电动工具电锤的偏心轴温挤压工艺及磨具设计

电动工具电锤的偏心轴温挤压工艺及磨具设计1偏心轴零件分析偏心轴是电动工具电锤的重要传动零件。在工作时承受巨大的冲击载荷，而且电锤的工作环境恶劣、多粉尘，零件易磨损。采用温塑性成形工艺，可以提高工件精度，降低材料消耗，减少或部分取消机械加工。图零件三维造型图偏心轴材料为40Cr。由头部、盘部、杆部三部分组成，为非对称结构零件。杆部细长，杆部与头部成非对称结构布置，盘部的截面是非轴对称截面。从零件结构上看，头部和杆部都由一个粗大部分与杆子组成，形状细长而狭窄，其长度明显大于其他尺寸。由于零件各个截面积差较大，故可考虑采用挤压工艺。该零件选用的材料为40Cr，此钢的抗拉强度与屈服强度比相应的碳素钢高20％，并具有良好的淬透性，良好的切削加工性能。2工艺方案分析即：下料---镦粗---退火---表面处理---润滑---冷挤压预成形---表面处理---润滑---加热---温挤压3冷挤压预成形图预成形件三维造型图4温挤压前润滑温挤压前或工序之间不需要进行软化退火处理，只需进行表面处理及润滑，其中表面处理可参见冷挤压。当挤压温度在250℃采用水剂石墨（成分：石墨、二硫化鉬、滑石粉、纤维素和水）为润滑剂。挤压前将坯料作喷砂或抛丸等处理，清理锈迹、污垢等。然后加热至200℃左右，出炉浸入水剂石墨润滑剂中，快速捣匀，吊起沥干残液，在干燥处摊开晾干。干燥后的坯料即可进行加热、挤压。浸涂润滑剂后的坯料表面必须留有0.03～0.1mm5加热成形温度是温挤压工艺能否顺利进行的关键因素。确定温挤压成形温度的原则是：(1)选择在金属材料塑性好，变形抗力显著下降的温度范围。(2)选择在金属材料发生剧烈氧化前的温度范围，以保证在非保护性气氛中加热时氧化极微。(3)选择的润滑剂能达到最小摩擦因数，不因高温或低于其使用温度而失效。(4)选择在金属材料成形后能强化和不改变其组织结构的温度范围。图40Cr的温度－强度曲线随着温度的升高，塑性指标上升，但存在两个“低谷”，分别在600℃和800℃。600℃即为40Cr的“蓝脆”温度，在800℃出现的金属塑性下降的现象，称为“蓝脆”。钢的挤压温度因在红脆温度以下，蓝脆温度以上。为满足挤压时对钢塑性的要求，在温挤压高强度的材料时往往选择在钢的相变温度进行挤压。在相变区挤压，即铁-碳平衡相图Ac温挤压时，10、15、20、35、40、45、50号钢和40Cr、45Cr、30CrMnSi、12CrNi3等碳钢和低合金结构钢，在机械压力机上温挤时，为650℃～800℃；在液压机上温挤时，为500℃～80040Cr的温塑性变形温度通常在600℃～800℃之间，高于800℃时工件的氧化变得剧烈，低于600℃时工件的变形抗力迅速增大。由于工件的变形程度较大，故将温挤压温度定在750℃由于温挤压坯料加热时不得不出现严重的氧和脱碳现象，对炉温控制的准确性要求高，故尽可能采用电加热方法，如感应加热和电阻炉加热等。火焰加热仅限于煤气或天然气加热，一般情况不采用煤或油加热。加热装置采用2500Hz、100kw的中频感应加热炉。6温挤压成形在冷挤压基础上将零件头部的小凸杆和凸轮温挤压成形，如下图所示：图成形件图7车加工塑性成形后，由于挤压机械加工精度及零件尺寸公差无法达到图纸要求，部分尺寸需要进行切削加工至零件尺寸。8温挤压成形变形程度成形件具体尺寸如上所示。由于温挤压时温度达到750℃Φ28→Φ28.3mm；Φ8.5→Φ8.59mm。εA=×100％≈90.8％由于40Cr在700℃的极限断面收缩率不得大于84％。随着温度的升高，极限断面收缩率呈线增大，显然在750因此，成形件可以一次挤压成形。9温挤压力计算温挤压力的计算也采用图算法，参见文献[4]P1124。根据断面收缩率εA＝90.8％，挤压温度750℃实际挤压力：F=pA………………………（3.4）式中，A是指凸模面积。A＝凸轮面积－×8.592＝897.94mm2∴温挤压力F=pA=1700×897.94=1526.5KN10成形挤压设备选择根据温挤压力1526.5KN，并取安全系数1.3，则液压机公称压力要求大于1984KN。由于预成形工序中所用液压机公称压力为2000KN，故成形工序可采用同一台液压机，即，四柱万能液压机Y32-200。11模具结构设计11．1成形凸模尺寸计算根据成形件形状设计凸模，由于零件上部有一个直径8.5mm的轴，因此要在凸模上开一个孔，同时由于成形模使用的是导向套进行导向，因此凸模与导向套之间有很高的配合要求。凸模成形直径8.5mm小轴部分的工作尺寸按公式4.1计算。Φ8.5±0.30→Φ8.6±0.30mm→D凹＝(8.6-×0.6)+0.06＝Φ8.15+0.06成形凸模具体尺寸如下图所示。图4.4成形凸模由于凸模对抗压性能有很高的要求，故选用材料：3Cr2W8V。3Cr2W8V是热作模具钢，具有较高的变形抗力、耐磨性及断裂抗力，还具有高的回火稳定性。热处理硬度要求达到HRC48～52。11.2预应力圈组合凹模由于温挤压时单位挤压力达到了1700MPa，故预成形模也必须采用三层组合凹模。成形模组合凹模我选择d4=4d1，再依次算出其他参数。d1=37mmd2=1.55d1=57mmd3=2.45d1=91mmd4=4d1=148mmμ2=β2d2（β2=0.0106）=0.0106×57=0.6mmμ3=β3d3（β3=0.006）=0.006×91=0.55≈0.6mmC2=δ2d2（δ2=0.204）=0.204×57=11.63mmC3=δ3d3（δ3=0.12）=0.12×91=10.92mm根据以上数据，可以设计出中套，如下图所示。图成形模中套中套与凹模和外套是过盈配合。中套的材料必须具有足够的强度与韧性两方面的综合性能，由于是温挤压，这一材料还必须有较高的耐热性，所以选择45或5CrMnMo，其淬火硬度为HRC40～45。并且要进行200℃根据以上数据，可以设计出外套，外套材料为40Cr，其淬火硬度为HRC40～45。由于温挤压时必须对凹模进行冷却，故在外套上开冷却水道和水槽，加工时使用循环水进行冷却。外套具体尺寸如下图所示。图成形模外套由于成形模使用导向套进行导向，导向套靠外套固定，因此外套加工时必须注意内部的同轴度问题，外套内壁必须一次加工完成。11．3模具结构图为温挤压成形模具装配图。模具闭合高度为432mm。由于偏心轴为非对称零件，上、下模相对位置必须固定可靠，因此为了防转，在上、下模相应零件都加了Φ6mm的圆柱销，此外，凸模和凹模都使用大螺母固定。图成形模总装图模具在工作前必须充分预热，使用煤气喷灯加热，加热至200℃在温挤压时如何使模具充分冷却，又不使坯料过度降温？是设计温挤压模具结构时必须认真考虑的问题。特别是在中高温温度下（500～800℃）的温挤压成形，模具冷却系统的设计显得尤其重要。合理的冷却方法可以保证温挤压的连续成形并有利于延长模具寿命。12模具材料及热处理温挤压模具的服役条件很苛刻，与热挤压相比，除了承受同样的热应力外，还要承受比热挤压大得多的单位负荷；与冷挤压工艺相比，虽然温挤压模具所承受的单位负荷要小的多，但是成形时坯料的热效应要远大于冷挤压，不加冷却的话，足以使温挤压模具产生回火软化。因此，根据温挤压的成形温度不同，选用合适的模具材料及其热处理工艺，并在模具设计时注重模具的冷却装置的合理设计，即能充分发挥温挤压模具的潜在寿命，保证挤压件的质量和降低模具成本。温挤压模具工作部分零件仍选用3Cr2W8V。3Cr2W8V锻后应及时进行退火，消除钢中的残余应力，同时降低硬度有利于后道的切削加工。热处理工艺是决定模具寿命的重要工艺环节。3Cr2W8V经过热处理淬火后，其韧性、高温强度和硬度及抗回火稳定性等都有很大提高。3Cr2W8V的热处理工艺如下：预热，温度范围为800℃～850℃淬火温度：1050～1100℃；冷却：油冷；回火：回火温度为600～630℃；硬度：HRC49～52。

附录资料：不需要的可以自行删除汽车修理工常用工具安全操作规程钳工台1.钳工（台桌）一般紧靠墙壁，人站在一面工作，对面不准有人；如大型钳台对边有人工作时钳台上必须设置密度适当的安全网，钳台（桌）必须安装牢固，不得作铁铮。2.钳台（桌）上使用照明等电压不得超过36伏。3.钳台（桌）上的杂物要及时清理，工具和工件要放在指定地方。二、台虎钳1.台虎钳上不要放置工具，以防滑下伤人。2.使用转座台虎钳工作时，必须把固定螺丝扳紧。3.台虎钳的丝杆、螺母要经常擦洗和加油，并保持清洁。如有损坏，不得使用。4.钳口要保持完好，磨平时要及时修复以防工件滑脱。钳口紧固螺丝要经常检查，以防松动，不准使用已滑扣的螺丝。5.用台虎钳夹持工件时，只许使用钳口最大行程的，不得用管子套在手柄上或用手锤锤击手柄。6.工件必须放正夹紧，手柄朝下。7工件超出钳口部分太长，要加支承。装卸工件时，必须防止工件摔下伤人。三、手锤（头）手锤柄必须要用硬质木料制成，大小长短要适宜。锤柄要有适当的斜度，垂头口必须加铁锲，以免工作时甩摔锤头伤人。两人击锤，站立位置要错开方向。扶钳钉锤要稳，落锤要准，动作要协调，以免再伤对方。手锤使用前，应检查锤柄与锤头是否松动，是否裂纹，锤头上有否卷边或毛刺，如有缺陷，必须修复后使用。手上、手锤柄上、锤头上有油污时，必须擦干净后才能进行操作。锤头火要适度，不要直接打硬钢和火的部件，以免崩伤。抡大锤时，对面和后面不准站人，并注意周围人员的安全。扁铲、錾子、冲头1不准用高速钢做扁铲2使用时柄顶端切勿沾油，以免打滑。不准对着人铲工件，以免铁屑崩出伤人。3.工具顶端如有卷边时，要技师修磨后消除隐患，工具有裂纹时，不准使用。4.工作时，应聚精会神地把视线集中在工件上，不要四周观望或他人闲谈。5.不得铲、冲火材料。6.錾子不得短于150毫米。刃部火要适当、不能过硬。使用时要保持适当的刃角。不准用废钻代替冲头。五、锉刀、刮刀1.木柄必须装有金属、禁止使用没有手柄或手柄松动的锉刀和刮刀。2.锉刀、刮刀杆不准火。使用前要仔细检查有无裂纹，以防折断发生事故。3.推锉要平，压力和速度要适当，回拖要轻，以防发生事故。4.禁止把锉刀、刮刀代替手锤、棒或冲头使用，以防折断伤人。5.工件和刀上有油污时，要及时擦净，以防打滑，使用锉刀，也要防止滑动。6.使用三角刮刀时，应握住木柄进行工作，工作完毕把刮刀装入套内。7.使用半圆刮刀时，刮削方向禁止站人，防止刀出伤人。8.清除铁屑，应用专门工具，不应用手擦或用最吹。六、起子1.起子的平口，必须平整，厚薄要适当，与槽口配合要完好。起子用力时，其用力方向不要对着自己或别人，以防脱落伤人。2.使用起子时，姿势要正确，场地要宽阔，用力要均匀。在狭窄、站立不便的地方使用起子时，尤其要注意安全。3.不能把起子当子使用，也不能当棒使用。4.使用电动起子要注意绝缘良好，防止触电。七、手锯1.工件必须夹紧不准松动，以防锯条折断伤人。2.锯割时，锯要靠近钳口，方向要正确，压力和速度要适当。3安装锯条时，松紧度要适当，方向要正确，不准斜歪。4.工件将要锯断时，要轻轻用力，以防压断锯条或工件落下伤人。八、扳牙、丝攻及铰刀1.攻丝和铰孔时要对正对直，用力适当均匀，以防折断。2.活络铰刀进刀要适量，退刀不能逆转。3.攻套丝和铰孔时，不要用最吹里面的铁屑。以防伤眼；不要用手擦拭工件的表面，以防铁屑刺手。九、电烙铁1.不同大小的焊接应选用相应规格的电烙铁。2.焊接时，应将焊件的表面的污垢或氧化层清除干净，抹上松香或焊油，将带锡的焊铁头焊接处，待锡在焊接处铺开进再移烙铁，注意不要来回移动，那样容易造成虚焊。3.焊接较大焊件时，先用烙铁将焊件加温到一定程度再进行焊接。4.焊接中如电烙铁暂时不用，应放在安全可靠的地方，避免发生事故。十、手电钻1.电钻导线要保护好，严禁乱拖、乱拉、防止扎乱、割破。更不准把电线拖到油水中，严防油水腐蚀电线。2.在潮湿的地方工作时，必须戴橡皮手套，穿胶皮鞋，最好站在橡皮或干燥的木板上工作；以防触电。3.使用当中如发现故障或异响，应立即停止工作，检查修复后再使用。4.停电、休息或离开工作场地时，应切断电源。5.如用力压电钻时，必须使用钻垂直工件，而且固定端要特别牢固。6.工作完毕应将电钻、导线及绝缘用品一并放到指定地方。7.电钻外壳必须接有电线或中线。8.电钻不能在含有易燃、易爆和腐蚀性气体、潮湿环境中使用。9.安装电钻头必须用专用钥匙，不准用手锤敲击卡紧钻头，更不准将超过规格的粗钻头车尾部装在小电钻上使用。十一、电动砂轮机电动砂轮机必须有牢固的防护罩和良好的接地装置，否则，禁止使用。使用前，必须认真检查各部位螺丝有无松动，砂轮片有无裂纹，金属外壳和电源线有无漏电之处。使用前，首先要进行空转试转，无异常时方可使用。工作时要戴防护用品，工作者不准对准砂轮，必须站在砂轮侧面。工件要拿稳，就靠砂轮水平中心线间并缓慢接触砂轮，不准撞击和猛压，使用时要用砂轮正面，不准侧面。正在转动的砂轮机不准任意放在地上，待砂轮停稳后，放在指定地方，砂轮暂时不用时或工作者离开砂轮机时，必须关闭电门，切断电源。换砂轮时，要认真间检查砂轮片有无裂纹或缺损，配合要适当，紧固螺帽，松动度适当。砂轮机要放在干燥处，严禁放在潮湿地方。十二、电动葫芦1.严格遵守行吊工的有关安全操作规程。2.吊动前应该检查设备的机械、电器、钢丝绳、吊钩限位器等，是否完好可靠。3.不得超负荷起吊，手不准握在绳索与物件之间，吊物上升时严防撞顶。4.电动葫芦应有专人操作，并熟悉其性能。5.点动启动时，每小时合闸次数不得超过60-120次。6.电动葫芦要定期检查保养，发现问题及时保修。7.工作完毕后，必须把电源开关拉开。十三、行灯1.行灯使用前，必须检查绝缘是否良好，以防触电。2..一般使用的行灯电压是36伏，必须使用高于36伏的，必须有可靠的接地配置。十四、空压机操作者必须熟悉空压机的结构和性能。空压机启动前，应作一次检查，按规定加足油水，使用结束应关掉空压机，不得擅自走掉，冬季每天应把冷却水放掉，以免冻坏缸体。经常注意压力表的压力是否正常，压力表控制范围不得任意调正。储气筒及中间冷却器要经常放油放水。压缩机及储气筒安全闸要保持灵敏正确，定期进行试验。运转时发现异常应及时停机保修。压力容器按规定应每年试压一次。空压机周围应保持清洁，通道畅通，不得堆放要物。十五、充电机机壳应接地可靠。接通交流电源前，调压手轮或调压旋钮应放在最小位置。蓄电池的正负极和充电机的正负接线应分别接牢，并注意电压表的指针摆动方向是否正确。接到交流电源后，应慢慢调节电压，使充电电流达到规定值。严防输出线路短路，并防止充电机过截。如工作时及其温度过高，可打开上盖和后盖，以便通风冷却。充电机停止工作后，应把调压手轮或旋钮调到最小位置。充电机周围不得有腐蚀性气体和易燃气体，以免损坏绝缘性能等，以保证安全。举升机安全操作说明车辆驶入顶车机时，车身应置于机体中央，并拉起手刹车，车辆底盘顶起位置垫入橡胶垫，以保持车辆底盘。扣压上升按钮，将车辆顶起至车辆离地时停止，检视车辆是否水平及车辆顶起位置是否适当。继续扣压上升按钮车辆升至最高位置自动停止，检视安全卡标确保嵌入安全排齿内再进行车辆修护作业，下降前先上升一小降距离，使卡标脱离排齿再下降，下降前先检视机壳下方四周是否有异物，操作者使用必需于控制箱旁，并且目视机壳之上升状况。操作者或则使用者修护者得于机壳之周旁，并视使用者之方便性，唯不得有人员于机壳周旁修护，同时有人员于控制箱上操作，故操作、使用者于机壳上升至使用高度时，必需将控制箱上之钥匙开关切换至0度，并取下钥匙方可进入机壳周旁进行修护工作。操作中，绝对禁止人员位于车辆下方，假如车辆掉落之虞，确保人员离开掉落范围。顶车机只限于受过训练之熟练操作人员使用。当顶车机下降时，车辆下方不可使用辅助支架或木棒。车辆于顶车机上时，避免过度摇晃车辆，不可使用不合乎标准的附加装置，严禁车辆单边升降，车辆顶高时，严禁极端偏荷重，避免造成车辆倾斜滑落。车顶机下降前注意足部安全，绝对禁止改造顶车机之安全机横，使用前请先阅读指导手册，车辆保持与顶车机平衡平行，机器坑道内应该保持清洁干净，避免积水、废物积压，避免洗车及安装于室外。控制箱内高压电注意电击，拆除车辆较重零件，应注意平衡避免车辆倾斜滑落，顶车机升降时，手脚应避免开×处或连杆刀臂。操作环境的限制：温度：+5℃～+40湿度：温度超过+40℃时，相对湿度不得高于50%使用场所：海平面1000M以下运送或储存：-25℃～+55℃若不超过24小时，最高温度可至+机壳于操作之音量低于70db(A)，若音量超过时，则必须检修。大、小事故维修注意事项为使事故车的维修更加规范顺利交车，特制定一下工艺流程：维修车辆入厂，首先维修主管第一时间确定事故车级别，然后告诉调度根据派工轮流表及实际情况安排维修班组。维修班组拿到事故车施工单，根据施工单上内容及提示诉与实际情况相结合施工。对可诉车辆必须拆检全面，该诉的全部拆掉，仔细检查损坏件，以避免漏零件。对事故车可发动或移动车辆，撞到底盘或悬挂件，必须做到四轮定位，检查定位数据，并确定损坏零件。在施工中碰到因受撞击而引起不可确定或不能发动的试车件，如：（方向机、空调泵、发动机、波箱等），必须在报告单中写上隐损件。对大事故或不确定零件不能做定位车辆，需在报告单注明待查或发动试车后再查等信息。在检查过程中机修班组必须与钣金班组互相配合交流以避免遗留零件，不可相互扯皮，相互推卸责任。维修班组填写的报告单必须规范，字迹工整，填写内容区分明显（发动机、底盘、电器、附件）。维修班组必须将报告单交与钣金主管或车间主管审核，正确校对更换零件。事故车维修的确定，班组长出完报告必须与零件元根据报告内容准确核对所订零件。对已定事故车施工单及订货单，班组长必须对更换件再做进一步核实，哪些零件该换，哪些零件不同意换，明确具体施工内容。维修班组必须及时了解维修车辆进度及零件供货状况，根据实际情况施工。维修班组必须了解车辆的交车时间，如因零件供货或交接问题延迟交车时间的，必须向调度或主管反应情况，及时调整交车时间。在施工过程中如有意外损坏件，必须及时与S/A沟通，合理解决。事故车交车前，维修班组必须核对更换零件报告单你，以避免遗留零件，做最后检查，确保顺利交车。对更换的事故车件在交车前，必须问清客户是否需要或报废，及时清空贮存零件库。检修空调维修注意事项对入厂进行空调维修的车辆，特制定以下流程：确定是电子控制系统故障，还是机械故障：启动发动机，打开空调系统、风挡开关，打开“AC”开关，倾听冷气泵故障，读出故障码。故障码的读出方法：按住“AUTO+”二个按钮，打开钥匙，放开开关，读出故障码。如无故障码“AC灯”闪烁，一般故障为继电器接触不良，更换继电器。正常故障码“AC灯”闪烁为以下几个故障范围；气泵转速传感器实效；冷气泵咬；吸盘烧；电路故障；机械故障的维修（冷空调无；冷空调不良；冷空调出风小）冷空调无的维修用表检查管道压力，确定是否有冷媒；如无冷媒，目测各空调管道接头及零件表面是否有油垢，确定缩小区域；试压检查油污区是否有泄漏，如泄漏更换0型圈及零件；正常的空调维修保养需更换膨胀阀及干燥瓶；更换配件后需向管道试压，再次确定各配件及接头是否有泄漏；能保持正常压力无泄漏后，抽真空5~10分钟，根据更换配件量适量添加冷泵油；在不发动的情况下加注冷媒，先打开冷媒瓶，放掉管中空气，再打开高压表，加入1~2瓶雪种，观察表压力，检查高压表和低压表是否仪器上什。如仪器上升表示正常；如高压表上升，低压表不上升，说明膨胀阀或管道有堵住现象；关闭高压表，启动发动机，打开“AC”系统，鼓风机开到最大，”AC“开关打开，方位朝向脸部，观察冷气泵是否吸合，吸合后冷媒从低压表中加入，一直加至正常压力（低压表显示：1.5~2.5公斤；高压表显示：15~25干燥瓶无气泡表压力正常，冷气风扇工作正常，吸盘能间隙性吸合，空调回水管正常，最后测量空调温度是否在正常范围内。冷空调不良、冷空调出风小的维修检查管道压力，根据表压检测各种故障；冷气量是否正常---------添加或稀释冷凝器是否过脏----------清洁冷却风扇工作情况-----------检查或维修蒸发箱是否过脏（或出风过小）------------清洗空调滤网是否过脏-------------清洗或更换空调管道出风后是否过脏-------------清洗四轮定位仪使用规定四轮定位仪由维修车间制定人员负责操作，其他人员未经车间主管许可不得擅自操作。操作员必须严格按照四轮定位仪操作规程进行正规、安全定位调整，做好定位结果报告的存档工作。保持定位区卫生清洁，设备仪器摆放整齐、有序。操作员对四轮定位仪进行定期保养和校验，如出现故障，要及时向车间主管汇报并及时修复，保证四轮定位仪良好的技术状况。定位车辆必须保持车容整洁，不漏油、水、气、电，并执行必要的底盘检查，整修后方可上台定位。非工作人员不得随意进入工作区，定位区严禁吸烟、动明火。定位报告由操作员随施工单交付维修班组长，对定位结果反应出的故障要及时反馈S/A。以上制度敬请遵守，如有违反将严肃处理。轮胎动平衡机安全操作规程严格定期检查维修轮胎动平衡。轮胎动平衡前将轮胎清洗干净。准备好轮胎平衡的有关铅块、夹子、锤子、胶水等。安装轮胎时应该卡位准确，并且施加合理的扭矩。按照标准的技术参数进行动平衡试验。动平衡运转时，轮胎运转方向一侧不得站任何人员。四轮定位仪操作规程锁住转盘锁与滑板销，将车辆开到举升机上，使前轮中心与转盘中心对齐。放好轮胎固定标尺，升起车