冷挤压成形设计

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1、冷挤压课程作业结构分析：冷挤压件图如下图所示：分析可知，挤压零件结构简单，为典型单向多台阶阶梯轴，并且除处有较大直径突变外，其余的直径变化均较小，且为倾斜台阶面过渡。工艺设计：根据零件结构特征，处台阶需要通过镦粗成形，其余台阶面可采用减径挤压方式，所以采用减径挤压和镦粗相结合的方式，具体选取以下两种方案对比分析：1.镦挤复合，加工出，圆柱面，减径挤压出。工步图如下：2.镦粗出圆柱面，依次减径挤压出，圆柱面。工步图如下：坯料设计及挤压前处理：坯料设计：1.坯料形状和尺寸：根据零件结构分析采用棒状坯料如图a所示：,取由冷挤压件图可知256478.

2、6481，则266737.8，取坯料直径为d=36mm由体积不变原则可得坯料尺寸为。坯料如下所示：2.坯料制备方法：毛坯直径较大且长，为保证毛坯的尺寸精度及形状精度，采用锯切下料。材料：20Cr，（合金结构钢）：前处理如下：1.软化处理：球化退火（加热到860°C，保温14h，随炉冷至300°C后空冷）2.表面处理：磷化处理（具体过程为化学去油（85℃）→流动冷水洗→酸洗去锈（65～75℃）→流动冷水洗→热水洗→磷化处理（85～95℃）→流动冷水洗→中和处理。）3.润滑处理：皂化处理（工业皂片）成形力计算及设备选择：对于实心圆柱件，断面减缩率

3、,式中，A0为挤压变形前毛坯的横断面积，A1为挤压变形后工件的横断面积,D0为挤压变形前毛坯的横断直径，D1为挤压变形后工件的横断直径,根据图算法求得单位挤压力P，代入公式F=P*A0（）求得减径挤压的挤压力如下表所示。D0/mmD1/mm断面减缩率单位挤压力p/MPa挤压力/kN3630.428.7%620631.13627.541.6%800812.930.427.518.2%430304.9冷镦力计算根据零件尺寸计算D=55.5,H=75mm，A=2419;则冷镦力F=2482.1kN3.总成形吨位为F=1.3*（631.1+304.9

4、

5、+2482.1）=3418.14.由计算选择400吨的机械压力机模具结构设计：模具材料选用硬质合金钢，冷挤压单位压力小于1100MPa，采用整体式凸模、两层组合式凹模形式。组合凹模的总直径比a=5，d3=5*d1;a21=0.2a+1=2,d2=a21*d1=2*d1。方案1：镦挤复合，加工出，。注：因第一工步成型模拟失败，故后续模具不作设计。方案2：1）镦粗至镦粗成型工艺的凸凹模结构如图：（2）减径至组合凹模的总直径比a=5，d3=181mm，d2=72.4mm。凸模、凹模结构如图：（3）减径至组合凹模的总直径比a=5，d3=181mm，

6、d2=72.4mm。凹模结构如图：数值模拟分析：1、成型模拟过程（1）建立坯料、凸模、凹模二维CAD模型，并存为DXF文件。（2）打开AFDXF软件，设置模拟条件，导入DXF文件，并自动导入工件、上模和下模。（3）设置工件特性、压力机以及摩擦，并相应导入工件、上模和下模。（4）自动定位工件、上模和下模间的相对位置。（5）输入成型条件。(6)检查与运行。2.应变模拟及成形力：方案一：模拟中途失败，镦挤复合工步不能采用或者不能使用该软件模拟，故不再赘述。方案二：