷

19、挤压件图的制定冷挤压件图是根据零件图制定的。它是编制工艺、设计模具、夹具、量具和刀具的原始依据，是机械加工工艺取得协调的重要技术文件。如图3.1所示，冷挤压零件是种杯状零件，下面对零件的加工进行简单的分析。工件的一端为扇形齿，中间是通孔,另一端是凸台，在进行冷挤压时，只挤压一端的扇形齿.在冷挤压之前,先对坯料进行热处理及表面润滑处理,从而降低毛坯的硬度和提高模具的使用寿命.在进行冷挤压之后再采用机械加工的方法把内孔和凸台车出。图3.1摩托车单向器飞轮轮零件图在进行冷挤压工艺设计之前，要研究制件的挤压工艺性，并对不适合挤压加工的形状与尺寸进行修改，确定挤压件图（如图3.2），然后根据挤压件图计算

20、毛坯的尺寸。冷挤压件成型要受到其形状和尺寸的影响和限制，一般有以下的情形不宜采用挤压成型或需要改变结构尺寸:a.具有锐角的非对称形状易产生不均匀流动，且不易充满转角处，模具的横向又作用着不平衡的力，极易损坏模具。因此，非对称的零件不适宜进行冷挤压成形。b.对于需要镦挤成形的零件来说，头部直径与高度之比不宜过大，否则则会在冷挤压的后期引起压力急剧上升，使头部侧表面作用着较大的拉应力，从而产生纵向开裂。c.当挤压件出现锐角时，模具在相应的部分也是锐角，该处就会产生较大的应力集中，且不利于金属流动，也难以充满锐角处。d.挤压件出现的横向不能有凹入或凸出的形状，否则会影响冷挤压件的顺利取出。e.直径的

21、变化不大的多台阶零件不易采用冷挤压成形，因为此时的变形程度太小而使模具的寿命缩短。f.小于10mm的小孔不用冷挤压成形，因为此时需要小直径凸模，这种凸模的寿命短，不经济。e.螺纹不能冷挤压成形。根据上面的原则，对飞轮零件图3.1所示的结构进行改进。零件的扇形齿，通过冷挤压成形的，但外圆的台阶以及直径为25mm的内孔是通过冷挤压件的机械加工所得。3.3毛坯尺寸的计算冷挤压的尺寸是根据制件的体积与毛坯体积相等的原则计算。如果挤压后还要进行切削加工，则毛坯的体积应该是v件再加上切削消耗量，即v坯=v件+v修。其中v修为修边余量体积或是切削消耗体积，一般取挤压件体积的35%，旋转体的修边余量h的修边余

22、量可以通过查表得到。本设计中的零件是一个旋转体，因为其制件的高度为15mm，故h=2.5mm。求得毛坯体积与毛坯横断面积f0之比即为毛坯的高度h0=v坯/f0。在冷挤压过程中，为了使毛坯顺利放入凹模，毛坯的外径d坯应比凹模内径d凹小，通常取d坯=d凹-（0.10.3）。挤压空心时，采用内孔的毛坯，其毛坯内径d坯可以按照如下确定：制件内孔要求精度不高时 d坯=d件+（0.10.3）；制件内孔要求精度较高时 d坯=d件+（0.010.05）。3.4工件冷挤压流程简介 毛坯在进入冷挤压工序前，需要进行毛坯制作，前面已经介绍过。在进行冷挤压之前还须准备毛坯。冷挤压毛坯的制作比较简单,可以直接在车床上锯

23、切而来.4.坯料的软化处理.表面处理及和润滑4.1毛坯的软化处理 为了改善冷挤压坯料的挤压性能和提高模具的使用寿命.大部分材料在挤压前和多道挤压工序之间必须进行软化处理,以降低材料的硬度,提高材料的塑性,得到良好的显微组织,消除内应力.从挤压性能上看,球化退火组织为最佳.球化退火组织不仅硬度.强度低,而且塑性较高,特别是随着钢材中的含碳量增加,其影响作用也越来越大.对含碳量较高的材料,除了考虑改善其挤压性能外,也要改善挤压后的机加工性.热处理质量及力学性能,故均采用球化退火.·提高、恢复材料塑性，降低变形应力，改善金相组织，消除内应力。 ·针对工序间的硬化，有时也需要进行软

24、化热处理。 ·表面处理包括：去除表面缺陷、清洁、去脂、洗涤、去除表面氧化皮层、在毛坯表面形成特殊的保护层。 ·润滑对冷挤压是非常重要的，需要采用良好的并且可靠的润滑方法。 工件在进行冷挤压前必须进行软化处理，以降低材料的硬度、提高塑性，消除内应力和得到良好的金相组织，并且还能降低挤压力，提高模具的寿命。摩托车单向器飞轮采用的材料是20cr，退火处理的规范是加热到860，保温4小时，随炉冷至700，保温12小时，随炉冷却。4.2毛坯的表面处理冷挤压时，金属材料产生剧烈的塑性变形，单位挤压力很大，特别是钢的冷挤压，最大的单位挤压力可达2500mpa。在这么高的单位压力下，如果没

25、有良好的润滑，钢坯料的微粒就会与模具型腔焊合而导致工件表面严重刮伤，使得挤压力急剧增加，模具使用寿命大大下降，甚至碎裂。因此，在冷挤压钢前必须将坯料进行表面处理，以取得表面支撑层，以便在后道的润滑处理时起到储存润滑剂的作用。碳钢和合金钢坯料冷挤压前的表面处理为磷化处理，也就是把钢坯料放在磷酸盐溶液中进行处理。处理时金属表面发生溶解和腐蚀。由于化学反应的结果，在金属表面上形成一层很薄的磷酸盐覆盖层。经磷化处理后，可减少坯料与模具间的接触摩擦，降低单位挤压力，提高冷挤压件的表面质量和模具使用寿命。磷化处理的具体工艺如下：1）化学去油(氢氧化钠60-100 gl，碳酸钠60-80 gl，磷酸钠25-

26、80 gl，水玻璃10-15 gl，处理温度85°c，处理时间15-25分钟)。2）流动冷水洗3）酸洗（硫酸120-180gl，氯化钠8-10 gl，处理时间65-75°c。处理时间为5-10分钟）.4）流动冷水洗，是为了防止在坯料表面的酸洗液带入下道磷化液中。5）热水洗，为磷化处理预热。6）磷化处理7）流动冷水洗8）中和处理，采用氢氧化钠溶液对坯料磷酸盐薄膜上附着的酸性物质进行中和，防止残留的磷酸对润滑液产生不良影响，保证润滑质量。4.3毛坯的润滑处理为了降低单位挤压力，以提高制件的表面质量和延长模具的使用寿命。必须对冷挤压毛坯进行合理的润滑处理。冷挤压的润滑处理，用一般

27、的刷涂方法虽然简单，但是效果不好。因为在高挤压的作用，润滑剂被挤掉，起不到润滑的作用。目前比较常用的方法是，先对毛坯进行表面处理，如钝化处理、氧化处理、磷酸盐处理、草酸盐处理等。经过表面处理，形成一层多孔状的薄膜，具有良好的塑性，可以容纳一定量的润滑剂。然后，在经过处理的毛坯表面涂上猪油、羊毛脂、豆油、菜油、矿油、硬脂酸钠、硬脂酸锌及皂化液等润滑剂，使其表面上形成固定的润滑膜。本制件毛坯的表面处理：a.采用滚筒消除表面缺陷。b.去除表面的氧化层。一种常用的方法是机械处理，即进行滚筒磨或是采用喷沙法除锈。另一种是化学处理，即酸洗。c.流动冷水清洗。把残留在毛坯表面的化学液体洗掉。d.中和处理。把

28、毛坯投入温度为3550、浓度为80100g/l的碳酸钠溶液中处理23min。e.流动冷水处理。把残留在毛坯表面的碳酸钠溶液洗掉。f.磷化处理（磷酸盐处理）。使毛坯表面生成一层不溶性磷酸盐簿膜。 毛坯经过磷化处理后，用水洗干净后进行润滑处理。皂化后的毛坯还须干燥处理。5.冷挤压工艺5.1冷挤压零件的分类 适合于进行冷挤压加工的零件是很多的，为了根据冷挤压件的形状和尺寸合理地决定变形工序，可把冷挤压进行分类，凡遇到相近形状的零件，可以采用相类似的变形工序。按照冷挤压件主轴线尺寸的特征及其轮廓形状，可以分为：1） .阶梯轴类2） .空心类3） .凸缘类4） .盘型类5） .锥形类6） .齿形类5.2

29、冷挤压件结构要素 确定结构要素的一般原则 a.冷挤压件的结构必须利用冷挤压工艺的变形特性，尽量达到少无切削； b.冷挤压件的结构要考虑冷挤压工艺变形特性所产生的物理和机械性能变化； c.冷挤压件的结构必须保证成型和模具寿命的条件下，应尽量减少成型的工步。 d.冷挤压件的结构在保证足够的模具寿命； e.冷挤压件的结构要考虑材料极其后续热处理工序的影响因素； f.非对称形状的冷挤压件可合并为对称的形状进行挤压。 冷挤压结构要素一般要考虑以下几种情况：a. 反挤压杯形件长径比杯形反挤压件内孔长径比l1/d1见下表。对钢质反挤压采用特殊装置时，其长径比l1/d1可达到5 表一 b.杯形反挤压件底厚和壁

30、厚 杯形反挤压底厚h和壁厚s的h/s比见下表 表二 摩托车单向器飞轮的冷挤压成形工艺属于一种先进的工艺，在国内还很少应用，更没有现成的经验可寻，这里可以借鉴与其类似的杯状工件的挤压工艺，从而可以得出模具设计是否可靠和能否实现。 根据以上数据，显然摩托车单向器飞轮冷挤压成形是可行的。下面进入模具设计部分。6.冷挤压模具设计6.1冷挤压模具的结构分析及分类1. 冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200°c以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。因此冷挤压模具应具备以下特点：1）

31、模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作。2）模具工作部分零件材料应具有高强度.高硬度.高耐磨性，并有一定得韧性。3）凸.凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过度，避免以应力集中。4）模具易损部分应更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性。5）为提高工作部分强度，凹模一般采用预应力组合形式，凸模有时也采用组合形式。6）模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减少上下模板的单位应力，以防止压坏上下模版。7）上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。2. 对于不同形状、尺寸及材料的冷挤压件

32、，可以有各种不同的模具形式。可按工艺性质、模具结构及被积压材料种类对冷挤压模具进行分类。 首先，按工艺的性质分类可分为正挤压模、反挤压模、复合挤压模、礅挤模；其次，按有无导向装置分类可分为导柱导套导向的冷挤压模、无导向装置的冷挤压模、导板导向的冷挤压模具、模口导向的冷挤压模、套筒式导向冷挤压模；再次，按照调整方法分类可分为可调式冷挤压模具、不可调冷挤压模具；最后，按照被挤压材料种类分为有色金属冷挤压模具和黑色冷挤压模具。根据冷挤压方案的制定可知，它的成形方式为反挤压，成形的精度要求较高，应该设计有导向机构导向。为了提高冷挤压凹模的强度，延长模具的寿命，凹模采用组合机构。整副模具结构设计见图6-

33、1。这副模具带有导柱的导向装置。根据零件的生产批量和生产条件，本设计考虑主要从节约和可靠两方面。此模具使用了顶出杆，从而可以轻易顶出坯料。在挤压过程中，模具可以通过模心直接对工件进行定位，并且十分容易地达到要求。 图6.1飞轮冷挤压模具图6.2模具工作部分的设计1.凸模的设计凸模设计很简单，其心杆的形状和尺寸由冷挤压件的外形来确定，通过相似试验和零件的精度要求，作者设计的凸模如下：图6.2飞轮凸模设计凸模时因考虑到凸模的加工和凸模在工作时的状况，此凸模采用线加工的方法加工，整个圆柱都加工成扇形齿轮形状，其中部分作为工作部分，部分用于装配中。这里需要指出的是，工作部分的长度是比较讲究，太长了，容

34、易拉裂工件，太短了，容易磨损和难以保证工件的精度。通过试验得出工作部分取710mm是可行的。2.顶出机构的设计由于在挤压扇形齿时，工件完全沉入凹模，加工完毕之后工件可能卡在凹模里面，为了方便取出，这里需要采用顶出机构。在设计顶出机构时须考虑液压机上的顶出机构的最大行程，本次作业使用的是sy4-100液压机，它的固定行程是160mm。顶出时由液压机自带的液压油缸中的活塞顶起顶杆，作用于顶出杆。顶竿采用的是45钢。如图所示 图6.4顶杆零件图6.3组合凹模的设计1.预计组合模具的层数对于一般的工具钢制的内层凹模，本身就有足够的抗拉强度，允许在一定的拉应力状态下工作。而当用硬质合金作为内层凹模材料的

35、时候，由于抗拉强度很低，设计时就必须设定它不允许在拉力的状态下工作。在两种情况下，同样尺寸的组合凹模，其承载能力相差很大。对于允许在拉应力状态下工作的凹模，当设计内压力pmax1001100mpa时，可用单层凹模。当100mpapmax1600mpa时采用三层组合凹模。单层凹模在这种情况下没有使用价值。2.两层组合模的设计本副模具的凹模在试验得出应采用两层组合模，凹模材料选cr12mov,该材料允许承受拉应力。 图 6.5凹模组合模6.4模具材料的选用冷挤压模具是在极其恶劣的条件下工作的，在连续工作的条件下变形热与摩擦热可使模具温度高达300度左右。同时模具还要经受流动金属的强烈震动。因此冷挤

36、压模具工作部分的材料应该具备高硬度、高强度、高耐磨性、一定的韧性以及良好的热硬度、热稳定性、耐疲劳性等性能。本副模具工作部分的凹模和凸模采用的材料是cr12mov，这种材料具有良好的淬透性，高韧性，高耐磨损性，强韧性极佳，并具有良好的抗回火稳定性，热处理变形小 。主要用于重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。模具结构除了标准件外的其他零件一般都是采用45钢，因为这种材料的来源广泛，价格便宜，其组织结构特性的应用也较广。6.5凸模和凹模的加工工艺1.凸模的加工工艺1）下料：用扎制的圆棒料在锯床上切断。2）车床加工：车两端面，达到所需要的尺寸。3）线切割：线切割加工齿，

37、表面精度在0.8以上。2.凹模的加工工艺1）下料：用扎制的圆棒料在锯床上切断。2）车床加工：车两端面，达到所需要的尺寸。3）钻孔：钻两直径分别为28mm和44mm的孔。4）线切割：切割外圆，锥度为2º。6.6模具安装本副模具是在液压机上安装，使用螺栓把上、下底版连接，中间连接都采用螺钉连接。7飞轮冷挤压件可能出现的缺陷和产生的原因在生产过程中，飞轮轮挤压件可能会出现一些缺陷，下面就这些缺陷提出可能产生的原因，以提高生产质量。1. 挤压件粗糙，光洁度不高的原因：1） 凸模成形部分（齿）的圆角太小，造成金属不能紧贴凸模表面流动。2） 凸模成形部分的光洁不高。3） 润滑剂的润滑效果不好。4

38、） 毛坯退火硬度不均匀。2. 挤压件出现裂纹的原因：1） 凸模工作部分太长。2） 毛坯被挤部分不清洁，或是太粗糙。结论：生产实践表明，采用温锻制坯与冷挤压相结合的成形工艺，是一种优质、高效、经济、适用的精密成形工艺。它具有如下优势：1. 材料利用率达到80%左右。2. 由于合理分配了变形程度，使冷挤压的模具寿命得到了大副度的提高。3. 冷挤压的扇形齿饱满、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精度高，而且无锥度，因此，无需机加工就可以由于装配；4. 冷挤压的外表面光洁，机械加工余量少，显著减少后加工的工作量，生产周期短，生产效率高。5. 工序安排合理，工序的流程短，可进行大批量的生产。8.致谢 为期近三个月

39、的毕业设计，今天终于尘埃落定了。回顾历程，应该是大学生活过的最充实的一次。比起以往的课程设计更加有挑战性，也更好的综合利用大学所学知识。感谢所有在此次设计中帮助我的人。本次毕业设计是在高级工程师伍太宾老师的精心指导下顺利完成的。伍太宾老师教书育人孜孜不倦，在毕业实习和设计当中都对作者以莫大的帮助和支持。在此，作者对伍太宾老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。 同时，对在大学四年中指导和教育我的各位老师表示深深的感谢。9.参考文献1、贾莉莉主编«挤压工艺及模具设计» 机械工业出版社 1996年5月 2、杨长顺编写«冷挤压工艺实践» 国防工业出版社 1984年5月

40、3、佳木斯农机学院«板料冲压与模具设计» 机械工业出版社 1993年4月4、洪慎章编著«冷挤压实用技术» 机械工业出版社 2004年6月5、伍太宾. 汽车变速箱渐开线齿轮花键轴的冷挤压成形技术 汽车技术 2005no.76、朱震午编译«齿轮的少无切削加工» 机械工业出版社 1975年10月 7、王德文主编提高模具寿命应用技术实例机械工业出版社 2004年9月附录摩托车单向器飞轮冷挤压成形工艺及模具设计xxx（xxxxxxxx，机械制造及其自动化专业05级模具班）摘要：介绍了飞轮冷挤压工艺，采用冷挤压成形工艺，成功地实现了飞轮精锻件的生

41、产，为以后相似零件的生产提供了参考。关键字：冷挤压工艺 飞轮 飞轮精锻件1.引言飞轮是汽车、摩托车、部分机械上的关键零件。在国内飞轮的冷挤压成形的研究很少，转化成产品就更少。主要原因是国内对飞轮冷挤压成形还处于一种试验阶段，试验成本高，试制产品很难达到要求。但是若飞轮能通过冷挤压成形，可以实现省材、节能、提高效率，改善零件性能和精度，它的效益是十分的明显。2.工艺方案的确定 这里我以摩托车单向器飞轮冷挤压成形为例对飞轮冷挤压成形作介绍。摩托车单向器飞轮来源于重庆茂田机械有限公司对摩托车传动系统中传动套零件的精密成形技术要求。（图1） 图1摩托车单向器飞轮 在制定工艺方案应考虑如下因素：1）降低

42、材料的消耗，提高材料的利用率；2）合理分配变形工序，利于各种形状的成形，减少变形力；3）减少中间工序，提高生产效率。4）良好的润滑处理，提高工件的表面的精度。 考虑到上面的各种因素，设计了精密成形的工艺流程：锯床下料温锻制坯车坯退火表面处理冷挤压成形。下料要求所锯断面比较平整，圆度0.8mm，平面度0.8mm，重量误差为10g；保证坯料各外表面精度，去除飞边、毛刺和氧化皮等缺陷，保证在冷挤压成形前坯料的尺寸一致。3.毛坯尺寸的确定毛坯制备，是从毛坯的下料开始到制备出符合冷挤压工艺要求的毛坯为止的过程。制备价廉，质量良好的毛坯是关系到挤压件质量，生产率和成本的大问题。飞轮毛坯的制定：3.4冷挤压

43、毛坯冷挤压毛坯体尺寸的确定,选择圆柱状毛坯体,直径取43mm毛坯体的长度为从零件的形状可知，选择大端直径比较合适，这里选择44mm。4.冷挤压前的毛坯处理毛坯在冷挤压前不仅表面不光洁，还存在氧化皮等热锻缺陷。因此，在冷挤压成形之前应增加一道车削工序，车光所有外表面，保证冷挤压前的加工精度。4.1退火软化处理 为了减少挤压变形力，必须对预制坯进行退火软化处理。为了防止坯件氧化脱碳，用沙子和铸铁屑密封后装入箱式电阻炉内进行退火。4.2表面处理 为了降低单位挤压力，以提高制件的表面质量和延长模具的使用寿命，必须对冷挤压毛坯进行合理的润滑处理。 预制坯的表面处理步骤如下：a.采用滚筒消除表面缺陷。b.

44、去除表面的氧化层。一种常用的方法是机械处理，即进行滚筒磨或是采用喷沙法除锈。另一种是化学处理，即酸洗。c.流动冷水清洗。把残留在毛坯表面的化学液体洗掉。d.中和处理。把毛坯投入温度为3550、浓度为80100g/l的碳酸钠溶液中处理23min。e.流动冷水处理。把残留在毛坯表面的碳酸钠溶液洗掉。f.磷化处理（磷酸盐处理）。使毛坯表面生成一层不溶性磷酸盐簿膜。 毛坯经过磷化处理后，用水洗干净后进行润滑处理。皂化后的毛坯还须干燥处理。5.冷挤压力的计算由于冷挤压变形的要求和各要素的影响，向既准确又简便的确定冷挤压力和单位冷挤压力均比较困难。冷挤压的计算方法主要有：理论计算法，公式计算法，图表法，查

45、表法等。这里利用公式计算法莱计算冷挤压力。冷挤压力的计算： c=安全系数（c=1.2-1.3）f=凸模工作部分投影面积p=单位挤压力z=模具形状的修正系数z=1.2=被挤压材料的强度极限n=变形程度系数根据公式得：p=1.2*5*580=3480故取压力机为4000kn的yj160b 液压机。6.冷挤压模具结构6.1模具结构特点该冷挤压工序可以在yj160b 液压机上进行。为了保证挤压时对中，在模心上安装了两个导柱，冷挤压模具的具体结构（如图4）所示：图4冷挤压结构模具结构图其特点如下：（1） 凸模采用组合结构，凸模与凸模套热压配。凸模制造简单、更换方便、生产周期短、制造成本低；此外，消除了模

46、具尖角，改善了承载条件，从而凸模使用寿命得到提高。（2） 采用应力组合凹模，既增强了强度又缩小了尺寸，从而提高了模具寿命，降低了材料消耗，制造时便于热处理。（3） 模具结构简单，通用性强。6.2 冷挤压凸模的原则 冷挤压凸模工作部分形状为扇形齿，设计凸模时因考虑到凸模的加工和凸模在工作时的状况，此凸模采用线加工的方法加工，整个圆柱都加工成齿轮形状，其中部分作为工作部分，部分用于装配中。这里需要指出的是，工作部分的长度是比较讲究，太长了，容易拉裂工件，太短了，容易磨损和难以保证工件的精度。通过试验得出工作部分取710mm是可行的。飞轮凸模6.3 凹模的设计原则组合凹模由模芯外镶一层预应力圈，模芯的材料cr12mov，预应力圈为45钢，采用过盈配合冷压入，利用