浅析精密挤压连接铜块工艺范文

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摘要：分析了某连接铜块锻件结构，确定了工艺路线，设计了热挤压模具和冷整形模具。制定了加热工艺，研究了毛坯热挤压和锻件尺寸精整工艺，以期为其它异形件的精密挤压成形提供新的方法。

关键词：连接铜块；热挤压；冷精整；异形件

某连接铜块为高压开关用电器零件，形状异形，原采用机械加工直接加工成形，因不规则部分加工工时较高，改为热挤压、冷整形的方式进行成形，提高了材料利用率及生产效率。改进后挤压成形，提高了零件内部致密度，对产品性能有很大提升。本文介绍了该零件成形工艺的模具设计、试制调试，以期为类似零件的生产提供新的方法。

1锻件结构分析及工艺路线

1.1锻件结构分析连接铜块形状如图1所示，材料为T2铜，上部为圆形，下部为不规则形状。因机械加工不规则形状时，工时较高，现改为挤压成形。要求挤压后外圆直径和异形部分不进行机械加工，且保证底面边缘R2mm，外圆尺寸需满足公差±0.10mm。

1.2确定工艺路线工艺分析：锻件如图1所示，此零件难点为：①非加工部分锻件表面要求无缺陷；②底部R2mm尺寸满足图纸要求；③非加工外圆尺寸公差±0.1mm。对于①点，下料后对坯料进行打磨，消除表面毛刺及锯痕，生产过程中对模具型腔内氧化皮进行及时清理，可防止坯料表面缺陷及模具型腔氧化皮缺陷二次挤入锻件，形成锻件表面缺陷；对于②点，一次挤压很难成形，须对难成形部分进行冷精整；对于③点，由于坯料加热及挤压过程中产生氧化皮以及热锻件存在尺寸收缩，须进行冷精整。针对以上难点，确定工艺路线为：下料→热挤压→机加工下底面→冷精整。

2挤压模具设计

2.1模具结构的设计热挤压后的锻件如图2所示。热挤压模具结构如图3所示。坯料加热后，将其放入成形镶块内，油压机下行，带动冲头将坯料挤压成形，成形后冲头回程，由顶出缸顶出顶杆，将锻件顶出。冷整形模具如图4所示，将锻件下底面经机械加工，保证底部尺寸14mm后，放入整形镶块中，通过上模挤压，整形其外形尺寸及底部周围的圆角，然后将上端面机械加工保证高度至要求尺寸。

2.2模具尺寸的设计铜合金热挤压时的收缩率为1.0%～1.3%[1]，所以在锻件图尺寸的基础上加放1%制作热挤压模具。热挤压完成后锻件收缩，尺寸接近设计尺寸。冷精整时需要严格控制模具尺寸公差，考虑到模具磨损和零件冷精整后的回弹，确定基本尺寸公差±0.05mm为冷精整模具尺寸公差。

3加热温度和加热时间的确定

合理的加热温度和加热时间对坯料的良好锻造起着重要的作用。坯料加热温度过高，时间过长，热挤压过程中形成的氧化皮多，影响产品表面质量；坯料加热温度过低，时间过短，锻件变形抗力过大，局部充填不饱满。T2铜的锻造温度范围为950～800℃，装炉温度950℃，加热时间按1～1.5min/mm计算，冷却方式为空冷[1]。为了能保证锻件表面质量及成形充填效果，应选择合适的加热温度及保温时间。将准50mm×22mm的T2铜坯料通过不同温度加热进行挤压，对比充填效果和表面质量（每组各5件），结果见表1。通过对比，选择加热温度为900℃，保温25min时锻件表面质量和充填效果良好。批量生产时初始装炉10件坯料，挤压过程中及时补充炉内坯料，保证每个坯料的保温时间不超过35min，锻件质量满足要求。

4验证

毛坯经过热挤压、机加工下底面、冷精整后表面质量良好、充填饱满，径向尺寸达到±0.05mm公差，满足锻件要求。经批量生产验证，该工艺稳定，提高了后续机械加工效率。

5结论

（1）选用900℃加热，锻件表面质量和充填效果良好。（2）通过热挤压和冷精整，保证零件非加工外圆尺寸为±0.05mm公差，底部圆弧成形良好。（3）通过工艺改进，提高了材料利用率和后续机械加工效率。

参考文献：

[1]夏巨谌，韩凤麟，赵一平．中国模具设计大典(第四卷)[M]．南昌：江西科学技术出版社，2003．

作者：康关军 李萌 来钰人 雷超 王少萌 单位：中国船舶重工集团第十二研究所