1．產(chǎn)品工藝分析

　　冷擠壓工藝是一種利用三向壓應(yīng)力對(duì)常溫材料成形的一種少或無(wú)切削的加工工藝方法鸳慈。產(chǎn)品為一機(jī)車(chē)的傳動(dòng)主軸饱溢，材料為20Cr，其中的矩形外花鍵的要求：具有良好的綜合力學(xué)性能走芋，各花鍵的位置度高绩郎，表面光滑。采用機(jī)械加工方式的特點(diǎn)：加工靈活翁逞、不需要二次工裝肋杖、適合小批量生產(chǎn)，位置度由分度頭的精度保證挖函，隨意性大状植，人為因素影響大，花鍵的表面粗糙度難以保證怨喘，金屬表面的力學(xué)性能差津畸；采用冷擠壓加工的特點(diǎn)：花鍵位置度由模具保證(模具型腔由慢走絲線切割機(jī)加工，且經(jīng)拋光處理)必怜，冷擠壓使產(chǎn)品表面晶粒細(xì)化魁夫，綜合力學(xué)性能良好，表面光滑偷菩，生產(chǎn)效率高窗耘，工藝路線長(zhǎng)，適合批量生產(chǎn)稳嘁。綜合該產(chǎn)品批量大乱险、及對(duì)外花且尺寸一致性好，以免損壞模具托习，我們采用的是先粗車(chē)后無(wú)心外圓磨石检，表面光滑，粗車(chē)外圓基本一致虏淋，無(wú)心磨時(shí)的余量基本一致惯斥，加工的效率高，尺寸一致性好尸查，能達(dá)到冷擠壓工藝的要求病趋。

　≡感住②軟化處理本產(chǎn)品的材料20Cr，軟化處理是冷擠壓成功的關(guān)鍵存哲，若不用軟化直接冷擠壓因宇，成形困難，模具極易損壞祟偷，軟化后產(chǎn)品的塑性過(guò)大察滑，則產(chǎn)品在模具入口處堆積，產(chǎn)品無(wú)法成形修肠，模具局部損傷嚴(yán)重贺辰，通常在140～160HBW時(shí)效果最佳，采取軟化方式為完全退火嵌施，但在退火中要減少產(chǎn)品氧化饲化。

　　③潤(rùn)滑處理潤(rùn)滑處理的好壞直接影響產(chǎn)品尺寸及表面粗糙度吗伤，我們采用磷化后皂化處理吃靠，其流程及重要參數(shù)如下：
鍵的要求，決定采用冷擠壓加工牲芋。        

　　2．冷擠壓工藝

　　  (1)冷擠壓工藝路線  由于此產(chǎn)品用于機(jī)車(chē)傳動(dòng)主軸撩笆，隨著我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛技術(shù)的發(fā)展，客戶對(duì)于主軸外花鍵的要求越來(lái)越高，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐與大膽探索，我們總結(jié)出了主軸加工的工藝路線：下料一軟化一粗車(chē)一無(wú)心外圓磨一潤(rùn)滑一冷鐓一潤(rùn)滑一冷擠壓一精加工障氛，此工藝路線的特點(diǎn)：產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高瞳竖，產(chǎn)品尺寸一致性好，自動(dòng)化程度高癌雷，可批量生產(chǎn)乡捧，對(duì)操作員的技術(shù)要求不高，材料利用率高魄仙，成本低牵观。

　　(2)毛坯制坯處理

　　a.表面加工冷擠壓加工要求產(chǎn)品的表面要光滑，

　　氫氧化鈉l碳酸鈉 磷酸鈉 水玻璃 水 溫度   時(shí)間

　　60一lO09160～1009  25～809  lO～159  lL ≥85℃ 15～25min

　　b．流動(dòng)冷水洗水惑。

　　C．熱水洗塌自。

　　d．酸洗使用鹽酸時(shí)用濃鹽酸，或者用濃度15％在室溫下處理汽足。

　　e．流動(dòng)冷水淋洗悟旧。

　　f．熱水洗。

　　g．磷化處理(配方略)。

　　h．流動(dòng)冷水淋洗蔽豺。

　　i．中和NaOH溶液(39／L)60区丑。C中進(jìn)行，目的是將磷化層中殘存的酸性物質(zhì)中和掉修陡，延長(zhǎng)皂化液使用壽命沧侥。

　　j．皂化如用肥皂，濃度709／L濒析，溫度55．60正什。C啥纸，處理時(shí)間30rain号杏，經(jīng)皂化處理后的坯件利用自身余熱干燥，也可在75一llO斯棒。C熱空氣中干燥盾致。 通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的潤(rùn)滑處理，產(chǎn)品在脫模過(guò)程中相當(dāng)順利荣暮。從而避免了產(chǎn)品拉傷模具的現(xiàn)象庭惜，提高模具的使用壽命。

　　 (3)毛坯尺寸產(chǎn)品在變形前后的體積損耗極少嗡窑，省略不計(jì)籽钝，因此可認(rèn)為是體積不變。矩形花鍵是規(guī)則的幾何形狀夭蹦，但是在其收尾部分要準(zhǔn)確計(jì)算其體積不易航赦，必須借助CAD中的三維制圖，再利用其功能計(jì)算出產(chǎn)品冷擠后的體積耳恭，從而根據(jù)毛坯的外圓計(jì)算出毛坯長(zhǎng)度犹狮，毛坯外圓的確定是由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

　　產(chǎn)品的計(jì)算過(guò)程為：毛坯外圓(根據(jù)經(jīng)驗(yàn))取為21．4mm叹惕；根據(jù)體積不變?cè)砜芍鞯拈L(zhǎng)度為67．5mm箱藏；由后續(xù)加工中的余量，可實(shí)際取其長(zhǎng)度為68．5mm

　　實(shí)踐證明：產(chǎn)品余量不大随巴，材料無(wú)浪費(fèi)鲜堆，節(jié)約原材料。

　　(4)壓力機(jī)的選擇選擇壓力機(jī)的重要因素為

　≈匙伞①冷擠壓的壓力根據(jù)計(jì)算變形壓力：

　　F=PA=ZnR昌执。A

　　式中    f----總擠壓力，kN

　　P----單位擠壓力统翩，kN

　　z——模具形狀系數(shù)仙蚜，按經(jīng)驗(yàn)取Z=1．1

　　σb——抗拉強(qiáng)度，查相關(guān)資料知σb =885 MPa

　　A——工作部分橫截面面積，452．39mm2

　　n——擠壓方式及變形程度修正系數(shù)委粉，一般情況

　　下n=5

　　經(jīng)計(jì)算F=152.4kN呜师。

　　因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇200kN的壓力機(jī)。

　〖纸凇②冷擠壓的成形特點(diǎn)冷擠壓成形過(guò)程在較為緩慢中進(jìn)行汁汗，有利于金屬的流動(dòng)，若用曲柄壓力機(jī)栗涂，無(wú)法實(shí)現(xiàn)緩慢的動(dòng)作知牌，坯件在瞬間受到?jīng)_擊力的作用成形，冷變形強(qiáng)化加劇斤程，變形抗力大角寸，模具型腔所處狀態(tài)較為惡劣，產(chǎn)品回彈大忿墅，變形大叁席，由冷變形強(qiáng)化所產(chǎn)生的力學(xué)性能不穩(wěn)定，產(chǎn)品報(bào)廢率高恭吊。比較之下蚕察，采用液壓機(jī)，其行動(dòng)平穩(wěn)仓判，壓力可調(diào)犯党，操作方便，一名操作員可勝任此項(xiàng)工作蜘体；綜合以上示董，我們選用了200kN的油壓機(jī)，這種壓力機(jī)的行程可調(diào)翅殃，操作時(shí)用腳踏板進(jìn)行诈金，方便快捷、技術(shù)要求不高臊娩。

　　3．模具設(shè)計(jì)

　　(1)模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程根據(jù)矩形外花鍵的特點(diǎn)拐棺，我們對(duì)原有的模具結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)：重點(diǎn)在于成形部分，即上框全、下凹模的結(jié)構(gòu)和人口部分察绷，同時(shí)結(jié)合將原來(lái)整體模改為現(xiàn)行的組合模，進(jìn)行了幾次技術(shù)攻關(guān)津辩，現(xiàn)在的模具結(jié)構(gòu)拆撼。

　　模具由上下兩部分組成，其特點(diǎn)為：上下模的定位完全是由導(dǎo)柱18和導(dǎo)套5的定位進(jìn)行喘沿，上下凹模之間的對(duì)中度完全由導(dǎo)柱導(dǎo)套的制造精度來(lái)保證闸度。

　　工作過(guò)程：上下模調(diào)整到一定的距離，可以裝入軸，保證主軸在上下模的導(dǎo)向位置莺禁，當(dāng)壓力機(jī)往下運(yùn)動(dòng)后留量，首先是軸的下部分進(jìn)入型腔，直到成形完成哟冬；上模往上運(yùn)動(dòng)后楼熄，由于上模孔為光孔浩峡，產(chǎn)品留在凹模10可岂，上模繼續(xù)往上移動(dòng)后，直到一定距離后(該距離能讓產(chǎn)品頂出)不再往上運(yùn)動(dòng)村钧，則由頂桿14頂出產(chǎn)品僵息，形成產(chǎn)品加工的一個(gè)周期。

　　(2)模具的重要部件設(shè)計(jì)材料為Crl2MoV诗差，氮化處理：表面硬度68～70HRC刷男，心部硬度62—64HRC。

　　凹模內(nèi)圈的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵搪狈，承受了最大的冷擠壓壓力。為了加強(qiáng)凹模的強(qiáng)度羊耸，通常采用預(yù)應(yīng)力組合凹模延幻，可以用二層或三層組合而成，內(nèi)圈分為導(dǎo)向部分葵伟、預(yù)成形部分林品、成形部分，導(dǎo)向部分的作用對(duì)軸進(jìn)行導(dǎo)向夕谬，此部分的長(zhǎng)度由受力的作用及實(shí)際情況確定增队；成形部分作為產(chǎn)品的最初變形區(qū)，是產(chǎn)品成形的關(guān)鍵部位哲银，人口角度的大小對(duì)于產(chǎn)品成形后的尺寸影響很大扛吞，角度大，產(chǎn)品成形飽滿荆责，產(chǎn)品成形長(zhǎng)度短滥比，角度小，成形容易做院，花鍵外徑小盲泛，角度在一定范圍內(nèi)最佳，一般為25键耕。一30寺滚。；成形部分是產(chǎn)品的最后形成尺寸部分，不宜設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)村视，過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)品成形困難由境，模具受力大，用頂桿頂出力過(guò)大蓖议，不易頂出且易造成模具成形部分拉傷虏杰，此部分也不宜設(shè)計(jì)過(guò)短，過(guò)短會(huì)使產(chǎn)品成形后變彎毁几；此外產(chǎn)品在成形后有一定的回彈撕擂，這在模具尺寸設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)做了相應(yīng)處理。

　　 (3)模具材料及熱處理冷擠壓模具在產(chǎn)品的成形中陵租，受力情況比較復(fù)雜泉蠢，要求模具材料必須有一定韌性和較高的硬度，要求材料在工作時(shí)的變形小育床，雖然是冷擠壓诡语，但在工作時(shí)，由于摩擦的作用松浆，產(chǎn)生了較多的熱量窑竖，工作時(shí)的溫度大約300。C旧晴，這就要求材料有一定的紅硬性适固。我們最初用的材料是T10A，淬火62～64HRC遮尚，此材料能受較高的壓力誊涯，由于產(chǎn)品的脆性大，成形部分凹模產(chǎn)生了裂紋蒜撮，現(xiàn)在我們所用的材料為Crl2MoV暴构，淬火后二次回火，并對(duì)成形模具的表面增加了氮化處理段磨，表面硬度68～70HRC取逾，心部硬度在62—64HRC，并具有一定的耐磨性薇溃，模具壽命提高30％菌赖。

　　 (4)模具裝配時(shí)的工藝要求模具采用組合件，在裝配時(shí)顯得十分重要沐序，要求凹模內(nèi)圈的外圓一定要與凹模配合恰當(dāng)琉用，過(guò)盈過(guò)大易造成凹模的變形，擠出產(chǎn)品為不合格品策幼，有間隙時(shí)邑时，定位受到影響奴紧。產(chǎn)品易變彎且易飛出模具形成危險(xiǎn)；一般我們的過(guò)盈量為0．02～0.04mm晶丘，這要求裝配時(shí)再進(jìn)行精加工冬蝶，我們所采用的是立方氮化硼刀片進(jìn)行車(chē)削。

　　4．結(jié)語(yǔ)

　　實(shí)踐證明：對(duì)于生產(chǎn)批量大的外花鍵主軸及類(lèi)似產(chǎn)品象体，采用冷擠壓方法加工瘟气，零件尺寸精度高，尺寸一致性好档改，表面質(zhì)量好断憨，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短谅囚，金屬流線好瑰保，是一種理想的加工方法。

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