多连杆肘杆式冷挤压压力机

文／施永飞·江苏启力锻压机床有限公司

多连杆肘杆式冷挤压压力机

文／施永飞·江苏启力锻压机床有限公司

施永飞，董事长，高级工程师，国家机械行业标准JB/T 10925《卧式冷挤压压力机》第一起草人。

冷挤压工艺是目前国内外最先进的金属成形工艺，具有无切削加工、高效、节能、省工、省料等特点，欧美一些工业发达国家已广泛应用，如在汽车制造行业，一台轿车中经冷挤压成形的金属零件一般在50kg左右。冷挤压工艺在我国起步较晚，21世纪初开始应用在军工、汽车制造等行业，现已显露出明显的技术领先优势和显著的经济效益，不过目前冷挤压工艺在我国的发展仍落后于欧美发达国家，如我国汽车制造行业应用的冷挤压成形零件仅在30kg/台左右。实践证明，在金属塑性成形行业，谁先掌握并应用冷挤压技术，谁就具有技术和市场的竞争力。冷挤压技术的应用和发展情况从侧面反映了一个国家工业制造水平的高低。

相对于一般冲床的曲柄—连杆机构(图1），多连杆肘杆式冷挤压压力机所采用的多连杆肘杆式机械传动机构(图2）可使冷挤压成形的产品金属组织更致密、力学性能更好。

多连杆肘杆式冷挤压压力机的机械传动机构采用变形肘杆方式，通常由一个曲轴、五个连杆组成，如图3所示。其特点是：⑴该机构带动滑块运动有一个较长的挤压行程，也称做功行程。⑵滑块行进在挤压行程中时，挤压力越来越大(俗称增力压力机），最大值可达公称力的1.5倍左右，以满足金属坯料被挤压成形时所需挤压力越来越大的要求。⑶行进速度越来越慢，有利于金属坯料被挤压时的塑性变形，延长模具的使用寿命。⑷滑块行进至下死点时有约0.3s的保压时间，有利于减少挤压成形后的塑性回弹，保证挤压成形的相对稳定，保持挤压成形产品精度的一致性。

图1 一般冲床的结构示意图

多连杆肘杆式冷挤压压力机的上述特点表明，其挤压成形的工作过程是柔和的、平稳的、自然过渡的，不具备上述4个特点的压力机实质上是冷冲压压力机。冷挤压压力机较之冷冲压压力机，在连杆结构、工作原理以及成形过程等方面都具有根本性的改进和优化，因此冷挤压成形产品的品质相对于冷冲压产品具有无可比拟的优越性。

多连杆肘杆式冷挤压压力机在我国应用的时间比发达国家短一些，应用范围尚不够广泛，人们对此尚缺少了解，所以常将多连杆肘杆式冷挤压压力机与传统的冷冲压压力机混为一谈。多连杆肘杆式冷挤压压力机的冷挤压工艺优于一般冲床的多道拉深工艺：冷挤压工艺是一次成形来满足金属塑性变形的要求，产品金属组织更致密，从而产品的韧性、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度也更高；而一般冲床的多道拉深工艺，不仅生产效率低、生产成本高，而且经过多次反复的变形发热和成形后的冷却，成形的产品变硬变脆，致使其力学性能减弱。

图2 多连杆肘杆式冷挤压压力机机械传动机构示意图

图3 多连杆肘杆式冷挤压压力机结构示意图

图4 多连杆肘杆式冷挤压压力机

图5 多连杆肘杆式冷挤压压力机冷挤压成形的产品

由于冷挤压成形产品非常多样化，故而多连杆肘杆式冷挤压压力机的冷挤压工艺对模具形状、几何角度等的设计以及模具材料的选择、模具的加工制造工艺等都有较高的要求。下模常采用硬质合金，如YG20、YG15、YG8等；上模一般采用高速钢，如ASSAB 88，要求高一些的采用性能更好的材料，如CALDIE等。根据产品的形状制定模锻斜度和工作带，并与下模座、上模座、出料机构配合协调。

近些年来，多连杆肘杆式冷挤压压力机的冷挤压工艺在我国的现代制造业中得到了快速的推广和广泛的应用，如军工行业中的37mm炮弹、57mm炮弹、铝制榴弹、12.7mm高机弹等，锂动力汽车制造业中的动力电池铝壳(圆形、方形、长方形、椭圆形均可）和铝罐(管）类汽车零件等，均已采用该工艺生产，较之以前一般冲床的多道拉深工艺，该工艺在生产效率、生产成本、产品质量等方面都跨上了新台阶。我公司生产的多连杆肘杆式冷挤压压力机和该设备生产的产品如图4、5所示。

结束语

综观目前国内外多连杆肘杆式冷挤压压力机的冷挤压工艺的应用和发展情况可以看出，应用多连杆肘杆式冷挤压压力机的冷挤压工艺替代传统的一般冲床的多道拉深工艺，将使国内历来的传统成形方法得以彻底改变，对我国金属成形行业将产生重大且深远的影响，具有里程碑式的意义。同时，随着该工艺应用范围的不断加大，对于多连杆肘杆式冷挤压压力机制造企业来说这也将是一次难得的、极其重要的机遇和挑战。