内齿轮冷挤压参数优化设计及模具磨损分析
轴承钢内齿圈冷挤压模设计
轴承钢内齿圈冷挤压模设计杭州电子工业学院(浙江杭州310037)李沛同[摘要]轴承钢变形抗力大,用筒形坯料挤压内齿圈可减小变形程度、挤压成形力、模具弹性变形量、金属流动量及模具的磨损量,提高挤压成形的精度。
关键词冷挤压内齿圈轴承钢精度2级以内,使模具能达到要求的使用寿命。
(3)组合凹模外圈硬度应进行严格检查,硬度控制在38～42HRC ,如超过44HRC 则不能使用,否则会引起预应力凹模外圈开裂。
(4)组合凹模内圈底部平面应高出中、外圈底平面1～2mm (见图7),如做成等高平面,会造成使用过程中中、外圈相对内圈上移,影响模具使用功能。
(5)各层组合圈之间的配合面接触应大于75%以上,以保证模具良好的工作状态。
参考文献1湖南省锻压学会编.冲压工艺.长沙:湖南省科技出版社,1983.超越离合器上的单向轴承内齿圈的齿面是对数螺旋面,如图1所示,齿轮冷挤压后不再进行机加工,所以对挤压件的形状和尺寸精度要求较高。
采用冷挤压工艺加工对数螺旋内齿面是一种效率较高的加工方法,为了提高内圈寿命,齿圈材料采用GCr15。
由于GCr15含碳量高、变形抗力大,在冷挤压成形时挤压力很大,模具的磨损和弹性变形较大,因此不利于形状和尺寸精度控制。
通过分析内齿圈的挤压工艺,提出了通过减小挤压力及金属流动和提高模具刚度来减小模具的磨损和弹性变形量,以达到提高挤压精度的目的。
图1单向轴承内齿圈——————————————————————收稿日期:1999年1月29日1模具结构及凸、凹模设计模具设计时主要考虑减小变形程度和变形抗力,使模具的弹性变形量变小,减缓金属流动,成形时产生的热量少,则模具的磨损小。
为此把坯料预先加工成筒形,模具结构如图2所示,这种反挤压成形的特点是凸模底部没有金属变形和流动,所以变形力小,金属流动不激烈,有利于提高挤压精度。
图2模具结构1.压套2.镶套3.凸模4.坯料1.1凸模设计凸模成形部分是挤压成形的关键,承受着全部变形力,摩擦力大,为此把凸模成形部分设计成镶拼式,材料选用W18Cr4V ,结构见图3。
齿轮冷挤压加工研究
用材料为 1) 钢。
图 &
二、冷挤压模具设计
根据零件的齿轮状况以及冷挤压工艺的特点，采用 了闭合正挤压方式，模具如图 * 所示。为了保证零件的 精度和提高模具的寿命，节省贵重材料，降低模具成 本，便于进行热处理，模具中各部分的选材如下：模架 支承部分采用 1) 钢调质处理，硬度 *) $ *%345；导柱与 导套采用 657&) 淬火处理，硬度 )) $ )%345；凸模采用 57&*89: 淬火后三次回火处理，硬度 )% $ 0*345。凹模 为关键部分，为了加强凹模的强度，采用了两层组合凹 模，凹模镶块采用 57&*89: 淬火后三次回火处理，硬度 )% $ 0*345，凹模预应力环采用 1) 钢调质处理，硬度 *% $ 2*345。
图 0
!" 预防措施及取得的效果 在空气锤上制坯时，通过增加坯料的长度，使坯料 一开始就接近跨过模具型腔，这样就可以使折叠随飞边 完全带走，不至于留在锻件上；另外，当切飞边操作工 发现飞边两端太窄或出现裂缝时，能及时把有缺陷的锻 件剔出。 生产实践证明，通过采取以上措施，可以完全避免 *).. 美式强力环锻造时产生的折叠，使产品拉力保持 稳定，从而减少了废品损失。 （*"")"22&）
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齿 轮 冷 挤 压 加 工 研 究
广东省江门市机床厂有限公司 （!"#$$$） 何大开
一、概述
和其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是：工 作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；传动效率 高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。由于渐开 线齿轮具有这些优点，在机械行业中的应用十分广泛。 渐开线齿轮的生产，过去主要采用滚、插、铣等传统工 艺，但传统工艺加工的齿轮存在生产效率低和产品质量 差等缺点。 为了克服这些缺点，近年出现了渐开线齿轮的冷挤 压加工工艺。采用该工艺加工渐开线齿轮，不但使生产 效率大大提高，产品尺寸稳定，表面粗糙度低，材料利 用率达 !"# $ %"# ，而且冷挤压使工件表面产生压应 力，可以增加产品的疲劳强度。基于冷挤压加工的优 点，我们在生产中引进了这一加工工艺。 图 & 是一款全自动洗衣机离合器的传动轴，其参数 如下：模数为 "’(，齿数为 &)，压力角为 *"+，齿顶圆 ! , - &)’*&..， 齿 根 圆 ! / - &&’%..， 表 面 粗 糙 度 值 ，所 " , - &’0..，公法线长度为 1’&0..（跨齿数为 *） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 产 生 折 叠 的 锻 件，在 折 叠处 外 观 无 明 显 痕 迹，但 仔 细观 察 切 掉 的 飞 边，在 对 应 锻 件 折 叠 处，有 一 小 裂 缝， 并且 此 处 飞 边 很 窄，有 时 不 到 2..。
齿轮冷挤压过程中的乱齿及多齿缺陷分析
齿轮冷挤压过程中的乱齿及多齿缺陷分析摘要：本文从齿轮冷挤压加工过程入手，通过正确分齿的条件，提出了齿轮冷挤压过程中出现的乱齿或多齿缺陷产生的原因并提出了避免产生缺陷的措施。
关键词：齿轮；冷挤压；乱齿1.问题的提出齿轮的切削加工是常用的工艺方法，工艺比较成熟。
齿轮的冷挤压工艺相对于齿轮切削工工艺有很多优点，这种工艺越来越受到重视，但是这种工艺还不够成熟，加工过程中经常产生乱齿或多齿等缺陷，因此，分析这些缺陷产生的原因及提出解决措施具有十分重要的意义。
2.齿形冷挤压成形工艺过程：为了找到齿轮冷挤压过程中这些缺陷产生的原因，首先要弄清楚齿形冷挤压成形过程。
齿形冷挤压成形过程是金属材料在滚压轮的挤压下产生塑性变形并产生强制流动的工艺过程，分为以下三个阶段:1)分齿阶段滚压轮在接触坯料的瞬间，在摩擦力作用下滚压轮带动坯料旋转，并在齿坯外圆上压出n段印痕，n即为齿数。
2)齿形成形阶段滚压轮逐步径向进给咬入，在与坯料的展成运动过程中,使坯料表层金属强制流动形成渐开线齿形。
3)校正阶段滚压轮不再径向进给，保持滚压轮与工件间中心距不变，对成形阶段形成的齿形进行校正,获得较高精度的齿形。
3.正确分齿的条件：为保证坯料正确分齿，必须满足以下三个条件：（1）均匀分齿条件滚压轮应带动坯料初始外圆做纯滚动滚压过程中，为了保证能均匀分齿，坯料应匀速旋转，而这个可由纯滚动实现。
根据力学关系，计算得到滚压轮与坯料初始外圆做纯滚动的条件如下：自然咬入的情况下：在齿坯滚压过程中，坯料由于受滚压轮的挤压而沿滚压轮齿根方向向滚压轮两齿所形成的空间区域发生塑性流动变形,从而形成轮齿。
坯料初始直径的大小对挤压后的齿数有很大的影响。
因为冷挤压是塑性成形过程,坯料在挤压前后体积不变,且假设坯料轴向不发生流动,因此,可利用坯料变形前后截面积相等原则，如图2所示,即面积A1=A2图2 坯料截面积相等确定初始直径示意图根据以上关系,求得坯料初始直径如下：式中，da为齿顶圆直径,命df为齿根圆直径,Sa为齿顶厚度,Sf为齿根厚度,αf为齿根圆压力角,db为基圆直径,化αk为齿顶圆压力角。
内齿轮冷挤压参数优化设计及模具寿命预测(精)
内齿轮冷挤压参数优化设计及模具寿命预测【摘要】将正交试验设计方法和冷挤压数值模拟方法相结合，评估了冷挤压过程中参数：凹模锥角、摩擦系数和挤压速度对成形力的影响，并确定最优的工艺参数组合。
以汽车减速轴为例，分组建立了冷挤压件和模具的有限元模型，运用正交试验方法进行分组仿真分析，通过对轴向挤压力数据的方差分析，确定最优的工艺参数组合，并根据优化后的参数，对模具的寿命进行预测。
试验方法对实际工艺设计具有指导意义。
【关键词】冷挤压工艺参数，数值模拟，正交试验，寿命预测Optimization For Cold Extrusion Parameters Of Inner GearAnd Die’s Life PredictionAbstract: combining the orthogonal experiment with cold extrusion simulation, the parameters of the cold extrusion process, such as hail-cone-angle of the bottle die, friction coefficient and punch speed, were generally studied and the load on the dies was evaluated. Then the optimization of the parameters were obtained. Taking an automobile shaft as an example, the FEA models were built, and the orthogonal experiment was conducted to make plans for simulation. With the statistical analysis of the variance on Z load, the optimization of parameters were obtained, and the life of mold was predicted, which could provide guidance in the producing design.Key words: cold extrusion processing parameters, numerical simulation, orthogonal experiment,life prediction1 引言汽车起动机减速轴是起动机的重要零部件之一，在汽车起动时起传递转矩和力的作用。
齿轮轴的冷挤压成型工艺毕业设计
齿轮轴的冷挤压成型工艺摘要本文主要对齿轮轴的冷挤压加工进行了分析研究。
将齿轮轴由过去的切削加工工艺改变成冷挤压成形工艺，实现少废料加工，并改善齿轮轴制件质量，是加工方法的进步。
在过去齿轮的生产,主要采用滚、插、铣等传统工艺,但传统工艺加工的齿轮存在生产效率低和产品质量差等缺点。
为了克服这些缺点,近年出现了渐开线齿轮的冷挤压加工工艺。
采用该工艺加工渐开线齿轮,不但使生产效率大大提高,产品尺寸稳定,表面粗糙度低,材料利用率达70%~80%,而且冷挤压使工件表面产生压应力,可以增加产品的疲劳强度。
基于冷挤压加工的优点,我们在生产中引进了这一加工工艺。
为了在制造齿轮轴时减少工艺不合理性所带来的误差及难以加工等现象，本课题主要介绍了齿轮轴的冷挤压加工，通过加工中挤压成型中受力的分析，解决细长轴挤压出现的镦粗变形情况及冷挤压工件的热处理方法。
应此本课题的研究具有重要的现实意义。
关键词：齿轮轴；冷挤压；加工工艺，热处理AbstractMain gear shaft of cold extrusion processing were analyzed. Gear shaft from the previous machining process change into cold extrusion forming process, less waste processing, gear shaft and improve part quality, advances in processing methods.In the past the gear production, mainly by rolling, insert, milling and other traditional techniques, but the traditional processing of gear has low production efficiency and poor product quality. In order to overcome these shortcomings, in recent years, the involute gear cold extrusion process. The processing technology of involute gear, not only improves the production efficiency, product size stability, low surface roughness, material utilization rate up to70%~80%, and cold extrusion of the workpiece to produce compressive stress, can increase the product fatigue strength. Based on the cold extrusion processing advantages, we in the production of the introduction of the process.In order to reduce the process of manufacturing gear shaft is not reasonable and the difficulty of processing error caused by the phenomenon, this paper mainly introduces the gear 0axis cold extrusion processing, through the processing of extrusion force analysis, solve the elongated shaft extrusion of upsetting and extrusion workpiece heat treatment method. Should this topic research has the important practical significance.Keywords: Gear shaft Cold extrusion Processing Heat treatment目录第1章绪论 (1)1.1毕业设计选题的背景及意义 (1)1.2冷挤压在国内外研究概况及发展趋势 (1)1.2.1 冷挤压技术发展趋势 (2)1.3冷挤压工艺对模具的要求 (2)1.4冷挤压的特点 (3)1.4.1冷挤压特点 (3)1.4.2冷挤压的基本类型 (3)1.4.3冷挤压的优点 (4)1.4.4冷挤压缺点 (4)1.5冷挤压模具的构造及特点 (5)第2章齿轮轴成形工艺确定 (8)2.1齿轮轴的结构分析 (8)2.2冷挤压工艺的分析 (9)2．3冷挤压几种工艺组合形式 (9)2.4齿轮轴冷挤的理论基础 (10)2.5冷挤压工艺方案设计 (10)2.6齿轮轴冷挤压变形计算 (11)第3章齿轮轴的加工 (15)3.1基准的概念和分类 (15)3.2毛坯直径的计算及优化 (15)3.3各加工阶段的主要任务 (17)3.4加工顺序的安排 (18)3.5限制局部挤压镦粗办法 (18)3.6拟定加工工艺路线方案 (20)3.7冷挤压关键技术研究 (23)3.7.1 冷挤压前期出来 (23)3.7.2 冷挤压成形中的润滑 (23)第4章总结 (26)答谢词 (27)参考资料 (28)毕业设计（论文）报告纸┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊第1章 绪论1.1 毕业设计选题的背景及意义本课题是“齿轮挤压模具参数优化设计产业化推广”的一部分，过去采用切削加工方法得到，其生产工艺较复杂，成本较高，效率较低，质量也不易保证。
基于Deform-3D的冷挤压旋转模设计与磨损分析
根 据 优 化 结 果 ，设 计 一 套 简 单 的 旋 转 模 冷 挤 压 试 验 模具 ， 用 于对 旋转 模 冷挤压 的 研究 ， 如图 １ ０所 示 。
压 筒上 部对 于 挤 压 杆 和坯 料 来说 主要 起 到 导 向作 用 ，
其 简 壁 厚 度 可 以 减 小 很 多 ，而 其 下 部 由 于 在 挤 压 时 与 坯 料 相接 触 ． 受到坯 料 的挤压 和摩 擦 ， 需 要 一 定 的 壁 厚 满 足 强 度 条 件 ，通 过 受 力分 布 ． 可 对 壁 厚 进 行 适 当 调 整 。 对 于挤 压 模 ，也 可 以通 过 模 具 的 受 力 分 布 进 行 优
，
转 挤
构 ， 细 化 晶粒
大 的单 位 压 力 和摩 擦 力
篓 二 ： 扭 竺 竺 ？ 状
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妻 譬 ！ 变 ｍ 特 ， 棒 性 料 模 磊 具 出 口 直 票 径 为 挤压杆 、 挤 材 料 为 冷 ： 点 模 具 洛 氏 硬度（ Ｈ Ｒ ｃ ） 为６ ０ …一 ： ： 兰 竺 ！ ：
３ 模具磨 损分析
３ ． １ 磨 损 模 型 磨损失效［ ］ 是 模 具 主 要 的 失效 形 式 ， 金 属 蝮 性 成 形 加工 巾最 常 用 的 磨损 模 型 是 Ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｒ ｄ模 型 … ， 表 达
式为 ：
化 。 挤 压 模 需 要 旋 转 ， 其 下 半 部 做 成 方 形 台 与 花 键 连 接 ． 上半 部 则 与挤 压 筒进 行 配合 ， 需 要 加 入 配 合结 构 。
布 的地 方所 留 的壁厚 较大 ．其它应 力 较小 的 地 方 厚 度 进 行 了适
量 减 小 ．最 大 等 效 应 力为 ９ ８ ５ ＭＰ ａ ．比优 化 前 的 最 大 等 效 应 力
冷冲压模具改进设计实例分析
冷冲压模具改进设计实例分析冷冲压模具是一种用于制造金属零件的工具，它通过在金属表面施加压力使其变形，同时具备一定的冷却功能。
冷冲压模具的设计直接影响到产品的质量和生产效率。
本文将以一款汽车零部件模具为例，对其进行改进设计分析。
首先，我们需要对原有的冷冲压模具进行分析，并识别出存在的问题和改进的空间。
该模具用于制造汽车车门锁芯零件，主要问题如下：1.模具使用寿命较短：由于该模具在长时间使用后容易出现磨损，并且需要定期更换，这导致了生产效率的下降和成本的增加。
2.产品变形和尺寸不准确：由于金属材料的收缩和热变形，以及模具本身的精度问题，导致制成的零件存在一定的变形和尺寸不准确性，影响了产品的质量。
3.制造周期长：该模具需要多道工序进行制造，且每道工序之间的处理时间较长，导致整个制造周期过长，无法满足快速交付的需求。
基于以上问题，我们可以提出以下改进设计方案：1.优化材料选择：选择更耐磨、抗拉力更强的材料制作模具。
优化后的模具材料能够增加使用寿命，减少更换次数，提高生产效率和降低成本。
2.设计增加辅助冷却系统：在模具设计中增加冷却孔和冷却水道，通过冷却水的流动来降低模具温度，以减缓模具和金属材料的热变形，从而改善零件的尺寸准确性。
3.采用多道工序一体化加工：通过模具设计的一体化，将原本需要多次装配和加工的工序合并在一个模具中完成。
这样可以减少制造时间和人力资源的浪费，缩短制造周期，提高生产效率。
4.优化模具结构和形状：通过对模具结构和形状的优化，减少零件变形的可能性。
例如，采用适当的辅助结构和强度加固设计，以及减小模具开缝的尺寸，从而提高模具的准确度和稳定性。
5.引入模具设计软件和先进制造工艺：利用模具设计软件进行模拟和仿真，对模具进行优化设计。
同时，引入先进的制造工艺，如数控加工和电脉冲成型等，以确保模具的精度和稳定性。
经过以上的改进设计方案，我们预计可以得到以下改进结果：1.提高模具使用寿命：通过优化材料选择和增加冷却系统，降低模具磨损和温度变形的可能性，从而提高模具的使用寿命。
内齿轮冷挤压工艺参数分析及模具寿命预测
内齿轮冷挤压工艺参数分析及模具寿命预测张瑞妍;刘德仿;王平;葛如海【摘要】采用刚粘塑性有限元法对盲孔内齿轮冷挤压成形工艺参数进行了分析,并预测了模具寿命.运用金属塑性成形软件DEFORM-3D,以275减速轴为研究对象,成形载荷为评价指标,就影响成形工艺的模具设计参数、齿轮特征和工艺条件进行分组建模分析.结果表明:凹模芈锥角、模数、齿数对成形载荷影响较大;工艺条件中摩擦系数对载荷的影响最大;而挤压速度对载荷的影响则不显著.最后基于Archard 模型预测了模具寿命.分析结果对实际生产具有重要的指导意义.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P241-243)【关键词】内齿轮;工艺参数;数值模拟;磨损【作者】张瑞妍;刘德仿;王平;葛如海【作者单位】盐城工学院优集学院,盐城,224003;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江,212013;盐城工学院优集学院,盐城,224003;盐城工学院优集学院,盐城,224003;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG3761 引言盲孔内齿轮冷挤压工艺是一种先进的齿轮精密成形工艺。
齿轮在冷挤压过程中变形复杂，包含物理、几何和边界条件三个非线性因素。
一些传统的理论方法，如主应力法、上限法、能量法等，都有各种局限性，不能全面地分析其变形规律。
随着计算机软硬件技术的发展，有限元法理论和微观机理不断得到完善，有限单元法已可以较为真实地模拟金属的变形过程，为合理选择工艺方案提供有力的参考依据[1][2]。
本文运用商业化金属塑性成形软件Deform-3D，以汽车启动机的减速轴为研究对象，分析其模具设计参数、零件特征参数、摩擦条件和工艺条件对内齿轮冷挤压成形工艺的影响规律；并基于Archard 模型预测了模具的寿命，为进一步深入研究齿轮冷挤压工艺及提高模具寿命提供了依据。
2 内齿轮冷挤压数值模拟2.1 刚粘塑性有限元理论刚粘塑性有限元法是利用Markov 变分原理对变形体进行数值模拟求解：完全广义变分原理是对能量泛函进行求极值，以求得问题的真实解。
执行器齿轮冷挤压
执行器齿轮冷挤压
执行器齿轮冷挤压是一种先进的制造技术，用于生产高质量的齿轮零件。
这种加工方法具有许多优势，如提高齿轮的强度和耐磨性，减少加工工艺中的能耗和材料浪费，提高生产效率等。
在执行器齿轮冷挤压过程中，通过应用高压力将金属材料压入模具中，使其在模具的作用下形成所需的齿轮形状。
与传统的热挤压方法相比，冷挤压具有更高的精度和更好的表面质量，可以减少后续加工工艺的需求。
冷挤压加工的优势在于它可以在较低的温度下进行，从而减少了材料的塑性变形和晶粒生长。
这使得齿轮的结构更加致密，强度更高。
同时，冷挤压还可以改善齿轮的表面质量，减少表面缺陷和裂纹的生成，延长齿轮的使用寿命。
冷挤压加工还可以减少材料的浪费。
相比于传统的切削加工方法，冷挤压可以更有效地利用原材料，减少废料的产生。
这对于提高材料利用率和保护环境都具有重要意义。
冷挤压加工的另一个优点是提高了生产效率。
由于冷挤压可以在一次操作中完成多个齿轮的制造，因此可以大大提高生产的效率。
这对于大批量生产齿轮零件的企业来说尤为重要。
总的来说，执行器齿轮冷挤压是一种高效、精确、环保的齿轮制造技术。
它具有许多优势，可以提高齿轮的质量和性能，减少能耗和
材料浪费，提高生产效率。
随着科技的不断发展，冷挤压加工技术将在齿轮制造领域发挥越来越重要的作用。
冷挤压模调试过程中常见缺陷、产生原因及解决方法
冷挤压模调试过程中常见缺陷、产生原因及解决方法常见缺陷图示产生原因解决方法正挤压件外表产生环形裂纹及鱼鳞状裂纹内孔产生裂纹1.凹模锥度偏大2.凹模结构不合理3.润滑不好4.材料塑性不好1. 调整凹模偏角2. 采用两层工作带的正挤压凹模3. 更换润滑剂4. 改用塑性好的材料或采用中间退火工艺正挤压件端部产生缩孔1. 凹模工件带尺寸太大2. 凹模锥角偏大3. 凹模入口外圆角太小4. 凹模表面不光洁5. 凹模端面不光亮6. 毛坯润滑不良1. 调整凹模工作尺寸2. 修正凹模使锥角变小3. 加大凹模入口外圆角4 抛光凹模表面5.降低凸模表面粗糙度等级6.采用良好的表面处理及润滑方法反挤压表面产生环形裂纹1.毛坯直径太小2.凹模型腔不光洁3.毛坯表面出啦及润滑不良4.毛坯塑性太差1.增加毛坯直径，使毛坯与凹模内孔配合紧一些。
最好使毛坯直径大于型腔直径0.01~0.02mm2抛光凹模3.做好表面处理和润滑4.采用最好的软化处理规范，提高毛坯的塑性。
挤压后矩形工件开裂 1.间隙不合理2.凸模工作圆角半径不合理3.凸模结构不合理4.凸模工作端面锥角不合理1.矩形长边间隙应小于短边间隙2.矩形长边圆角半径应小于短边圆角半径3.矩形长边工作带应大于短边工作带4.取长边锥角大于短边锥角反挤压薄壁零件挤压后壁部缺少金属1.凸、凹间隙不均匀2.上、下模垂直及平行度不好3.润滑剂太多4.凸模细长，稳定性差1.重新调整间隙使之均匀2.重新装配，调整垂直度及平行度3.少涂润滑剂4.在凸模工作面加开工艺槽反挤压件单面起皱 1.间隙不均匀2.润滑不好，不均匀1.调整凸、凹模，使间隙均匀2.保证良好、均匀的润滑反挤压件内孔产生环状裂纹1.毛坯表面处理及润滑不好2.凸模表面不光洁3.毛坯塑性不好1.采用良好的毛坯表面处理及润滑方法，如对2A11、2A12冷挤压最好表面鳞化后，用工业菜子油润滑2.抛光凸模3.采用最好的软化热处理规范，提高毛坯的塑性挤压表面被刮伤 1.模具硬度不够2.毛坯表面处理及润滑不好1.重新淬火，提高硬度，模具工作部分镀硬或软氮化、渗硼等2.采用良好的表面处理及润滑工艺反挤压件外表产生环状波纹润滑不良改用皂液润滑方法反挤压件上端壁厚大于下端壁厚凹模型腔退模锥度太大减少或不采用退模锥度反挤压件伤端口部不直1.凹模型腔深度不够2.卸件板安装高度低1.增加凹模型腔深度2.提高卸件板安装高度，避免工作件上端与卸件板相碰反挤压件侧壁底部变薄及与高度不稳定1.底部厚度不够2.毛坯退火硬度不均匀3.润滑不均匀4.毛坯尺寸超差1.增加底部厚度2.提高热处理质量3.提高润滑质量4.控制毛坯尺寸正挤压件端部产生毛刺1.间隙太大2.毛坯硬度太高1.减小凸、凹模间隙值2.提高毛坯退火质量正挤压件发生弯曲 1.模具工作部分形状不对称2.润滑不均匀1.修改模具工作部分尺寸2.提高润滑质量加压件壁厚相差太大 1.毛坯退火硬度不均匀2.凸、凹模装配后不再同一轴心上3.模具没有准确向导4.反挤压凹模顶角太小，也引起挤压件偏心5.反挤压件毛坯直径太小，放在凹模内太松引起坯件偏斜1.修改退火工艺2.重新装配3.调整模具导向精度4.加大顶角5.加大毛坯直径，与凹模配合严密正挤压空心件侧壁断裂凸模心轴露出长度太长减小心轴长度。
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。
汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟
汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟汽车齿轮是汽车传动系统中的重要零部件之一。
为了保证汽车齿轮的高精度和长寿命，汽车齿轮生产过程中需要使用冷挤压模具。
由于模具在使用过程中会受到热胀冷缩等因素的影响，模具的尺寸大小也会有所变化。
因此，对汽车齿轮冷挤压模具的尺寸进行适当的补偿是非常必要的。
汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟是一种有效的方法，通过对模具的尺寸大小进行数值模拟，可以准确地预测模具的尺寸变化规律，为模具制造和使用提供重要的技术支持。
首先，需要根据汽车齿轮的要求，确定相应的模具尺寸。
模具尺寸的确定需要考虑到齿轮的模型、材料、加工工艺等因素。
然后，将模具的CAD图纸导入到数值模拟软件中，进行尺寸补偿数值模拟。
在数值模拟的过程中，需要考虑到模具的材料、尺寸、温度等因素。
通过建立数值模型，将各种因素考虑进去，可以准确地预测模具的尺寸变化规律。
通过对数值模拟结果的分析，可以得出补偿数值，进一步优化模具的设计。
在进行数值模拟时，需要注意以下几个方面：1. 模具的材料选择要考虑到热膨胀系数及其变化规律，避免误差；2. 温度的选择要与加工工艺相符合，避免误差；3. 模具的尺寸及其变化规律要与实际情况相符合，避免误差；4. 在分析模具尺寸的变化规律时，需要对模具的各个部分进行分析，避免遗漏。
总之，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟是一项非常重要的工作。
通过科学的方法进行模拟分析，可以准确地预测模具的尺寸变化规律，并为模具的制造和使用提供科学的依据，从而保证汽车齿轮的高精度和长寿命。
在实际应用中，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟不仅可以确保汽车齿轮质量，还可以减少生产成本和生产周期。
传统的模具设计需要通过反复试验来优化模具的设计，费时费力，而采用数值模拟方法则可以提高优化效率，节省成本和时间。
此外，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟还可以帮助制造商掌握模具的使用寿命和替换周期。
通过对模具的使用寿命进行预测，制造商可以在适当的时间进行检修或更换模具，避免使用过期模具带来的事故风险，确保生产过程的安全性和稳定性。
冷挤压模具失效分析与提高模具寿命途径
冷挤压模具失效分析与提高模具寿命途径一、引言1.1 主题意义1.2 研究背景1.3 研究目的二、冷挤压模具失效原因2.1 金属疲劳失效2.2 粘结磨损失效2.3 温度腐蚀失效2.4 应力集中失效三、模具寿命测试与评估3.1 超声波检测3.2 电化学腐蚀测试3.3 显微镜观察四、提高模具寿命途径4.1 选用高强度材料4.2 优化模具结构设计4.3 加强模具养护管理4.4 关注生产工艺参数五、结论与展望5.1 实验结论5.2 前景展望一、引言1.1 主题意义随着冷挤压技术的不断发展，冷挤压模具的寿命成为制约生产效率和产品质量的重要因素。
冷挤压模具的常见失效形式包括金属疲劳、粘结磨损、温度腐蚀、应力集中等。
对于这些失效形式，必须采取相应的措施，提高模具的使用寿命。
1.2 研究背景冷挤压技术是一种常用的金属加工方法，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
而冷挤压模具则是实现该技术的重要工具，模具的性能和使用寿命直接影响到产品质量和生产效率。
目前，国内外的研究表明，冷挤压模具的失效主要包括金属疲劳、粘结磨损、温度腐蚀和应力集中等多种形式，这些失效的原因各异，研究其原因和有效的提高模具使用寿命的方法，对于冷挤压技术的发展至关重要。
1.3 研究目的本文主要研究冷挤压模具失效的原因和提高模具使用寿命的方法。
针对模具在使用过程中出现的金属疲劳、粘结磨损、温度腐蚀和应力集中等失效形式，对模具寿命测试与评估方法进行介绍，并提出选用高强度材料、优化设计、加强管理和关注生产工艺参数等措施，以提高模具使用寿命，降低生产成本，提高产品质量。
二、冷挤压模具失效原因2.1 金属疲劳失效金属疲劳是指金属材料在反复交替加/减载作用下发生的断裂失效现象。
在冷挤压加工中，金属疲劳导致的模具断裂常常会出现，严重影响生产效率和生产成本。
金属疲劳的原因主要包括金属内部缺陷、表面缺陷、材料及工艺性缺陷等。
这些缺陷使得模具在长时间的使用过程中失去原有的韧性和强度，从而导致疲劳断裂。
冷挤压模具的失效分析和提高寿命的途径 (2)
冷挤压模具的失效分析和提高寿命的途径日期: 2009-2-7 9:27:28浏览: 417来源: 学海网收集整理作者: 未知冷挤压技术具有明显的经济效益，所以自二次世界大战以来，世界各国竞相开发此项技术，我国在六十年代时期在有色金属冷挤压方面取得了很快的发展，黑色金属的冷挤压也有少量应用。
我厂八十年代末开发了冷挤压技术，从调试开始自今，经历了不少波折，克服了许多困难，取得了许多宝贵的经验，终于使冷挤压技术在火花塞壳体上获得了成功应用，使我厂自行开发的冷挤压技术领先于同行业。
本文就是根据我们的实际经验对于冷挤压模具的失效形式和提高寿命的途径谈谈自己的一些体会。
冷挤压模具的失效在冷挤压过程中，模具失效的形式主要有四种，即磨损、塑性变形、疲劳破坏和断裂，其中磨损和疲劳破坏属正常失效形式。
磨损冷挤时，由于被挤材料在模具表面激烈地流动，造成模具工作表面容易磨损，按照磨损机理的不同，冷挤压模具的磨损又分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
粘着磨损由于冷挤时被挤金属在模具表面的激烈流动，所以被挤金属与凹凸模工作表面产生相对运动，于是分别构成了滑动摩擦付，当表面不平时，便会出现峰顶接触，由于接触面积小，峰顶压力很高，足以引起塑性变形，导致接触还发生粘着现象。
在相对滑动情况下，粘着点被剪切，塑性材料就会转移到另一工件表面上，于是出现粘着─剪切─再粘着的循环过程，这就形成了粘着磨损，我们的凹模芯及凹模出现的“拉毛”现象就属于此类。
引起粘着磨损的有以下几个因素：材料特性脆性材料比塑性材料的抗粘能力强。
性大的材料组成的摩擦付粘着倾向大，互容性小的材料（异种金属或晶格不相近的金属）组成的摩擦付粘着倾向力小。
从金相组织上看，多相金属比单相金属粘着倾向力小，化合物相比单相固溶体粘着倾向小。
因此，对冷挤压毛坯及模具进行表面处理来避免金属相互摩擦。
如对豆料进行磷化处理，模具涂层处理就是基于此种原理。
因此，在有条件时应对模具进行表面处理。
车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化
２
Ｄｉｅ ａｎｄ Ｍ ｏｕｌｄ Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎ ｏ．２ ２０１８
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅａｒ ｓｈａｆｔ；ｃｏｌｄ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｍ ｅｎｔ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ
０ 引 言
ｂａｃｋｗａｒｄ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｉｎａｌｌｙ：ｐｕｎｃｈ ｓｐｅ ｅｄ ｉＳ ２５ ｍｍ／ｓ，ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉＳ
０．１０ ａｎｄ ｐｕｎｃｈ ａｎｇｌｅ ｉｓ ２５。．Ｔｈｅ ｍ ａｘｉｍｕｍ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍ ｉｚｅｄ ｂａｃｋｗａｒｄ ｅｘｔｒｕ ｓｉｏｎ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ２．１５× １０ ｋＮ ｔＯ １．０１ Ｘ １０ ｋＮ ，ｗｈｉｃｈ ｄｒｏｐｓ ５３％ ．
文 献标 识 码 ：Ａ
Ｎ ｕｍ ｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｋｗａｒｄ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｇｅａｒ ｓｈａｆｔ
ＣＡＯ Ｓｈｏｕ－ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｙｉｎｇ－ｙｉｎｇ，ＪＩ Ｚｈｏｎｇ－ｃｈａｏ，ＧＯＮＧ Ｈｏｎｇ－ｙｉｎｇ，ＬＩＡＯ Ｚｅ－ｈｕａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｃｏｌｄ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｓｈａｆｔ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅ． ｓｐｏｎｄｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ａｎｄ ｂａｃｋｗａｒｄ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒａｉｎ，ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ，ｄａｍ ａｇｅ ａｎｄ ｌｏａｄ－ｓｔｒｏｋｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐａｒｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｅｆｏｒｍ．３Ｄ ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｕｎｃｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ。ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｐｕｎｃｈ ａｎｇｌｅ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐ ｅ ｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｎｃｅ ａ— ｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｃｋ． ｗａｒｄ ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｓｈａｆｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｉｎｇ ｌｏａｄ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ￣ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ￣ ｐｕｎｃｈ ａｎｇｌｅ￣ ｐｕｎｃｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｏｆ
冷挤压模的设计和分析
冷挤压模的设计和分析摘要：本文以气门顶杆为例介绍了冷挤压模的制作和成形工艺，通过对毛坯尺寸、挤压件的变形程度的计算，详细讨论了冷挤压模结构及模具设计要点，最后阐述了采用冷挤压模制作各类零部件的好处。
关键词：气门顶杆；冷挤压模；模具结构一、引言冷挤压属于立体压制中的一种比较先进的加工方法，它只需要一副模具就可以加工底和壁厚不同、高度和直径之比很大的圆形件或其他各种形状的不同零件。
这种加工方式的优点在于其尺寸精度较高、表面粗糙度值比较小、力学性能较好。
以图1的气门顶杆零件为例，其材料为20钢，原先是采用的切削加工方法成形，这种方式的生产工艺比较复杂，生产效率也比较低同时成品零件的力学性能也不高。
因此采用冷挤压的加工工艺生产出来的零件就能比较好的符合各种要求。
经过分析该零件的冷挤压工艺具体流程是：先制作毛坯，然后退火、酸洗以及磷化处理，最后进行皂化润滑和发挤压成形。
二、气门顶杆冷挤压模的工艺设计1.毛坯尺寸的确定因为在实际制作过程中有可能会有挤压件顶端不平齐的现象，所以在工件的顶端要留出修边余量h∆，图2就是气门顶杆挤压件。
冷挤压模具的寿命及其纤维方向的∆，取mm=h4改善都与毛坯的形状和尺寸有着密切联系。
通过对气门顶杆的形状特点以及毛坯的定位和成形便利程度的分析，发现使用圆柱形毛坯比较合适。
挤压件毛坯体积的计算是根据制件体积与毛坯体积相等的规则来进行的。
通过计算毛坯体积p V可得：3222119267.2)25.23()7.28.351()220(51)226(mm V p =⨯⨯---⨯⨯-⨯⨯=πππ 为了使得毛坯放入凹模型腔内更加的方便，同时使得模具的磨损减少到最低，进一步提高零件的表面质量，一般凹模型腔尺寸a D 要比毛坯的外径p D 要大，相对于反挤压件来说，凹模型腔尺寸要比毛坯尺寸大mm 5.0左右。
根据这样的原则我们可以计算出毛坯的外径p D ;mm D D a p 95.2505.02605.0=-=-=毛坯长度p l 为： mm D V l p p p 55.22)92.25()119264()()4(2=⨯⨯==ππ经过试验验证，最终将毛坯的实际尺寸确定为mm mm 6.2295.25⨯φ，如图3所示。
制件冷挤压参数优化设计方法
制件冷挤压参数优化设计方法制件冷挤压参数优化设计方法制件冷挤压是一种常用的制造工艺，用于生产各种复杂形状的金属零件。
在制件冷挤压过程中，合理的参数优化设计方法可以提高生产效率和产品质量。
本文将介绍一种制件冷挤压参数优化设计方法，旨在帮助内容创作者了解该工艺，并提供一种可行的优化设计方法。
首先，我们需要了解制件冷挤压的基本原理。
制件冷挤压是通过将金属材料放置在冷挤压机中，通过不断施加压力，使金属材料流动并填充到模具中，最终形成所需的零件形状。
在制件冷挤压过程中，参数的优化设计对于实现理想的成型效果至关重要。
一、材料选择与预热在制件冷挤压过程中，材料的选择是非常重要的。
一般来说，具有良好可锻性和可塑性的金属材料，如铝合金、铜合金等，适合进行冷挤压。
此外，预热也是重要的一步。
通过预热金属材料，可以降低材料的硬度，提高材料的可塑性，从而有利于冷挤压过程的进行。
二、模具设计模具的设计是冷挤压过程中不可忽视的一环。
合理的模具设计可以减少金属材料的流失和变形，并确保最终产品的精度和质量。
模具的设计应考虑到材料的流动性、收缩率等因素，避免出现挤压不良或者产生冷焊等问题。
三、挤压力和速度控制挤压力和速度是制件冷挤压过程中需要优化的两个参数。
挤压力的大小直接影响到材料的流动性和填充度，而挤压速度的控制则决定了材料的变形和流动的速度。
根据具体的制件形状和材料的特性，我们可以通过试验和仿真等方法，确定最佳的挤压力和速度范围。
四、润滑剂的选择和应用润滑剂在制件冷挤压过程中起到了重要的作用。
它可以减少摩擦力，降低金属材料的表面温度，防止金属与模具之间的粘连。
在选择和应用润滑剂时，我们应考虑材料的类型和要求，并通过实验和经验总结，确定最佳的润滑剂类型和用量。
五、质量检测与优化冷挤压后的制件需要进行质量检测，以确保其几何形状、尺寸和表面质量的符合要求。
通过合适的检测方法，如三坐标测量、金相检测等，可以发现制件的缺陷和不合格问题，并进行相应的调整和优化。
冷挤压模具失效分析与提高模具寿命途径
冷挤压模具失效分析与提高模具寿命途径文章编号:1672—0121(2011)03—0071—03冷挤压模具失效分析与提高模具寿命途径徐胜利,苗高蕾(西安航空职业技术学院,陕西西安710089)摘要:本文系统分析了影响挤压模具寿命的各种因素,从设计选材,减少挤压件壁厚,模具表面强化处理等方面,阐述了提高挤压模具寿命的途径.关键词:机械制造;模具寿命;冷挤压;失效分析中图分类号:TG375~.41文献标识码:B1.引言冷挤压是一种先进的压力加工方法,无论在技术上和经济上都有显着特点,该工艺可以大量节约原材料,生产效率高,容易实现自动化,可加工形状复杂的零件.冷挤压件具有强度高,刚性好,重量轻,表面光洁和尺寸精度高等优点.因而,是航空,交通运输,通讯,家电,自行车等行业广泛采用的一种先进工艺技术.冷挤压模具是保证挤压件形状尺寸和精度的重要工装,是保证挤压件表面质量的重要因素之一.模具寿命长短直接影响产品质量和生产效率的提高.因此,提高挤压模具寿命对降低生产成本,提高经济效益有着十分重要意义.2冷挤压模具失效原因冷挤压模具失效概括地说包含两方面:模具本身的损坏和生产出挤压件尺寸的超差.模具本身损坏又分为正常和非正常两种损坏形式,非正常损坏既无规律可寻,又可通过人为方法加以克服.本文主要讨论正常工作条件下的损坏,即冷挤压模具的失效.模具失效的主要形式有磨损,塑性变形,疲劳破坏和断裂.冷挤压模具失效原因:挤压工艺循环过程中,变形金属和模具工作表面之间的相对运动产生剧烈摩擦导致模具表面磨损;模具内部反复引起的高压应力,使模具工作时受到非对称的交变应力作用而发生塑性变形;挤压时金属的剧烈流动产生的热效应和摩擦热使模具工作表面温度升高(可高达400℃收稿日期:2011-02—28作者简介:徐胜利(1963一),男,高工,从事材料成形及模具技术的教学与研究以上),当取出工件加润滑剂时这一工作间隙时间,这极易使模具表面散热降温.所以模具在完成一个工艺循环时,需经受一次热循环引起的交变应力作用,导致疲劳裂纹破坏.特殊的是挤压凸模比较细长,工作循环过程中,由于受侧向力和附加弯曲应力的作用,根部产生很大的交变弯曲应力,也易发生疲劳破坏.因此,弯曲应力对凸模的疲劳破坏不可忽视.3影响冷挤压模具寿命因素分析3.1模具材料对寿命的影响挤压工艺循环中,模具工作环境较差,要保证挤压模具能够长时间可靠工作,所选择的模具材料必须具备高硬度,高强度,高耐磨性和良好的韧性,足够的热稳定性,热硬性,耐热疲劳性.如果模具材料选用不合理,即使价格昂贵的模具钢其效果也难以奏效.例如,挤压铅,铝等软材料零件,选用高速钢(如W18~raV~来制作模具,其寿命并不理想.若选用优质碳素工具钢,可以达到理想效果.反之,挤压硬材料的钢件时,选择Crl2MoV这类高铬工具钢或W18Cr4V这类高速工具钢,热处理后,不仅强度高,硬度高,而且韧性,热硬性和耐磨性也好,完全可满足钢件挤压模具的要求.因此,根据挤压件材料种类和复杂程度,挤压方式,模具结构形就会受到侧向力作用;毛坯两端面不平行或与外圆不垂直,毛坯在凹模内因间隙大而放偏,挤压时凸模会受到侧向力的影响;模架中心与压力机中心不重合,或模具结构不对称,使压力机台面和模板弹性压缩变形不对称,压力机本身刚性和精度差等都是产生侧向力的来源;凸凹模紧固不牢靠,在上述侧向力作用下,模具发生”移动”使凸模中心错开.凸模在这些侧向力作用下,会发生弹性弯曲,在凸模弯矩最大处,弯曲应力最高,有:or弯=一(1)式中:一凸模最大弯矩,产生在凸模根部;——凸模抗弯截面模量.一=otcQZ(2)式中:(_应力集中系数;p——0向力;z——凸模杆部长度.如果or峦远大于凸模的疲劳强度时,在较少的挤压次数后就会引起一条或数条疲劳裂纹,此时,称为高应力疲劳破坏;若弯很小,多次挤压后也会引起疲劳裂纹,此时称为低应力疲劳破坏.因此,or弯的大小直接影响挤压次数Ⅳ,即凸模寿命.设凸模的裂纹长度a,根据断裂力学Paris—E卜dongan公式,有da/dN=C(AK)m(3)式中:da/dⅣ_一亚临界扩张速率(即0<裂纹临界长度珥时);△卜应力强度因子振幅值;c,,r一材料常数,查表或试验确定.△K=y(1T口)(4)式中:y——裂纹荷因子;一交变应力幅值..=1/2(一一)=l/2tr弯(5)将式(4)代入式(3),可得:do/dN=C[Ycr.(叮Tn)(6)因y与a无关,积分后得:N=2/[(m一2)c订(1,)1[1n:--2)f21,2](7):nf-一裂纹初始尺寸.由式(7)可知:1~Not=11,Ⅳ.c器(8)由上式可以看出,Ⅳ与or弯的某次方成反比.可膏的大小对凸模疲劳寿命的影响是很大的.热处理工艺对模具寿命的影响模具的使用寿命在很大程度上取决于热处理的质量.热处理的目的不仅是为了提高模具的硬度,也是为了改善钢的组织和性能,以获得理想的热强度和韧性.为确保热处理质量,近年来普遍采用可控气氛和真空热处理工艺,对温度,温升和冷却速度,淬火介质,回火次数等参数进行大量研究,并取得良好的效果.例如:滚动触头零件冷挤压模具,模具材料为Crl2钢,采用普通的一次硬化热处理工艺,寿命仅为6000～8000件,主要失效形式为开裂;改为锻热固溶淬火(1050~(2油淬)+等温淬火(780~{2)双重热处理工艺方法,可使模具寿命提高1.5倍以上.采用双重淬火工艺,可使碳化物呈弥散析出,均匀分布于钢的基体中,最终组织为10%下贝氏体+回火马氏体和弥散分布的碳化物及少量残余奥氏体.硬度58～62HRC,这种组织细密,有高的强韧性,耐磨性和良好的断裂韧性.3.4模具加工方法对模具寿命影响电火花切割已广泛用于模具加工.由于线切割加工一般都是在热处理后进行,从而避免了热处理变形,表面脱碳等弊端.但由于线切割工艺大多采用快走丝方法,线切割后工件表面粗糙度R>2.5m,硬度分布和内应力状态都较差.所以不经研磨或稍加研磨就装配使用,结果经常出现崩刃,折断,碎裂等现象.正常使用情况下,模具寿命也很低.模具寿命低的原因主要是:线切割加工时,放电区电流密度很大(10000A/mm2),温度很高(10000℃～12000qC),加注的介质液急剧冷却,使切割表面层硬度仅有20HRC左右.其后为热影响区,再后才是原硬度区,而内部淬火层硬度高达70HRC以上.更为严重的是原材料内部因淬火呈拉应力状态,线切割所产生的热应力状态也是拉应力,两种拉应力叠加的结果很容易达到材料抗拉强度而产生微裂纹,从而大大缩短模具寿命.因此,线切割工艺不能作为挤压凸,凹模的最终加工工序.必须采取其他工艺方法消除应力.目前,最有效的消除应力措施有以下两种.(1)研磨+回火处理线切割加工后,用研磨的方法去掉表面20HRC的白层,再经160℃～180℃回火处理2h,则白层下面的高硬层可降低6～8HRC,线切割产生的热应力得以消除.从而提高了钢的韧性,延长了模具使用寿命.(2)研磨+低温时效处理线切割加工表面经研磨后,白层和高硬层基本去掉.再进行120~C～150~C下5h～10h低温时效处理(低温回火处理),或采取160℃～180oC下4h～6h低温回火处理,可消除淬火层内部的拉应力.而硬度降低甚微,却大大提高了钢的韧性,降低了脆性,挤压模具寿命可提高4倍以上.若挤压模具在生产若干零件后,内部应力已经积聚很高.也可用此方法消除内应力,提高韧性从而提高模具寿命.4提高挤压模具寿命途径4.1正确选用模具材料模具材料是影响冷挤压模具寿命的关键因素之一,模具制造周期长,成本高,材料费用仅为模具费用的10%～15%左右,因此,要尽可能选用品质优良钢材制造挤压模具.例如:①挤压形状较为复杂材质为20钢的支撑块零件时,选用3Cr2W8V材料,热处理硬度为48～52HRC,模具寿命仅为6000件左右,主要破坏形式为型腔角部破裂,模具工作表面磨损.改变工艺方法,进行气体碳氮共渗,模具表面硬度提高到60～62HRC后,模具使用寿命超过2万件;②挤压材质为Q235钢的轴挡和轴管类零件时,选用强度高,塑性和韧性好的7crSiMnMoV(CH)材料.采用560~C预热+880~C油~+200~C回火热处理工艺,其模具使用寿命可达到9000件左右.4.2减少挤压件壁厚差前述分析可知,侧向力的来源很多,它们之间又有复杂的交互作用.因此,弯很难用精确计算求得,而且育还与应力集中有关,所以,模具材料,加工方法和工作状况及凸模形状都会影响or弯的大小. 试验分析表明,凸模的or弯与挤压件的偏心量e成正比.因此,可以用挤压件偏心量e来反映o-弯的大小.为便于分析,忽略工件内孔和外圆形状误差,偏心量就等于壁厚差之半.显然,测量工件壁厚差比测量弯曲应力o-弯简单多了.设挤压件壁厚差为艿.则由式(8)可得:}Noc即说明挤压次数(模具寿命)与挤压件壁厚差的某一次方成反比,若其他情况不变,则减小挤压件壁厚差,凸模的疲劳寿命可得到很大提高.因此,壁厚差较小的挤压件不仅可提高挤压件精度,而且可大大地提高模具使用寿命.4.3表面强化处理为进一步提高挤压模具寿命,可对挤压模具工作表面进行碳氮共渗,离子氮化,渗碳,渗硼及局部刷镀,喷涂等表面处理方法,使模具工作表面生成一层高强度,有极好耐磨性的化合物,从而增加模具耐磨性,以提高挤压模具寿命.表面强化工艺中的PVD,CVD,PCVD技术均可用于模具工作表面处理,运用PCVD沉积工艺,可在模具工作表面形成TiC,TiN镀膜,模具寿命可提高几倍到几十倍.5结束语综上分析可知,选用品质优良的冷挤压模具材料,正确合理的设计挤压凸模结构,采用先进的热处理工艺和表面强化处理技术,规范冷挤压模具使用过程控制,可有效的提高冷挤压模具使用寿命,从而达到提高冷挤压件生产率,节约材料,降低生产成本的目的.【参考文献】【l】卢吉连.花键套筒冷挤凸模的正确选材.机械工程材料,1998,(5): 4l一43.【2]2彭成允,等.3Cr2W8V钢用于冷挤压模.金属热处理,2001,(7):33—35.[3]王德文.钢的冷挤压模具材料及其热处理.中国热处理年鉴,20o3.【4】王德文,主编.提高模具技术应用实例.北京:机械工业出版社, 20o4.【5]钱苗根,主编.材料表面技术及应用手册.北京:机械工业出版社, 】998. Failureanalysisofcoldextrusiondielifeandimprovementsolution XUShengli.MIA0Gaolei(Xi’anAeronautic alPolytechnicInstitute,Xian710089,ShanxiChina) Abstract:Variousfactorswhichimpactthelifeofextrusiondiehavebeensystem aticallyanalyzed.TheW improvethelifeofextrusiondiehasbeenintroducedfromthematerialselection, reductionoftheextrusionpartthickness,anddiesurfacehardeningaspects.Keywords:Dielife;Coldextrusion;Failureanalysis。
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技 术纵横
轻 型汽车技 术
２ １ （ ） ２０ ０ １ ４ 总 ６
内齿轮冷挤压参数优化设计及模具磨损分析
葛如海 张瑞妍
（ 苏大学汽 车 与交 通工程 学院 ） 江
摘
要
将 正交试验 设计 方法和 冷挤压数 值模拟 方 法相结合 ，评估 了冷挤 压过程 中参 数 ： 凹
模锥 角、 擦 系数 和挤 压速度 对成形 力 的影 响 ， 摩 并确定 最优 的 工 艺参数 组合 。 以汽车减速 轴 为例 ， 分组 建 立 了冷挤 压件 和模 具 的有 限元模 型 ， 用正 交试验 方 法进 行分 组仿 真 分 运 析 ， 过 对轴 向挤 压 力数 据 的 方差 分析 ， 定 最优 的 工 艺参数 组合 ， 通 确 并根 据优 化 后 的参
５ 】
。
综合 以上 的考虑 ， 确定 减速轴 的材料 为 ２Ｃ 。 ０ ｒ ２Ｃ 是合金 结构 钢 ， ０ｒ 其主要 的 化学 成分 和机 械
性 能如表 １表 ２所示 。 、
图 １ ２ ５减 速轴 ７ 表 １ ２ Ｃ 化 学 成 分表 ０ｒ
由图 １ 以看 出 ， 可 减速 轴一 端属 于轴杆类 零件 ，
作 用 的试验 。两个 因素 的交 互作 用 当作一个 新 的因 素， 占用 一列 ， 为交互 作 用列 ； 水 平交 互作 用 列 为 二
一
２Ｃ ８０ ０ｒ ８
水 水 ８ ０ 或 ２Ｈ Ｏ ０ Ｄ 、 油 空 气
１ ５
４５ ．
２２ 冷 挤压工 艺 ．
２ ５减速 轴冷 挤压 加工 工艺 的设 计 关键 在 于 内 ７
为 了更 清 楚地 表达 正 交试 验 的设 计 方法 ， 一般
ｍｍ）
将 它列 成 正交 表 。在制 订 试验 计 Ｙ ｕ 首 先 必须 根 Ｊ， ，／， 据 实 际情 况 ， 确定 因子 、 因子 的 水 平 和需 要 考 察 的 交互 作 用 ， 后 选 取 一 张 适 当 的正 交 表 ， 排 交 互 然 安
数， 对模具 的磨损进 行 分析 。试验方 法对 实际工 艺设 计具 有指 导意 义。 关键词 ： 冷挤压 工艺参 数 数 值模 拟 正 交试验 磨损 分析
１ 引 言
汽 车 起 动 机 减速 轴是 起 动 机 的重 要 零 部 件 之
－ ＿
的更 新 ，冷 挤压 加工 工 艺 的优越 性越 来越 受 重视 ， 并 逐渐 扩大 应用 范 围 。因此 ， 用冷挤 压 技术 加 工 采 内齿 轮成为 先进制 造工艺 。而随着 计算机 的升级 和 相关 软件 的发展 ， 应用 有 限单 元法 对金 属 挤压 工艺
齿轮 的成 形 。齿轮 为变位 渐开线 式 ， 齿数 较多 ， 且 对
列 。这是 因为 两个二 水平 因子 的交互 作用 自由度 （自由度等 于该列 水平 数减 １ 。 水平 交互作 用列 ）三
精 度要求 高 。确定采 用反挤 压加 工工艺 ｉ ３ ］ 。
反挤 压加 工工艺 ， 就是挤 压 时 ， 金属 的流动方 向
８ ５
５ ５
１ ４ ０ ０
６
～ １ ８ ２－ ０ ３ ０ ４ ０ ２－ ｏ ０ ６ ０
１ ． ３２ １ － ４２
厂
淬 火 温 （Ｃ） 冷 回 火 变 ｏ 热 处 理 用 退火或 回火 却 温 度 冷 却 毛 坯 尺 寸 后 硬度压痕 第 １ 次 第 ２次 剂 （℃ ） 剂 （ 直 径 （ ≥
齿轮传动。 本文基于 ２５ ７ 减速轴进行研究 ， 其结构如
图 １ 示。 所
仿 真优 化 ，并 根 据优 化 结 果 预 测 了模 具 的 使用 寿
命。
２ ２ ５减 速 轴 ７
２ １ 材 料选择 ．
２ ５减速 轴选 材时 整体要 求具 有优 良的力学性 ７
能 ， 高 的强 度 和 韧 性 ； 受 较 大 的交 变 载 荷 时要 及 承 求有 高 的抗 疲劳强 度 ； 部要求 高硬 度 、 耐磨性 １ 局 高 ３ ・
０５ ０８ ． － ．
Ｏ７ １Ｏ ． ～ ．
Ｏ
轻 型汽车技 术
２ １ （ 总 ２０ ０ １ ４） ６
表 ２ ２ Ｃ 机械・ ０ｒ ｌ 生能
试 验 线 膨胀
技 术 纵横
１ ３
性、 典型性 的点 ， 应用 正交 表合 理安排 试验 。正 交试 验 的设 计方 法具 有 下列 两 个性 质 ：水 平均 匀 性 ， 即 选 择 的试 验 对 每 个 因子 和 因 子 的 每个 水 平 都 是 均
＼＼成分
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｃｒ
另一端 是齿轮 类零件 ， 结构 比较 复杂 。 采用传 统 的加 工方式 ， 生产 内齿 轮 工序 复 杂 ， 操 作 困难 ， 不 到 且 达 无 越程槽 的要求 。随着金 属挤压 技术 的发展 和设 备
名称 ＼
２ Ｃ ０ ｒ
Ｏ．７ ０．４ １ － ２ ０２ ０４ ．－ ．
匀分 配 的 ， 它 们 能 够 全 面 地 反 映试 验 ； 配 均 匀 则 搭
盯ｈ 盯 ８ 中 ｋ （ｇ・ ＨＢ ｋ 温 度 系 数 （ｇｍ） ｋ／ ２ ％１ ％） ｍ ｃ ｋ／ ￣ ｇｍ） （ ｆ ｆ ／ｍ％ （ ） （Ｏ ℃ １
℃ ）
—
２ ｌ ｏ Ｏ ｏ
ｌ３ ２￣ ０ ３ ０２ ０
１ － ｌ３
１ ６ １
．
性 ， 所 有 的试 验 中 ， 在 每个 因子 的水 平 出现 的 次 数 相 同， 而且 任 何 两个 因子 的搭 配 也都 以相 同 的次数
出现 。 因此 ， 从各 因子 搭 配上 也 能全 面 反 映所 有试
验。
２ Ｃｒ Ｏ
，
在 汽车起 动时起 传递 转矩 和力 的作 用 。因此 ， 对
其结构 要求严 格 。 其一端 为盲 孔 内无 越程槽 内齿轮 ，
另一端 是具有 螺旋 花键 的减速杆 ，主要 应用 于行 星
进行 数值模 拟 成为 可能 ，并 获得 可靠 的理 论结果 【 １ １
。
本文针 对 ２ ５减速轴 进行 冷挤压 工艺参数 的数值 ７