齿轮轴冷挤压模具设计说明书

目录

前言 (1)

1冷挤压基础知识 (2)

1.1冷挤压的实质及方法分类 (2)

1.2冷挤压工艺的优缺点及应用范围 (2)

1.2.1冷挤压的特点 (2)

122冷挤压的优点 (3)

1.2.3冷挤压的缺点 (4)

1.2.4冷挤压工艺的应用范围 (4)

1.3冷挤压技术现状及发展方向 (5)

1.3.1冷挤压技术的现状 (5)

1.3.2冷挤压技术发展方向 (6)

1.4冷挤压模具设计基础知识 (6)

1.4.1冷挤压模具的构造及特点 (6)

1.4.2模具设计基本要求 (7)

1.4.3 模具设计的一般程序 (7)

1.5 本文研究的主要内容 (8)

2冷挤压件图的设计及毛坯准备 (10)

2.1冷挤压件图的设计 (10)

2.2毛坯的制备及处理 (12)

2.2.1坯料形状和尺寸确定 (12)

222坯料的软化处理 (12)

223 坯料表面处理及润滑 (13)

2.3冷挤压工艺方案设计 (14)

2.4冷挤压模具材料 (15)

3挤压力的估算及挤压设备的选择 (16)

3.1影响单位挤压力的主要因素 (16)

3.2冷挤压力的估算及压力机选择 (18)

4模具结构设计 (19)

4.1凹模设计 (19)

4.1.1凹模的结构形状设计 (20)

4.1.2凹模各部分尺寸的设计计算 (20)

4.2上模部分结构设计 (23)

4.3导向装置 (24)

4.4卸料装置 (25)

4.5凹模压板紧固螺钉计算 (26)

4.6模具总体结构 (26)

5凸、凹模失效形式及分析 (28)

5.1凸模失效形式及分析 (28)

5.1.1凸模失效原因 (28)

5.1.2 凸模失效形式 (28)

5.2凹模失效形式及分析 (31)

5.3 齿轮部分冷挤压的相关问题 (32)

6 技术经济分析 (34)

7 结论 (36)

致谢 (37)

参考文献 (38)

附录A (39)

附录B 译文 (40)

附录C 外文资料 (51)

、八、，

刖言

随着家用电器产量的迅速猛增，对锻压行业的工艺技术水平提出了更高的要求，突出的问题就是以少无切屑毛坯为核心的合理选择变形方式，提高材料利用率和制件尺寸精度、减少机械加工工时、降低能耗、提高生产率。为此，必需逐步研制和推广应用一项先进的金属塑性成形技术一一冷挤压工艺。

对于汽车齿轮轴零件，过去一直采用切削加工方法得到，其生产工艺较为复杂，成本较高，效率较低，质量也不易保证。当采用冷挤压成形工艺后，该件制造工艺简单，生产效率能提高20倍以上，并且实现了少废料加工，节约了原材料，制件质量也得到了明显改进。

1冷挤压基础知识

1.1冷挤压的实质及方法分类

冷挤压的加工方法是利用金属材料塑性变形的原理，在室温的条件下，将冷态的金属毛坯放入装在压力机上的模具型腔内，在强大的压力和一定的温度作用下，迫使金属毛坯产生塑性流动，通过凸模与凹模的间隙或凹模出口，挤出空心或断面比毛坯断面要小的实心零件，可以获得所需一定形状及尺寸，还具有较高力学性能挤压件的工艺技术⑴。冷挤压是无切屑、少切屑零件加工工艺之一，所以是近代金属塑性加工中一种先进的加工方法。

冷挤压成型加工是靠模具来控制金属流动，靠软化金属体积的大量转移来成形所需的零件。由此可知，冷挤压工艺的成功与失败与模具结构设计，模具材料以及金属毛坯的软化处理等密切相关。

冷挤压加工的成形速度范围很广，所用的设备可以在专用的冷挤压压力机上进行，也可在一般的机械压力机（如冲床）或在液压机、摩擦压力机以及高速锤上进行。

冷挤压工艺可按金属流动方向，金属流动速度以及变形温度等进行分类⑴：

1）按金属流动方向分类与凸模运动方向之间的相互关系，冷挤压方法分为正挤压、反挤压、复合挤压、减径挤压、径向挤压、斜向挤压、镦挤法。

2）按金属坯料充填模具型腔的流动速度有一般速度、低速及高速挤压之分。

3）按变形温度状态分，有冷挤压（室温挤压）、温挤压（半热挤压）、热挤压及等温挤压。

1.2冷挤压工艺的优缺点及应用范围

1.2.1冷挤压的特点

冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，比较多的应用于中小型锻件规模化生产中。与常规模锻工艺技术相比，可以节材30%~50%,节能40%~80%,

而且能够提高锻件质量和改善作业环境。二战后，冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用，而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现，更拓展了其发展空间。日本80年代自称，其轿车生产中以锻造工艺方法

生产的零件，有30%~40%是采用冷锻工艺生产的，近年来生产的新型轿车则每车平均使用42kg的冷锻件。美国等国家的轿车生产中，每车平均使用40kg的冷锻件。随着科技的进

步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷锻生产工艺技术已逐

渐成为中小锻件精化生产的发展方向⑵。

1.2.2冷挤压的优点

近年来，在机械制造工艺方面广泛采用冷挤压先进技术，取得了显著的成效。目前，随着计算机、快速造型及数字化等现代科学的迅速发展及应用，使冷挤压工艺进一步得到开拓及采用。与其他制造方法相比，冷挤压工艺已成为金属塑性变形中最先进工艺之一，在技术上和经济上它都有很多的显著优点。

1）显著降低原材料的消耗

冷挤压是一种金属塑性成形加工方法。它在不破坏金属的前提下使金属体积作出塑性转移，达到少无切屑而使金属成形，制得所需的形状及尺寸零件。这样就避免了在切削加工时而形成的大量金属废屑，大大节约了各种有色金属及钢铁原材料。

2）提高劳动生产率

冷挤压零件是在压力机上进行的，操作方便，容易掌握，生产率很高。

3）可形成复杂形状的零件

在压力机的往复直线动作下完成复杂的加工工序，并可以制成形状复杂的零件。

4）提高零件的力学性能

在冷挤压过程中，金属材料处于三向不等的压应力作用下。挤压变形后，金属材料的晶粒组织更加致密，金属流线不被切断，成为沿着挤压件轮廓连续分布的金属流线。同时，挤压利用了金属材料冷变形的加工硬化特性，使冷挤压件的强度大为提高，从而提供了用低强度钢代替高强度钢的可能性。

5）可获得较高尺寸精度及较小表面粗糙度值的零件

经冷挤压成形零件的表面质量是十分良好的。在冷挤压过程中，金属表面在高压下受到模具光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度值很小，表面强度也大为提高。冷挤压零件的精度可达

IT7~IT8级，表面粗糙度可达Ra0.2~1.d3］。因此，用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。冷挤压工艺可以获得理想的制件表面粗糙度与尺寸精度，有些零件经挤压后可以不再进行切削加工，从而为采用冷挤压加工代替某些零件的锻造、铸造与切削加工开辟了一条广阔的道路。

6）减少工序，缩短生产周期

冷挤压工艺是在闭式模具型腔中进行金属塑性变形，所得的挤压件是没有飞边的，故不再需要切边（或冲孔）后续工序，从而缩短了生产周期。

7）减少设备投资