偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计

综上所述，初定方案二。
第二部分： 模具设计
1. 挤压件的设计
在拿到零件后，应先制订出挤压件图。挤压件图就是适 合于冷挤压的零件的图形。它是根据成品零件图，考虑到挤 压工艺性和机械加工的工艺要求，进行设计的。 由于该零件的轴部带有4个连续阶梯，在挤压时很难一 次成形，所以必须对轴部进行简化，改为两个阶梯；凸轮部 分必须在温挤压时一次成形，直接达到零件图尺寸，所以精 度要求较高。
2. 零件分析
偏心轴是重要的传动零件。在工作时承受巨大的冲击载荷，而且零 件的工作环境恶劣、多粉尘，零件易磨损。采用温塑性成形工艺，可 以提高工件精度，降低材料消耗，减少或部分取消机械加工。 偏心轴由头部、盘部、杆部三部分组成，为非对称结构零件。杆 部细长，杆部与头部偏心布臵，盘部的截面是非轴对称截面。从零件 结构上看，头部和杆部形状细长而狭窄，其长度明显大于其他尺寸。 由于零件各个截面积差较大，故可考虑采用挤压工艺。 该零件选用的材料为40Cr，此钢的抗拉强度与屈服强度比相应的 碳素钢高20％，并具有良好的淬透性，良好的切削加工性能。
3. 工艺方案分析
方案1： 采用温挤压成形工艺将该零件一次成形。由于 该零件变形程度较大，故可考虑采用温挤压工艺。 而且一次成形减少了零件制造工序，降低了生产成 本。
表面处理
润滑
加热
方案2：
在挤压件最终成形前加入一道预成形工序，即先 使偏心轴下部的台阶成形，由于该道工序中零件变形 程度不大，故采用冷挤压成形，简化模具制造和实际 生产时的步骤。此后，采用温挤压工艺成形零件变形 程度较大的凸轮部分和其上的直径8mm小台阶。
冷镦力F = 649～670kN ，考虑安全系数，选设备：开式 双柱可倾压力机 J23-100。
3).退火：
860°C
对于40Cr来说，其退火工艺 为加热至860℃，保温14小时，再 随炉冷却至300℃后空冷,处理后 硬度为 HBS150～163。 4).表面处理：磷化处理 5).润滑：皂化 6).冷挤压预成形： 用冷挤压工艺将毛坯挤压至 如左图形状。 冷挤压力：F = 1193.3KN
退火 表面处理
润滑
表面处理
பைடு நூலகம்
润滑
加热
比较：
以上两种方案各有所长，方案一制造工序少， 模具制造成本低，但在实际生产中，由于该零件的 凸轮部分变形程度过大，且制造精度很高，要求一 次成形而不需进行后道加工，导致挤压力增大，毛 坯无法完全充填型腔，零件很有可能报废。同时在 工作中零件会与模具型腔内壁剧烈摩擦，产生的力 有可能使模具报废。方案二尽管增加了一套模具， 制造成本比方案一高很多，但因为加入了预成形工 序，使挤压时零件的变形程度降低，挤压力也减少 了很多，因此保证了零件质量，比方案一更适于实 际生产。
温挤压工艺特点：
（ 1 ）．温挤压塑性成形时，毛坯的变形抗力比冷挤压小， 金属塑性成形比冷挤压容易，所需的压力机吨位也较小。 （2）．与热挤压工艺比较，由于温挤压毛坯的加热温度 较低，氧化、脱氧的可能性大为减小，因此，温挤压件的 尺寸精度和表面粗糙度皆比热挤压件质量明显改善。 （3）．由于温挤压前毛坯的加热温度一般不超过再结晶 温度，因此挤压件的力学性能与冷挤压件相当。 （4）．温挤压前或工序之间不需要进行软化退火工序。 这不仅可以减少工序数，而且还为连续自动化生产创造了 有利条件。 （ 5 ）．冷挤压塑性成形可以采用加大变形量的挤压工艺， 可以顺利成形一些非轴对称异形件。这就大大地扩大了挤 压技术的使用范围。
加热装臵采用2500Hz、100kw的中频感应加热炉。
9).温挤压成形： 在冷挤压基础上将零件头部的小凸杆和 凸轮温挤压成形，如左图所示： 温挤压力： F = 1526.5KN
考虑安全系数选挤压设备：四柱万能液 压机Y32-200。
10).车加工： 塑性成形后，由于挤压机械加工精度及零件尺寸公差无法 达到图纸要求，部分尺寸需要进行切削加工至零件尺寸。
2. 工艺参数计算
1).下料： 坯料规格为Φ24×35mm，使用剪切模下料。
坯料重量为123.8g。
剪切力Q＝588.1KN ，剪切设备：开式双柱可倾压力机 JB23-63。 2).镦粗： 用剪切模制备坯料时，剪断的坯料端面比较粗糙，端面与 中心轴线不能保持垂直，有一定的斜度。因此坯料在剪切后， 一般用镦平模将坯料端面压平后再进行挤压。 镦粗后坯料规格为Φ27.8×26.1mm。
3. 模具结构设计
(1). 预应力圈组合凹模：
为了解决凹模的横向裂纹， 生产中采用横向或纵向剖分的 凹模结构；为了提高凹模的强 度，防止纵向裂纹产生，生产 中普遍使用预应力组合凹模。 所谓预应力组合凹模，就是利 用过盈配合，用一个或两个预 应力圈将凹模紧套起来而制成 的多层凹模结构。 由于组合凹模中的内凹模与预应力圈采用过盈配合，压入后 两者的接触面产生接触预应力。因此，组合凹模挤压时，内凹模 所产生的切向拉应力就被抵消而减小，而预应力圈上所产生的切 向拉应力被叠加而增加。这样，内凹模与预应力圈的切向应力趋 于相同。如果组合凹模预应力圈的尺寸选择得适当，其过盈量也
偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计
1. 温挤压工艺简介
温挤压成形技术是近年来在冷挤压塑性成形基础上发 展起来的一种少无切削新工艺，又称温热挤压。它与冷、 热挤压不同，挤压前已对毛坯进行加热，但其加热温度通 常认为是在室温以上、再结晶温度以下的温度范围内。对 温挤压的温度范围目前还没有一个严格的规定。有时把变 温前将毛坯加热，变形后具有冷作硬化的变形，称为温变 形。或者，将加热温度低于热锻终锻温度的变形，称为温 变形。 从金属学观点来看，区分冷、热加工可根据金属塑性 变形后有无加工硬化现象存在来决定似乎更合理些。在金 属塑性变形后存在加工硬化现象这个过程称为冷变形及温 变形。
温度
300°C 14h 时间
因为液压机在任何行程位臵都能产生公称压力， 所以考虑安全系数选用设备：四柱万能液压机 Y32200。
7).温挤压前润滑：水剂石墨 8).加热： 40Cr的温塑性变形温度通常在600℃～800℃之间，高于 800℃时工件的氧化变得剧烈，低于600℃时工件的变形抗力迅 速增大。由于工件的变形程度较大，故将温挤压温度定在 750℃，在这温度下40Cr的变形抗力为常温下的15％，氧化极 微。考虑到加热温度的波动，将温挤压温度定为750℃±20℃。