典型螺母冷镦工艺设计教学内容.ppt

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1、典型零件成形工艺全国紧固件标准化技术委员会标准宣贯租2006年11月一、汽车后轮内螺母多工位加工工艺介绍1、工艺分析此零件为典型的挤压杯形件，其分三部分组成：球面凸缘、空心圆柱及四方尾部。2、变形工步的设计此零件采用五工位成形，其工艺流程为：切料－整形－镦平－镦头－精镦头及倒角－正反复合挤压。（见下图）正反复合挤压　镦头及倒角　镦头　镦平　整形　切料3、变形特点分析3.1、正反复合挤压变形程度3.1.1、正挤压断面收缩率εF=（1－）×100％＝26％3.1.2、反挤压断面收缩率εF=×100％＝×100％＝42％3.2、球面凸缘镦粗3.2.1、镦粗变

2、形特点镦粗变形一般分为三个区域（见上图）区域Ⅰ称为难变形区，这是和上下压头接触的区域。由于表层受到很大的摩擦阻力，这个区域的单元体都处于三向压应力状态，愈接近中心，三向压缩程度愈强烈，所以这区域的变形很小。区域Ⅱ为大变形区，它是处于上、下两个难变形锥体之间的部分（外围层除外）。这部分受到的接触摩擦力的影响已较小，因而水平方向上受到的压应力较小单元体主要在轴向力作用下产生很大的压缩变形，径向有较大的扩展，由于难变形锥体的挤压作用，还有向上、下弯曲的现象，这些变形的综合，外形出现了鼓形。区域Ⅲ是外侧的筒形部分，称小变形区。它的外侧是自由表面，端面摩擦影响又小

3、，因而应力状态可看成近似单向压缩，其变形不大。3.2.2、镦粗变形的端面变化球面凸缘镦粗工艺方案如下图所示球面凸缘镦粗工艺方案如下图所示针对以上分析，在二序的成形中上端面需预制出一定的球面，使其在三序成形时，金属在向径向扩展时始终保持一弧面，最终与三序上模球面相吻合。在二序毛坯设计中应注意上端面直径的大小，过大，会造成端面尺寸增长过快，使金属还未来得及充满球面顶部就被镦粗压缩，致使球面充不满；过小，会造成在二序成形中，由于球面变形程度较大，致使外圆镦粗，球面端面悬空，无法得到再一次镦平，端面留有切断裂纹，此裂纹会在下序变形中滑移到球面上。3.3、中间工位

4、毛坯设计中间工位毛坯是挤压前半成品，主要进行材料体积和变形量的分配，为成品挤压形状及尺寸等方面的准备工作。3.3.1、中间毛坯设计应注意以下问题1）最大限度满足挤压件的质量要求；2）应保证充满难以挤压到位的局部形状；3）避免毛坯呈悬空状态，增设中间变形；4）中间毛坯锥形的锥度应大于挤压件相应处的锥角，这样便于锥角毛坯放入凹模，确保挤压过程不致出现多余金属。3.3.2、各毛坯间的尺寸配合a、径向尺寸的配合关系确定径向尺寸配合关系的原则是：要使毛坯能够自由放入下道的模腔内。在确定各道毛坯尺寸时，应从成品开始反过来进行推算。b、轴向尺寸的配合关系考虑到成形时，

5、将有部分金属进入模腔内，使轴向尺寸增加一高度ΔH。c、其它尺寸的配合关系为防止金属滞流，中间毛坯的过渡部位应设计为锥形。3.4、原材料要求原材料选用冷拉圆钢，由于采用多工位成形，无法进行中间处理，为便于成形，因此需要严格规定原材料的技术要求。其要求为：a.材料表面应光滑，洁净，不允许有任何的裂纹、气泡、折叠、皱皮、夹杂和发纹存在；b.磷化膜均匀、致密，结合牢固，厚度在8～14μm，表面不得有拉毛、锈蚀等缺陷；c.硬度不大于HB160，珠光体级别不小于5级；3.5、材料体积计算运用制图软件Autocad进行精确的1:1绘制第五工位毛坯立体图，通过工具栏查询

6、可知体积，当然也可分为几个简单的立体形状进行组合计算，得到体积，但运用制图软件可以更快捷、准确，同时可对各部分体积进行调整、编辑，合理设计毛坯尺寸。4、成形力计算4.1、剪切力的计算根据以上设计的毛坯预留间隙，选用ML20Cr，φ28.1材料。剪切力P＝280KNML20Cr，硬度160HB，由图6-31（注：《冲压设计手册》）查得材料抗拉强度σb＝550N/mm24.2、整形（一序）、镦平（二序）力的计算：整形力P＝830KN镦平力P＝1055KN镦粗时的系数C值H1＞d1C≈2.4H1≤0.8d1C≈3～5注：《冲压设计资料》图6-32镦粗时的系数C

7、值注：《冷锻手册》图2.474.3、三、四序成形力的计算三序成形力P＝F·C·σ均＝0.785×35.362×1.8×595/1000＝1075KN四序成形力P＝F·C·σ均＝0.785×35.82×1.8×595/1000＝1082KN4.4、正反复合挤压力计算：挤压力P＝p·F凸模＝2380×0.785×18.68　2/1000＝660KN总镦锻力P＝4980KN，5、主要模具设计5.1、切料工位模具设计为保证切料质量及提高模具使用寿命，切料方式采用套筒切料，割料模及切刀模均采用硬质合金YG20C材料制造，为避免料弯而进料不畅，将割料模入口处制出一定

8、的斜度5.2、一、二、三、四工位模具设计一、二、三、四工位单位成形力分别为132