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钢碗精密温挤压新型模具

发布日期:2011-12-06 17:00:43 关注次数 [ 0 ] 发表评论 [ 0 ]
[导读]本文主要介绍一种精密挤压钢碗的新型模具,挤压时锻件杯口有背压套施压,且依靠背压套限制凸模像移,解决了孔,高低不平和壁厚不匀的问题,材料消耗显著降低。

    本文主要介绍一种精密挤压钢碗的新型模具,挤压时锻件杯口有背压套施压,且依靠背压套限制凸模像移,解决了孔,高低不平和壁厚不匀的问题,材料消耗显著降低。

[关键词]:温挤压;模具设计;反向挤压;背压;钢碗

一、引言

    精密挤压可以取代或部分取代金属切削加工。图1所示解放CA-1OB万向节十字轴套筒锻件,是一种典型的杯形件,材料为65Mn。采用温挤压方法生产,既易于成型,又能获得较好的精度和表面粗糙度值。由于镶件底部厚度有严格要求,挤压设备采用曲柄压力机。

  用一般的敞开式反挤压模挤压杯形件时,锻件存在孔口高低不平和壁厚不匀的缺陷。假设杯形件外径为d,高为H.壁厚为t,对高径比较小(H/d<1)而壁厚与直径之比较大(A/d>O.1)的钢质杯形件。如图1所示锻件,一般称为钢碗,孔口高低不平对于钢碗的材料消耗影响很大。例如用一般的反挤压模具挤压图1所示的万向节轴承套,其孔口高低不平的差值可达4-6mm。为了减少和消除不合格锻件,被迫增加锻件高度和壁厚,即增大料块,从而增加了材料消耗。

  产生孔口高低不平和壁厚不匀的原因主要有:①坯料两端不平;⑨坯料加热不均匀;③锻坯直径与坏料直径相差太大.坯料定位不准确;④凹模与凹模不对中;⑤挤压时因凸模受锻件不均匀变形的横向力作用,且凹模对凸模无导向作用,使凸模产生横向弯曲弹性变形,导致凸模下端偏移;⑥锻件孔口无压力(背压)限制。以上的①—④项因素,可分别通过提高下料精度、提高加热水平、控制锻坯尺寸,提高模具加工和装配精度得到解决,而要消除除⑤、⑥项因素,则需要改进模具结构。用图2所示传统的闭式反挤压模(没有补偿空间)挤压钢碗,难于解决孔门高低不平问题。因为机械压力机有固定的下死点,封闭摸腔内的空间是一定的,刘热料块体积精度要求很高。

二、 新型横具结构

(一) 模具结构及其工作过程

  为解决上述问题,设计了图3所示的有补偿空间的新刑模具结构。卸料板R上装有与凸1模17间隙配合的背压套15;固定板16上有沿周向均匀分布的大、小圆孔各8个,圆孔内分别装有弹簧7和顶杆6,顶杆6受碟形弹簧7的弹顶力作用;垫块1对压力板3起支撑作用,同时对碟形弹簧有支撑和导向作用。

  模几工作前,背斥套19和卸料板8在弹簧7的张力作用下.处于相对于凸槽17的下极限位置,背压套15的下端与凸模17的下端近乎平齐。

  模具开始工作时,上模随压力机滑块下行,背压套15与凸模17一起插入凹模14内,进而接触锻坏,此时凸模通过背压套15依靠凹模14导向,限制了在挤压过程中凸模下端偏移,防止了锻件壁厚不匀。随着上模下行,毁坯被凸模挤压变形成筒形,筒底减薄,简壁增高,孔口金属推动背压套和卸料板上移,通过顶杆6传力,碟形弹簧2被压缩,其张力(背压力)反作用于锻件孔口,迫使孔口金属流动趋于平齐。显然,各热料块体积的差异通过碟形弹簧2的不同压缩量获得补偿,换言之,封闭模腔的补偿空间是巾磷形弹簧的压缩提供的。锻件变形结束时,碟形弹簧压缩量达到其最大工作变形量,背压力达到其最大上作压力。

1.垫块 2.碟形弹簧 3.压力板 4.垫环 5.卸料螺钉 6.顶杆

7.卸料弹簧 8.卸料扳 9.预应力圈 10.凹模底板 11.压力板

12.顶件杆 13.沉座 14.凹模 15.背压套 16.固定板 17.凸模

  挤压完成后上模上行,在凸模上行Hb(Hb为碟形弹簧2的最大工作变形量过程中,依靠碟形弹簧2和卸料弹簧7的张力(背压力)压住锻件不动,即此阶段每瞬时的卸料力为碟形邢簧2和卸料弹簧7的瞬时张力之和。

  此阶段以后每一瞬时的卸料力仅为卸料弹簧7的瞬时张力,直至墩件完全脱离凸棋。该模具挤压完成后,卸料板的推力使锻件停留在凹模内,然后下顶料机构通过顶件杆12将工件顶出凹模。

(二)弹簧设计

  背压力是被动力,是锻件变形过程中因简壁增高,筒口金属上移,被压缩的碟形弹簧产生的张力,其作用是阻止锻件孔口的不均匀变形,迫使孔口金属流动趋于均匀。因此,保证锻件孔口平齐的单位背压力比凸摸对锻件底邵的单位压力(主动力)小很多。在变形的量后阶段,前者仅为后者的1/8-1/0。

  根据汁算和实验,设计碟形弹簧如图4所不,采用三片叠合,然后对合的复合碟簧结构。

  卸料弹簧7采用矩形截面圆柱螺旋弹簧。弹簧丝截面为9×7.5mm,弹簧外径为∮52mm。

三、 工艺过程

  钢碗精密温挤压工艺过程如下:①下料,将∮26mm的65Mn棒料剪切成长度为40mm的坯料;②加热,在中频感应加热炉中将坏料加热至750-850℃①制坯,在63kN冲床上自由镦粗制坯,预制坯直杆为∮40mm;④挤压,在1250kN冲床上用新型反挤模将钢碗挤压成型;⑤退火热处理,挤压件退火后硬度为207-240HB;⑥表面清理,将热处理后的挤压件酸洗清理,除去氧化铁皮;⑦检验入库,对挤压件的尺寸精度,表面质量和硬度进行逐项检验,完全合格后入库。

四、 结束语

  该新型模具在凸模上套有受弹性元件张力作用的背压套,既保证了锻件在封闭型腔中变形,迫使孔口金属流动趋于平齐,又使模腔在一定范围内对不同的锻件体积儿有不同的补偿空间,避免固锻件体积差异导致的孔口不平或凹模被胀裂。同时背压套对凸模还有导向作用,限制了凸模下端的偏移,避免锻件壁厚不匀。生产实践证明,该模具挤压成型的钢碗,碗口平齐,壁厚均匀,与传统的敞开式反挤模相比,钢碗材料消耗降低8%。



责任编辑:省模协信息中心
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