挤压模具设计书说明书.doc
《挤压模具设计书说明书.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《挤压模具设计书说明书.doc(52页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、铜合金压气缸的热挤压工艺及模具设计摘 要铜合金压气缸的生产方法常见的有管料的切削加工,离心铸造后切削加工,热挤压法。热挤压法生产材料运用率最高,生产效率最高,产品质量最高。本文分析热挤压工艺及模具设计。热挤压工艺分析综述:铜合金的热挤压温度根据经验可以定为730。压气缸的毛坯件属于杯形件的一种,因此采用的是反挤压。若采用一次挤压成形则所需挤压力和变形限度太大。因此采用两次反挤压,第一次将棒料挤压成为杯形件,切削加工成空心圆柱形。再通过第二次反挤压将内孔扩大,外径不变。通过两次反挤压得到挤压件成形毛坯。模具设计分析综述:两序挤压则需要两套挤压模具。两套模具采用通用凹模,结构简朴。第一套模具凸模采
2、用一般的反挤压凸模结构。第二套模具需要有模芯结构,模芯可以是固定式的也可以是活动式的。本次设计将模芯设计为固定式的即凸模和模芯一体式的。设计成整体式的好处是结构简朴,生产效率高。与此同时,顶件器只需设计成中空的即可,当凸模压下时,模芯正好进入顶件器的内腔中。关键词:反挤压,压气缸,模具设计,模芯Copper Alloy Cylinder Pressure of Hot Extrusion Technology and Die DesignABSTRACTCopper alloy pressure cylinder production methods common pipe material
3、cutting processing, machining after centrifugal casting, hot extrusion method. Hot extrusion method is the highest utilization rate of materials, the highest production efficiency,and the highest quality of product . In this paper, hot extrusion technology and die design is analysed.Hot extrusion te
4、chnology analysis were reviewed: Copper alloy can be classified as 730 hot extrusion temperature according to the experience. Pressure cylinder of a blank parts belong to the cup, so the backward extrusion is used. If using an extrusion forming ,the needed extrusion and deformation degree is too lar
5、ge. so the backward extrusion shoud be used twice.The first extrusion will make the bar become the cup, and then, make the cup become the hollow cylindrical by machining. After second backward extrusion will enlarge the inner hole, and the outside diameter is constant.After twice backward extrusion,
6、we can get the bloom.Mold design analysis were reviewed: The two order squeezing requires two sets of extrusion dies Two sets of mould adopt general concave die. The first set of mould punch adopts general backward extrusion punch die structure. A second set of mould need a mold core structure, mold
7、 core can be stationary or activities. This design will design for fixed the punch mold core and mold core one-piece. Design into integral advantage is simple structure, high production efficiency at the same time, top pieces simply designed to be hollow, when the convex mold, mold core right into t
8、he lumen of top pieces.KEY WORDS: backward extrusion, cylinder pressure, mold design, mold core目 录前 言1第一章 热挤压技术的介绍21.1 热挤压工艺的实质21.2 热挤压工艺的特点21.3 热挤压工艺的重要过程:3第二章 工艺分析及制定42.1 产品零件分析42.2 挤压件图制定42.3 工艺方案分析52.4 毛坯形状及尺寸选择6第三章 坯料的解决83.1 坯料加热方法83.2 加热温度83.3坯料润滑9第四章 变形量和挤压力114.1 影响挤压力重要因素114.2 变形限度124.3 挤压力1
9、24.4 热挤压设备选用原则134.5 热挤压设备选用14第五章 模具结构设计155.1 挤压模具设计的基本规定155.2 反挤压凸模的设计165.3热反挤压凹模的设计175.4热挤压凸模固定板的设计195.5 顶出装置的设计205.6模具结构原理215.7模具材料的选择22结 论25参 考 文 献26致 谢28 前 言压气缸户外断路器中的关键零件,规定“三高”即高的导电率、高的硬度和高的强度,以减少能耗和提高产品的可靠性。国内外均采用铬青铜QCr0.5材料制造。研究表白,QCr0.5是一种可热解决强化的铬青铜合金,其中合金元素Cr的含量 一般在0.5%左右,对铜的导电率减少很少。在一定的温度
10、范围内,QCr0.5具有良好的塑性,可通过锻造、挤压等变形工艺改善组织,提高性能。此外,经固溶时效后,其切削加工性能明显优于纯铜,因而成为高压开关零部件的首选材料。压气缸传统上采用外径130mm、内径l00mm的挤压管切削加工成型,材料运用率只有25%左右,同时内孔加工量大,效率低。尚有一种方法是采用重力铸造或离心铸造厚壁管坯切削加工成型,这种厚壁铸管最大的缺陷是内部质量差,存在气孔、夹杂等缺陷,机加工后缺陷暴露,废品率高20%-30%;成品材料运用率也低,通常在30%以下;此外机加工工作量大,热解决后的导电率、硬度及强度也普遍比较低。新工艺采用热挤压加工,能使坯料尺寸精度大幅度提高,毛坯重量
11、减轻45%以上,材料运用率可达70%以上,废品率减少到2%左右,产品的导电率、硬度及强度等零件材料为铬青铜QCr0.5,常温下QCr0.5棒料强度高、变形抗力大、塑性较差,具有加工硬化现象,难以进行大变形量的冷挤压成型加工。在生产过程中要先对其进行加热解决,即加热到730,使其软化,然后再进行挤压加工。第一章 热挤压技术的介绍1.1 热挤压工艺的实质热挤压就是将金属材料加热到热锻成型温度进行挤压,即挤压前将坯料加热到金属的再结晶温度以上的某个温度下进行的挤压。热挤压是挤压的一种,是最常见的体积成型方式之一。和冷挤压同样,根据金属的流动方向和凸模的运动方向可以将热挤压分为正挤压,反挤压,复合挤压
12、和径向挤压。正挤压就是挤压时金属流动方向和凸模运动方向相一致。正挤压又分为实心件正挤压和空心件正挤压两种。正挤压可以制造各种形状的实心件和空心件。反挤压时金属的流动方向与凸模的运动方向相反。反挤压是将圆形毛坯挤压成筒形零件。复合挤压是指是挤压时,金属的流动方向朝朝凸模的运动向和相反方向同时运动。复合挤压可产生两端直径不同的筒形零件,也可生产双杯类零件,如汽车的活塞销,也可制造杯形零件等。1.2 热挤压工艺的特点热挤压与冷挤压相比,具有如下优点:热挤压时金属的塑性好,减少了变形抗力,使总的挤压力大大下降。加热后金属材料塑性较好,使得本来冷挤压时变形困难的材料,在热挤压时变得比较容易。单位变形抗力
13、的减少,使热挤压可以成型断面形状复杂或尺寸较大的零件。挤压力的减少也可以减小设备的吨位,减少模具的单位负荷。同时,每道变形工步的需用变形限度也比冷挤压时大得多,也可以通过增长每道工步的变形量来减少变形工步数。热挤压时可以连续成形,有助于提高生产效率。通常情况下,一次加热后热挤压的数道成形工步可以连续完毕,不需要冷挤压使得中间退火软化工序和表面清理工序,有助于组织生产和提高生产效率。由于连续生产,可以使各道工步的模具初始精度匹配较好,工件的尺寸稳定性较高。与冷挤压工艺相比存在以下局限性:由于热挤压在较高温度下成形,对模具材料的耐热性提出了较高的规定。在热挤压时,模具的温度会影响其强度和表面硬度,
14、必须对热挤压模具进行充足冷却。在设计时应考虑模具的冷却系统。同时必须选合适的模具材料,提高材料的热硬性和热耐疲劳性能。热挤压件的表面质量不佳,尺寸精度较低。由于坯料在加热时出现的氧化脱碳,使得积压件表面粗糙度值增长,尺寸精度也较冷挤压件低得多。经热挤压后的工件,一般需通过切削加工才干复合机器零件的质量规定。热挤压后,工件必须进行热解决。为了改善热挤压件的切削加工性能,调整硬度及为零件的最终热解决做组织准备,热挤压后必须对工件进行退火或正火等热解决。1.3 热挤压工艺的重要过程:坯料制备 坯料加热 挤压成形 后续工序 积压件热解决 表面热解决 精加工第二章 工艺分析及制定2.1 产品零件分析本设
15、计的产品为筒形零件,其产品零件示意图如图2-1所示。图2-1 压气缸压气缸(见图2-1)传统上采用外径130mm、内径l00mm的挤压管切削加工成型,材料运用率只有25%左右,同时内孔加工量大,效率低。新工艺采用热挤压加工,能使坯料尺寸精度大幅度提高,毛坯重量减轻45%以上,材料运用率可达70%以上,废品率减少到2%左右,产品的导电率、硬度及强度等零件材料为铬青铜QCr0.5,常温下QCr0.5棒料强度高、变形抗力大、塑性较差,具有加工硬化现象,难以进行大变形量的冷挤压成型加工。在生产过程中要先对其进行加热解决,即加热到730进行挤压加工。2.2 挤压件图制定热挤压工艺设计是整个热挤压设计工作
16、的第一步,设计是否合理直接影响到制件质量、生产效率、模具寿命和生产成本等。根据压气缸的图纸规定,考虑到QCr0.5在730会产生氧化皮和机加工应预留的余量,挤压件在其原零件的基础上内外圈各加3mm和4mm的单边余量,端部加5mm的余量,得到第2次挤压后的毛坯(如图2-2所示),体积V21120233mm3 。 得到挤压件图如下所示。 图2-2 挤压件图2.3 工艺方案分析工艺方案如下述讨论:一、一次挤压成型。此时采用阶梯状凸模,一次挤压成型; 二、二次挤压成型。 若采用方案一凸模大体形状如(图2-3)所示。图2-3 一次挤压凸模结构根据挤压力计算采用经验公式:F=K8+1/(D/d-1)d2b
17、 公式2-1式中F反挤压时的挤压力 K校正系数(根据实验情况而定) d反挤压模凸模直径,mm D反挤压模凹模直径,mm b挤压终了温度时金属材料的强度极限,MPa 假如采用一次性挤压,模具结构简朴,生产效率高,但金属的变形限度大,挤压作用面积大,此时K= 0.3,b =115MPa,挤压力约为P=0.38+l(Dd-1)d2b =0.38+1(129112-1) l12l15=6313321.4N,而315t万能液压机的公称压力为3150000N,500t万能液压机的公称压力为5000000N。因此若采用一次挤压所需压力太大,不够经济。另一方面若采用一次挤压变形量过大,容易出现挤压缺陷,故不适
18、合采用一次挤压。若采用二次挤压成形则可采用如下挤压工艺,如图2-4所示。棒料镦粗第一次反挤压机加工修正第二次反挤压图2-4 积压工序图2.4 毛坯形状及尺寸选择热挤压工艺设计是整个热挤压设计工作的第一步,设计是否合理直接影响到制件质量、生产效率、模具寿命和生产成本等 。根据压气缸的图纸规定,考虑到QCr0.5在730会产生氧化皮和机加工应预留的余量,挤压件在其原零件的基础上内外圈各加3mm和4mm的单边余量,端部加5mm的余量,得到第2次挤压后的毛坯(如图2.4所示),体积V21120233mm3 。第2次挤压前机加工整修去掉的体积V=188675mm3,所以总的体积V0= V1+V2=130
19、8800mm3为了减少原材料的特殊订货,根据供货情况在生产中采用 115mm棒料,毛坯高度应取为: H= V0/3.14x(115/2) 2126mm。 采用二工序挤压工艺后,1、2次挤压的凹模具有通用性。为了使第二次挤压时可以脱模,必须限制凹模的高度,同时第一次挤压的毛坯在第二次挤压之前必须完全放入凹模内。经计算,第一次挤压后挤成的毛坯高度可取为146mm,由此得到第一次凸模的直径为73mm,可满足实际生产规定。由于所用坯料的直径为 115mm,而模具的凹模直径为129mm为了保证毛坯挤压时的同心度,在第一次挤压之前须对毛坯进行镦粗,使其直径最大处为129mm。在第二次挤压之前,为防止毛坯加
20、热后不能放入凹模中,同时保证型芯能放入第一次挤压制件的内孔中一定要通过机加工对其进行修整,采用内镗孔外车削的方法将其加工成内外径分别为74mm和128mm的毛坯。第三章 坯料的解决3.1 坯料加热方法一、火焰加热 它是运用燃料在加热炉内燃烧产生具有大量热能的高温气体,通过对流,辐射把热能传递给坯料表面,通过由表及里的热传导而是金属坯料加热到预定的温度。燃料有:固体燃料,液体燃料,以及气体燃料。火焰加热方法的优点是:燃料来源广泛,加热炉造价较低,对坯料的适应性广等,因此应用广泛。其缺陷是:劳动条件较差,加热速度慢,加热炉温度比较难以控制,还存在较大的金属烧损,对环境也有较大的影响。二、电加热 电
21、加热是通过把电能转化为热能来加热金属坯料。常见的方法有感应加热,接触电加热和电阻炉加热。由于本次挤压坯料是铜,而铜不具有电磁感应的特性,所以不能用电磁感应加热的方法,在这里不再赘述感应加热的方法。电阻炉加热 是运用电流通入炉内的电热体所产生的热量。电阻炉加热温度受电热体的限制,热线率要比感应加热方法低得多,加热速度也慢。但温度控制准确。综上所述,本次挤压工艺中坯料加热采用电阻炉加热。3.2 加热温度热挤压指在再结晶温度以上加热,加热温度的高低对挤压过程有较大的影响。其一,挤压温度的高低对挤压力有较大的影响,加热温度低时挤压力较大,加热温度高时挤压力较小。因此,在满足一定条件下宜采用较高的加热温
22、度。其二,加热温度过高时容易出现氧化,过热,过烧等一系列缺陷。本次挤压坯料是铜,因此根据经验一般采用770加热。3.3坯料润滑热挤压时,坯料处在700以上,任何适应于冷挤压的润滑剂都会在如此高温下发生分解,不仅不能起到润滑作用,还会因其性质的改变而增长表面与模具的摩擦力。在高温下抱负的润滑剂应具有以下条件:一、润滑剂应具有良好的耐压性能,在高压力下作用下,润滑膜仍能吸附在表面上,保持润滑效果。二、应具有良好的耐热性,热挤压的润滑剂在使用时应不分解,不变质。三、为了减少模具温度,热挤压用的的润滑剂在使用时不仅有润滑作用,还要有冷却模具的作用。四、润滑剂不应对金属和模具由腐蚀作用。五、润滑剂应对人
23、体无毒,不污染环境。六、润滑剂规定使用时,清理方便,来源丰富,价格便宜等。目前,常用的润滑剂重要有以石墨为重要润滑成分的各类石墨润滑剂,以及以玻璃为重要成分的比例润滑剂。玻璃是一种非晶态固体材料,它在高温下是一种流体,没有固定的熔点;玻璃的导热系数小,在工作温度下玻璃是一种熔体润滑剂,当玻璃与高温坯料接触时,它可以在工具和坯料接触面间形成液体薄膜,达成隔开两接触表面的目的,从而起到润滑和绝热的作用;玻璃的粘度随温度上升而减小,并具有可逆性,玻璃成分不同,粘度-温度特性不同,因此可根据金属热加工工艺的特点,选用或设计合适的玻璃成分和粒度。热挤压工艺用玻璃润滑剂具有以下特点:一、在金属变形过程中具
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 挤压 模具设计 说明书
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。