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冷成型工艺及力的计算
一、冷成型工艺的特点
1、自动冷镦机成型工艺包括切料与成型,单击与双击冷镦机的比例极限为h0≤≤。弹簧浮动的比例极限为h0≤≤。多工位冷镦机分别在几个(5个或以上)成型凹模内进行冲压、镦锻、挤压和缩径等多工位工艺,与单工位冷镦机工艺相比
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可使h0/d0增大到10, D/d0≤25。首先材料是退火好的状态。
2、制造螺栓和阶梯轴采用镦粗及多次缩径工艺,一次缩径的极限变形ε=,缩细角2α≤30°多次缩径的总极限为ε=~,第一次和第二次缩径的极限为ε=~,第三次、第四次ε=~。
3、冷镦成型和挤压使用的硬质合金模具的工作表面粗糙度不应小于Ra= ,—,具有最高寿命。通过计算来确定工模具的压力,在个别情况下压力不应高于2200—2500MPa,能保证有力的冲压及最长的模具寿命的压力应不大于1500MPa。
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二、毛坯变形的纵向稳定性
毛坯的稳定性是使零件获得指定的外形和尺寸的必要条件。判定纵向稳定性的依据是保证毛坯变形时不变曲的关系式:k=h0/d0(h0-毛坯变形部分的长度; d0 -毛坯直径)。
纵向稳定性取决于以下两个方面:
1、变形毛坯端部夹持方法,金属的预成型形状,预成型冲头的锥腔角度,冲压件各模具的结构形状,变形施力点相对毛坯轴心线的位移,切面清洁度,毛坯两端的倾斜度,毛坯轴心线的
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弯曲度,模具工作面的状态(粗糙度、有无润滑油及其种类)。
2、变形金属的机械性能,毛坯的原始状态(退火、热轧、冷拔、晶粒大小、塑性变形过程中的硬化能力和精拔变形量)和各中间冲压工序的变形量。
对纵向稳定性影响最大的是冲压毛坯轴心线与模具轴心线的偏离和毛坯端面的倾斜角度。
,变形后,其偏离会提高3~5倍。但这种缺陷通过调整模具比较容易消除。
采用带圆柱段的锥形冲模可以提高预镦稳定性,因为采用这种冲模会提高端部夹紧刚性。
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如果锥腔角度缩小,第一镦锻工位的毛坯稳定性提高,但后面工序的失稳概率可能会增大。第一位必须采用最佳锥度的锥形冲模,不符合这种要求会在圆柱体向锥体过渡的位置上形成环形褶皱。在锥度大于20度时和圆柱体是非圆弧过渡的情况下,按这种预成型变粗终锻时会形成分度线,甚至会形成圆褶皱。当锥角等于12 ° ~ 15 °时,锥形头部的镦锻会获得良好的金属流动。
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冷成型工艺实例一
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一、设计思路:
1、根据功能图要求的机械性能等级确定材料。
2、计算镦制产品的用料重量(为生产、采购、财务提供计划及成本核算) 、体积,计算出头部用料,根据试选材料规格计算出镦锻比(长径比),该镦锻比应以第二工位头部体积计算,并加以修正,根据最终产品杆部尺寸确定材料的规格。
3、计算镦击力:切断力可以忽略(参考设备说明书)。在螺栓的成型过程中受力最大的应该是头部镦粗力,-,往往对σs会有影响,当各工位载荷之间的变形量大时,采用多次于载荷不会对流动应力产生影响。
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:P=Kpτf
Kp=-,考虑切断刀及切料套筒切削刃结构状态、材料翘曲以及切削刃磨钝等因素的系数。
F—切口面积
τ切应力: τ= σb/√3
≈ σb
因此,在确定切断力时,各公式都可以用σb取代Kpτ。
、镦锻力:毛坯进行自由镦粗时的最大压力
P= σs*(1+√F/H)
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