冷挤压成形设计

冷挤压课程作业
结构分析：
冷挤压件图如下图所示：
分析可知，挤压零件结构简单，为典型单向多台阶阶梯轴，并且除55Φ处有较大直径突变外，其余的直径变化均较小，且为倾斜台阶面过渡。

工艺设计：
根据零件结构特征，55Φ处台阶需要通过镦粗成形，其余台阶面可采用减径挤压方式，所以采用减径挤压和镦粗相结合的方式，具体选取以下两种方案对比分析：
1.镦挤复合，加工出55Φ，27.5Φ圆柱面，减径挤压出30.4Φ。

工步图如下：
2.镦粗出55Φ圆柱面，依次减径挤压出30.4Φ，27.5Φ圆柱面。

工步图如下：
坯料设计及挤压前处理：
坯料设计：
1.坯料形状和尺寸：
根据零件结构分析采用棒状坯料如图a 所示：
0P X V V V =+,取0.04X P V V =
由冷挤压件图可知P V =256478.64813
mm ，则0=V 266737.83
mm ，取坯料直径为d=36mm 由体积不变原则可得坯料尺寸为36262.1mm Φ⨯。

坯料如下所示：
2.坯料制备方法：毛坯直径较大且长，为保证毛坯的尺寸精度及形状精度，采用锯切下料。

材料：20Cr ，（合金结构钢）：前处理如下：
1.软化处理：球化退火（加热到860°C ，保温14h ，随炉冷至300°C 后空冷）
2.表面处理：磷化处理（具体过程为化学去油（85℃）→流动冷水洗→酸洗去锈（65～75℃）→流动冷水洗→热水洗→磷化处理（85～95℃）→流动冷水洗→中和处理。

）
3.润滑处理：皂化处理（工业皂片）
成形力计算及设备选择：
对于实心圆柱件，断面减缩率0`101
000000
100100A A A D D A D ε--=
*=*,式中，A0为挤压变形前毛坯的横断面积，A1为挤压变形后工件的横断面积,D0为挤压变形前毛坯的横断直径，
D1为挤压变形后工件的横断直径,根据图算法求得单位挤压力P ，代入公式F=P*A0（()2
002A D π=∙）求得减径挤压的挤压力如下表所示。

D0/mm D1/mm 断面减缩率 单位挤压力p/MPa 挤压力/kN 36 30.4 28.7% 620 631.1 36 27.5 41.6% 800 812.9 30.4
27.5
18.2%
430
304.9
冷镦力计算
根据零件尺寸计算D=55.5,H=75mm ，A=2419 2
mm ;
则冷镦力F=2482.1kN
3.总成形吨位为F=1.3*（631.1+30
4.9|+2482.1）=3418.1
4.由计算选择400吨的机械压力机
模具结构设计：
模具材料选用硬质合金钢，冷挤压单位压力小于1100MPa，采用整体式凸模、两层组合式凹模形式。

组合凹模的总直径比a=5， d3=5*d1;a21=0.2a+1=2, d2=a21*d1=2*d1。

方案1：
镦挤复合，加工出错误！未找到引用源。

，错误！未找到引用源。

注：因第一工步成型模拟失败，故后续模具不作设计。

方案2：
1）镦粗至错误！未找到引用源。

镦粗成型工艺的凸凹模结构如图：
（2）减径至错误！未找到引用源。

组合凹模的总直径比a=5，d3=181mm，d2=72.4mm。

凸模、凹模结构如图：
（3）减径至错误！未找到引用源。

组合凹模的总直径比a=5，d3=181mm，d2=72.4mm。

凹模结构如图：
数值模拟分析：
1、成型模拟过程
（1）建立坯料、凸模、凹模二维CAD模型，并存为DXF文件。

（2）打开AFDXF软件，设置模拟条件，导入DXF文件，并自动导入工件、上模和下模。

（3）设置工件特性、压力机以及摩擦，并相应导入工件、上模和下模。

（4）自动定位工件、上模和下模间的相对位置。

（5）输入成型条件。

(6)检查与运行。

2.应变模拟及成形力：方案一：
模拟中途失败，镦挤复合工步不能采用或者不能使用该软件模拟，故不再赘述。

方案二：。