台阶内花键套筒冷挤压工艺研究

台阶内花键套筒冷挤压工艺研究

张水忠,徐新成,廖秋慧

(上海工程技术大学,上海

200336)

摘要:分析了台阶内花键套筒的冷挤压工艺,制定出冷挤压件图,确定了挤压方案及工艺流程,对各工序变形程度进行了校核,并计算出了挤压力,同时对挤压模具的设计制造进行了简单的介绍。

关键词:冷挤压;台阶内花键;套筒;模具

中图分类号:T G376

文献标识码:B

文章编号:1001-2168(2003)10-0022-04

Anal y sis of the Col d Extrusion Technolo gy f or the Sleeves

of the Inner S p l ine with Sta irs

ZHAN G Shui-zhon g ,

XU Xi n-che n g ,

L IAO Qi u-hui ,

(Shan g hai U ni ve rsit y of En g i nee ri n g Scie nce ,Shan g hai 200336,Chi na )

Abstract :The t echnolo gy of cold e xt r usion of t he slee ves of t he i nne r s p li ne wit h s t ai rs was anal y zed.

The drawi n g of t he wor k p iece f or e xt r usion was wor ked out ,t he e xt r usion

表2凹模尺寸表

mm

D <8.3<10.3<12.3d

<17.5

<19.5

<19.5

D <15<17<19A <9.4<11.5<13.5B

<10.4

<12.5

<14.5

表1凸模尺寸表

mm

加大了,模具高度是图4所示模具的2.5倍,模具必须要在较大的机床上使用。同时零件顶出后必须先将顶出机构复位才能进行下一个零件的加工,整个操作过程多了一个动作,在大批量生产时,生产速度慢,生产成本高。而实际试模后发现,铆合过程中

加热管变形很小,几乎不变形,经试验,加大了凹模

与加热管的配合间隙(0.3mm ),取消了顶出系统。

(2)在试模过程中发现,零件铆合后出现了加热管与连接板铆合不紧,有松动的现象,而且出现问题的加热管的位置和数量随机性较大,经分析认为有以下2种原因:

a )模具制造初期,凸模与凸模固定板、凹模与凹模固定板采用过盈配合,在装配过程中,凸、凹模与固定板之间可能会出现不垂直现象。

b )加热管在加工过程中可能产生壁厚不均匀或铝材有不均匀的硬质颗粒等。

改进的办法是将凸、凹模与固定板的配合改为间隙配合,使零件铆合过程中凸、凹模能根据实际情况自动调整。经改进,效果良好。

图5凸凹模零件a ———凸模

b ———

凹模

met hod and t echnolo g ical flow f or mulat ed ,t he de g r ee of def or mation on each p r ocessi n g s t e p checked ,and t he e xt r usion f orces calculat ed.The desi g n and manuf act ur e of t he e xt r udi n g

die was briefl y i nt r oduced.

K e y words :cold e xt r usion ;i nne r s p li ne wit h s t ai rs ;slee ve ;die

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作者简介:张水忠(1948-),男,上海人,副教授,主要从事冲压、冷挤压工艺及模具的教学与科研工作,地址:上海市仙霞路350号,上海工程技术大学材料工程学院。电话:(021)64209127-4417

收稿日期:2003-03-19

1引言

图1所示台阶内花键套筒为某产品中的1个重要零件,由于零件内孔中台阶内花键的作用,该产品工作时可以使得与之相配的、带有外花键的零件处于3种不同的位置,产生3种不同的动作。由于零件工作时受力情况较复杂,因此材料采用20Cr ,成形后需经渗碳淬火处理,以获得较高的耐磨性。<12mm 内孔有尺寸公差及表面粗糙度要求,最终磨削至图示尺寸。

图1台阶内花键套筒

2零件冷挤压工艺性分析

该零件从形状尺寸上看是非常适合于冷挤压加工的典型零件,内孔形状复杂,除<12mm 孔外,上端还有<29mm 及<21mm 孔,<21mm 孔上端有台阶内花键,上部内花键比下部内花键宽,上、下内

花键一侧对齐,另一侧则形成台阶,因此台阶内花键形状无法用机加工获得。从内孔及台阶内花键的

尺寸精度分析,除<12mm 孔外,最高尺寸精度为

I T11级,据资料[1]介绍,属于一般冷挤压件尺寸精

度范围。该零件如采用冷挤压成形,不但生产效率高,节约大量原材料,而且挤压后材料的机械性能,尤其抗疲劳性能会有很大的提高。

3

冷挤压工艺3.1冷挤压件图

根据零件的形状、尺寸精度及使用要求,其外径均不放机加工余量,直接挤到尺寸,两端面留一定的机加工余量。<12mm 孔因直径较小,长度又很长,

故冷挤压不予挤出,<29mm 和<21mm 孔可以直接挤出。台阶内花键上端面在挤压时为自由挤出面,因此留加工余量,以便后续机加工保证花键高度。零件冷挤压件图见图2。

图2台阶内花键套筒冷挤压件图

3.2

冷挤压工艺方案

从零件的内径尺寸分析,<21mm 孔长度较长,

如同时挤出<29mm 孔与<21mm 孔,挤压时单位挤

压力较大,凸模的使用寿命无法保证,因此分两次挤出。零件杆部的长度较短,可以在挤大内孔时一次正反复合挤压成形,复合挤压时,杆部长度靠模具来保证。台阶内花键在<21mm 孔成形后再进行挤压,由于挤压深度较浅,变形程度也很小,对挤压凸模的使用寿命不会有什么影响。

3.3

冷挤压工艺流程

套筒材料为<38mm 冷拉圆钢,采用高效冲床

精密下料。20Cr 钢材在供货状态下硬度较高,塑性差,因此必须进行退火软化处理。退火时,

坯料密封