连接器壳体冷挤压加工工艺研究

2015-12-13刘喆

中国科技纵横 2015年10期

关键词：毛坯壳体工序

刘喆

(沈阳飞机工业(集团)有限公司十三厂,辽宁沈阳 110850)

连接器壳体冷挤压加工工艺研究

刘喆

(沈阳飞机工业(集团)有限公司十三厂,辽宁沈阳 110850)

冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内,在强大的压力和一定的速度作用下,迫使金属从模腔中挤出,从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。冷挤压工艺分析及制定是冷挤压技术设计工作的第一步,是一项较为复杂而又十分重要的技术准备工作。工艺设计是模具设计的基础,工艺设计资料是模具设计的主要技术依据。工艺设计的好与坏,直接关系到制件质量、成本、生产效率和模具寿命以及冷挤压技术应用的经济效果。

冷挤压挤压力断面缩减率

冷挤压工艺分析及制定，同冷挤压件形状、尺寸、公差、材料、变形量、设备条件，制造技术人员和设计人员的水平有着密切关系。综合地考虑到现在有的生产条件，设备状况和加工能力等方面的因素，确定最适宜的冷挤压工艺、经济合理的成形工艺方案和优良的模具结构。

1 工艺计算

1.1 毛坯体积计算

按照毛坯体积等于挤压件体积的不变定律，计算出挤压件的体积就是毛坯的体积。使用三维造型软件UGS NX4.0绘制挤压件的立体模型，使用分析工具中的质量查询功能可以方便的计算出立体模型的体积，即挤压件的体积V＝14311.1614 mm3。

1.2 确定毛坯尺寸

通常情况下，毛坯的外径尺寸要接近成品零件的直径。为了便于将毛坯自由地放入模具型腔内，毛坯外径应比凹模型腔尺寸小0.1～0.2mm。在反挤压壁厚精度要求较高的杯形件时，在保证毛坯自由地放入模具形腔的情况下，间隙愈小愈有利。根据这一原则，本文选择毛坯直径 D0比凹模型腔尺寸小0.1mm，即毛坯与模具之间的间隙Z＝0.1mm。由于挤压件直径 D件＝ 38.11，取 D件＝38mm，由下式表示

得0D＝37.9mm，计算出毛坯直径由下式可得出它的高度

式中：V——毛坯体积( mm3)；D——即毛坯直径 D0( mm3)；H——毛坯高度( mm3)；

经过计算得出毛坯高度H＝13.9 mm。考虑到实际挤压金属流动不会与理想状态吻合，所以本文取H＝14.5。

1.3 变形程度

冷挤压加工中，表示变形程度的大小有很多方法，这里列出采用较多的两种方法。

(1)断面缩减率Fε

式中0F ——冷挤压变形前毛坯的横断面积(2mm)；1F——冷挤压变形后制件的横断面积( mm2)。

由上式可知，(0F－1F)是断面变化的绝对值，(0F－1F)越大就代表冷挤压断面变化的绝对值越大。断面缩减率Fε 的数值越大，就代表冷挤压的变化程度越大。

(2)挤压比G

G的数值越大，表示的冷挤压变形程度越大。

将本例的参数代入公式得，断面缩减率Fε ＝78.94%；挤压比G＝4.748。

2 工序设计

2.1 成型工序

(1)变形程度；前面已经计算了挤压件的断面缩减率为Fε ＝78.94%。(2)材料性能；锻铝6A02在退火状态具有高塑性、高延展性、硬度低、变形抗力小。(3)单位挤压力；单位挤压力800～1200p/Mpa，相对较小。(4)设备能力；公司现有400吨压力机，完全可以满足1360.3kN的挤压力。(5)生产批量；产品生产属中、小批量生产。

根据以上五方面因素，确定采用一道工序成形，并采用车制毛坯。待大规模生产后在考虑冲切方法制备毛坯。

2.2 辅助工序

辅助工序，系指除毛坯准备和成形之外的其他工序。在挤压前需要对毛坯进行软化退火、润滑，挤压后需清洗、机加。

3 工艺方案

经过以上的计算和分析，最后确定工艺方案：车制毛坯→软化退火→浸皂液润滑→烘干→挤压成型→清洗→机加。壳体的挤压过程大致分为两个阶段，第一阶段上凸模先接触停在型腔段的毛坯，在强大压力下沿着凹模镶件变形并向下移动，直至接触到下凸模，此阶段可以看作单独的正挤压。第二阶段，金属在两个相反的挤压力作用下流动，此阶段才是真正的复合挤压过程，也是壳体挤压成形的主过程。拟定方案：增加毛坯体积，在未到的上端面之前就进入复合挤压阶段，并完成零件成型。