精冲模具设计中冷挤压技术的应用范文

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摘要：

本文主要分析了凸轮制件的精冲工艺，并设计出排样，选择了压力机与精冲力计算方式，明确精冲模具与凸凹模间隙工作刃口的圆角；然后设计精冲复合的模具结构，同时对精冲的模具工作部件与材料的热处理规范性进行合理选择，从而设计出齿圈压板的结构。

关键词：

精冲模具；冷挤压技术；应用价值；

模具是汽车的重要零件，产品多种多样，结构具有复杂性，规格要求准确度高。有些模具品种需求量较大，按照模具优点可以应用于挤压工艺生产。比较模具挤压技术和传统机械切削加工技术可知，应用模具挤压成形技术不仅可以提高生产效率，而且能够取得较好的力学性能制件，同时材料使用次数高，成本费用低，缩短了加工时间。

1传统模具设计方式的不足

为了提高产品的质量，因此要研究传统冲压工艺以及模具设计的不足，并从中找出解决的方法，促进冲压工艺以及模具设计的完善。同时为了保证产品运行的有效性，需要从传统冲压工艺以及模具设计的不足，例如凸包斜面问题、工件内腔定位问题以及冲孔问题等问题为出发点，才能提高产品质量。

1.1冲孔在对腰形孔模具进行设置时，使用特殊工艺进行设定。为了保证零件安装的质量，进行冲孔之后,对卸载工序不够重视,加之，操作比较困难,容易使零件出现异常，零件底面平行度底面无法保持平行,会直接影响操作的正常运行。

1.2凸包斜面凸包是影响汽车质量的重要因素。凸包的位置在与腰形孔进行连接处,但是凸包的斜面没有和16×1.8毫米或者17×1.9毫米之间腰形孔进行接触。散热管的摩擦力过大,也会引起热管的形状出现异常,如果没有对会凸包斜面问题进行有效解决，则会严重影响汽车的质量。

1.3工件内腔定位一方面，在对零件的原翻边成形模具进行设置时,使用工件内腔周边定位。由于工件内腔周边直线段比较短、内腔长度不足、零件长度数值较大等问题,无法准确安装零件，在对翻边进行设置后,不能准确确定高度尺寸数值。另一个方面，在对模具进行设置时没有对卸载工序进行细化,零件翻边成形后,零件容易被固定在定位块上,需操作人员利用器具从定位块上撬起。这种操作方式,过程比较复杂,容易使零件出现异常,底面无法保持平行,会直接影响汽车的正常使用[1]。

2制件分析

图一是变速箱中一个挡功能件局部示意图，此局部结构普遍应用于选换挡、离合器与座椅调节的机构中，成形方式为顶冲孔加翻边成形，成形高度可以决定模具的结构。在设计模具的过程中，通常为合理布置预冲孔塌角面，需要选择与翻边相反方向冲孔。以上因素加大了模具结构设计难度，增加了模具维护、设计、使用与制造成本，降低了制件质量稳定性。

3工艺性的分析

为降低工件设计成本，本次研究制件使用原材料的牌号是宝钢35号钢，其屈服强度控制在360兆帕以内，而抗拉强度控制在520兆帕以内，延展率超过了20%。按照顶冲孔加翻边工艺进来估算，得出预冲孔径直径的最大值不可以大于Ф64.8毫米。根据翻边高度的计算公式高等于Dx(1-k)+0.43xr+0.72xt，得出极限翻边的系数Kmm等于0．2，高度的最大值是8.8毫米，这个高度超过了图纸的要求。可以确定模具设计方案的第1步是预冲孔，第2步是翻边，第3步是整形，第4步是复合性落料[2]。但是在模具方案验证过程中，以下两个因素会致使这个无法正常进行。一是原材料的延展率逐渐将低，一旦达到4.5毫米翻边高度时易出现裂纹；二是公司自身的设备限制了施工进程，加之，制件的外形相对较大，四工位的反顶缸需要搭桥，而且模具偏载较为严重，无法彻底地消除外形撕裂的情况。因此。为消除以上因素产生的影响，更改了模具设计方案。具体如下：第l步为是冷挤压，第2步是整形，第3步是复合性落料。目前这个方案已经获得量产验证，在第1步时挤压高度能够达到达5.8-6毫米，制件表面光亮带达到设计要求，且模具寿命在每一次刃磨之后可达到1.5万次。

4模具分析

4.1模具结构精冲模具挤压技术和油压机上挤压技术的区别在于应用了拉杆顶出系统，为了使模具安装便利，也应用了模柄。模柄内的顶杆主要以120°角形状出现，以加强模板的受力体积。由于挤压零件外表没有进行加工，就能够达到零件的标准，只能应用φ14毫米型腔，如果使用12.5mm×φ14mm负公差的棒料，并安装于凹模中显得狭隘，而且顶杆位于高位，若安装位置较浅，在冲床下行时极易出线歪斜。

4.2模具动作和特征模具动作的主要内容：毛坯放进凹模后，模具挤压开始运作，推动上模部分向下运转和模。凸模导向套首先接触毛坯然后自行向凹模内挤压，这个过程的压力主要由压缩弹簧所产生，利用托板和顶杆的功能像凸模导向套提供压力。其次，在导向套指引下凸模通过和凹模的相互触碰并挤压毛坯形成小孔。在最后完成反挤压过程中凸模导向套与凸模相互挤压毛坯形成φ6毫米小圆台，最终挤压件外形规格得以统一。

5精冲模具设计的优势

第一，精冲模具挤压件利用拉杆系统的功能自行顶出，顶出距离根据其范围为17-19毫米。如果顶出的空隙较大，可能会发生挤压件接触凸模和凹模导向套的事件，也可能会发生顶杆过高的现象，那么下个挤压毛坯就有可能不能进入凹模型腔。如果顶出的空隙较小，则会导致挤压件只能进入凹模型腔的一半，取不出来。第二，凸模导向套可以确保凸模脱模，挤压件就不能进入到凸模内。碟形弹簧的压力和挤压件胀模力的相互挤压，凸模导向套就能确保进入凹模内，有拉杆系统取出；凹模更换的速度更快。第三，应用碟形弹簧限制凸模导向套的运转，简单方便，安全可靠。碟形弹簧的主要特点是力量大、压缩简便以及距离大等，精冲模具挤压成形技术在规格较短的冲床上可以确保凸模的运转方向，模具完成任务时挤压件取出，同时又可以支撑和供应充足的压力辅助挤压运作过程。第四，凸模导向套发挥其导向功能，确保了挤压件孔以及外援同轴度为0.1的标准。由于精冲模具挤压零件7mm内孔过小，头部以圆锥形的形式出现，极易发生流动偏离。纯反挤压将不确保精冲模具挤压零件同轴度标准。把导向套加载凸模上，就能够确保这一标准[3]。

6应用冷挤压技术在模具设计中的应用

6.1模芯设计中对于闭式冷挤压技术的应用在尺寸比较大的情况下，应用传统冷挤压的方法难以成形的精密度。如果仅是应用闭式方式，会因为高流动的阻力导致模芯从而产生缺陷。为了获得高质量与高精度模芯，需要使用多工序的方法，也就是模芯通过几次成形来提高制件质量。此外，在多个模具运动或是动作中组成挤压成型时，这种方式是同一个工位作业，可以提高工作的效率，保证成形的质量。图二是芯轴圆柱交换成形的过程。在模具工作的过程中，首先将毛坯放入模芯中，滑块滑行时，模具上下模具会闭合，然后模芯逐渐成形，成形后滑块的运动停止，同时在液压的作用下下芯轴把上芯轴从模具形腔中顶出，从而完成芯轴的交换，当压力机滑块产生第二次下行时，真正成形。

6.2精冲模具设计中对于冷挤压技术的应用精冲模具工作零件一般包括凹凸模、凸模与凹模，其是确保精冲件的质量关键，尺寸与形状精度会直接影响导精冲零件的断面质量与精冲模刃口实际间隙，而且精冲模具强度会直接影响导精冲模具使用的寿命，因此，需要合理设计凹凸模、凸模与凹模结构，科学选择热处理的规范与材料。而应用冷挤压技术，恰好可以在保证精冲模质量的同时，延长精冲模使用寿命，冷挤压技术设计的精冲模具结构比较简单，同时选高强度、耐磨性较好与淬透性好的凹凸模、凸模与凹模，全部应用真空方式淬火，其中，凸模的热处理硬度在60-62HRC之间，凹模与凸凹模热处理硬度在62-64HRC之间[4]。

6.3模具结构设计中对于冷挤压技术的应用按照零件尺寸与结构要求，使用复合落料冲孔模结构，依据模具中凹模位置差异，可将复合模分成倒装的复合膜与正装的复合模，其中需要重点考虑的两个因素是生产效率与磨具强度。从凸轮零件的结构中可知，强度比较大的是凸凹模，因此，在确保凸凹模强度以及制件使用的要求前提下，为提高生产的效率、操作安全与操作方便，凹凸模要使用倒装复合的膜结构。具体从图三中可以看出。

7结语

总而言之，改善零件冷挤压工艺与模具结构可以提高产品质量来，为了保证产品的质量，需要充分研究传统冷挤压工艺以及模具设计的不足。例如：凸包斜面问题、工件内腔定位问题以及冲孔问题等问题，不断地完善冲压工艺以及模具设计方法，同时为了保障零件安装的准确度，需要对操作过程进行优化，确保汽车可以安全行驶。

参考文献

[1]朱小兢.冷挤压技术在精冲模具设计中的应用[J].模具制造,2913,23(06):15-17.

[2]卢尚文,周水波,任学平.高体积分数SiCp/Al复合材料等温反挤压模具设计及工艺研究[J].热加工工艺,2012,13(03):173-176.

[3]朱烈峰,孟彬,杨庆华.锥齿轮高频颤振冷挤压数值模拟及模具设计[J].锻压技术,2012,13(03):114-118.

[4]路香兰,李宏伟,蔡晓青.高强度内六角螺钉挤压成型工艺与模具设计[J].模具工业,2013,24(08):60-63.

作者：段继承 单位：湖南铁道职业技术学院