高强度异形件温冷复合挤压工艺研究及模具设计

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1、高强度异形件温冷复合挤压工艺研究及模具设计周波张宝红，张治民(屮北大学材料科学与工程学院山西太原030051)摘要：针对高强度异形件传统成形方法材料利用率低，原材料浪费严重的缺点，通过对一种典型高强度异形件的工艺分析，提出了温冷复合挤压工艺方案。研究了工艺参数的计算选择、难成形部位的解决方案和模具设计。经生产验证，该工艺提高了材料利用率，成形件精度高，表面质量好，取得了良好的经济效益。对该类零件的生产，有一定借鉴意义。关键词：高强度异形件温冷复合挤压工艺模具结构ResearchonWarm/coldCompoundextrusionprocessanddiedesignf

2、orIrregularPartswithhighstrengthZhoubo,Zhangbao-hong,Zhangzhi-min(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Inviewoflowmaterialutilizationofthetraditionalformingprocessesforirregularpartswithhighstrength,theWarm/coldCompoundextrusionprocess

3、wasintroducedthroughtheprocessanalysisofatypicalirregularpartswithhighstrcngth.Theselectionandcalculationofprocessparametcrs,solutionofformingdifficultpartanddiedesignwerestudied・ThepracticeresuItsshowthatitimprovesmaterialutilizationandtheproductshavehighprecisionandsurfacequality.Theeco

4、nomicbenefitsaregained.TheapplicationofWarm/coldCompoundextrusionprocesshasarefereneevaluetothesimilarparts.Keywords:IrregularPartswithhighstrength;Warm/coldCompoundextrusionprocess;diestructure.挤压成形技术按坯料加热的温度分为冷态、温态、热态三种形式。冷挤技术（金属不经过加热直接进行成形）开发于30年代，它的优点在于零件的近净成形性。冷挤压产品的表而质量、尺寸精度、机械性能都优于

5、热挤压技术的产品，经济效益十分可观。但其主要缺点在于材料局限性强、变形抗力大、对模具和设备要求较高。温挤技术出现于70年代，对钢材来说指的是在700°C-950°C进行加工，与热成形件相比,温成形件表面不会发生强烈氧化作用，但表面质量仍难以与冷挤产品媲美。温冷复合技术，即先进行温挤压，然后进行冷挤整形。采用这种方法，利用了温挤变形抗力小、表面氧化较少（相对热挤压）和冷挤尺寸精度髙和表面质量好的优点。制造业中经常有一些形状不规则且材料强度较高的异形件，传统上采用热锻工艺，虽然塑性变形过程较为容易，但生产效率低、原材料浪费严重。而采用冷挤压工艺，则需要较大的成形力，模具寿命不

6、高或者根本难以成形。运用温冷复合技术成形高强度异形件，在降低变形抗力的同时，可以得到表面质量好、精度高的产品，并提高材料利用率。某异形件如图1所示，图2为其三维造型。零件材料为30CrNi3A,属于中碳低合金结构钢，强度较咼。*男，26岁，硕士研究生自然形成技术要求沿&b-c和d-e-f^非加工M面粗糙度为图1零件图Fig.1Partdrawing非加工面图2三维造型Fig.23Dmodel2工艺分析及工艺过程分析图1、2可知，该零件形状较为复杂。传统工艺方法是先热锻岀余量较大的毛坯，再进行机械加工。下料消耗为0.84kg/件，材料利用率为73%,浪费严重。若采用单一的温

7、挤成形，沿a-b-c和d-e-f的非加工表面光洁度难以保证。本文考虑先用棒料进行温徹挤成形，再对粗糙度有要求的非加工面进行冷挤整形，即温冷复合成形工艺。2.1计算徹粗比，选取坯料直径考虑到零件一端为032,则选用@32棒料，可以减少变形量，降低徹粗比。根据体积不变原理，用ProE计算坯料体积（自然成形处按r=0计算）：V二72876.2mm3则坯料质量M二72876.2X10讣】『X7.83X10'kg/mM）.571kg材料烧损为1%〜2%,取下料尺寸@32X95,即约0.6kgo因为零件长度为22的一端挤压过程屮不变形，贝