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万向节轴承套热挤压模具设计

作者：天津金百联机电              发表时间：2012-03-01

摘要：介绍了万向节轴承套热挤压件图的设计和热挤压模的结构，对反挤压凹模和反挤压凸模的主要尺寸进行了计算。 一、前言 生产实践证明，热挤压是一种生产效率高、劳动强度低、加工质量好、省料、省工和成本低的金属压力加工方法。这种先进的加工方法，可以取代或部分取代金属切削加工，为机械加工实现少无切削创造了条件，现以解放 CA10B 万向节轴承套为例，介绍其热挤压模具设计。 图 1 是解放 CA10B 万向节轴承套的产品零件图，材料为 15Mn 。从零件形状看，该零件应采用反挤压工艺；从零件的尺寸精度和表面粗糙度要求来看，均超过热挤压所能达到的要求，故应放一定的加工余量，以留作热挤压后的机械加工。 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101457553.jpg[/img]图 1 解放 CA10B 万向节轴承套产品零件图 二、挤压件图的设计 根据图 1 的产品零件图，可知 D ＝ 39mm,H/d=17.5 ／ 31 ＜ 1.6 ，查表 1 求得单边余量为 1mm ，径向公差为 +0.5 高度方向公差为 +1.0 和中心偏差为 0.3mm 。可绘制轴承套的热挤压件图，如图 2 所示 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101457978.jpg[/img]图 2 万向节轴承套热挤压件图 表 1 钢质机械零件热挤压件的余量和公差 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101458405.jpg[/img]三、模具的设计与计算 1. 反挤压模结构 我厂所用反挤压模如图 3 所示。由图中可以看出，凹模 24 以凹模垫板 15 与下模板 12 定位。凹模与凹模压紧圈 18 采用锥面配合，用内六角螺钉 19 与下模板紧紧连接。 由顶杆导向套 16 和顶杆 17 组成顶出机构，在气垫的作用下将挤压件从凹模内顶出。顶杆导向套的一部分伸出下模板，主要是为了解决压力机闭合高度不够而采取的措施，将热挤压模安装到压力机上时，它将伸进压力机工作台孔内。 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101458531.jpg[/img]图 3 反挤压模结构图 脱料板 22 和带凸肩螺钉 13 及弹簧 7 组成卸料机构，用于将箍在凸模 23 上的挤压件脱下，弹簧的作用是支承脱料板，并能保证脱料板和带凸肩螺钉上下移动，从而减少凸模的长度，弥补压力机行程不够大的不足。 凸模 23 与凸模压紧圈 4 也采用锥面配合，以凸模压紧圈的凸肩和上模板 2 的凹槽定位，用内六角螺钉 3 与上模板紧紧连接。 导套 6 和导柱 11 用压配合分别压入上模板和下模板而组成导向系统，使热挤压模有较高的精度和工作可靠。由于导向系统的连接，从而构成了一套完整的反挤压模。将自来水由管接头 20 通入，实现凹模冷却。反挤压凹模可做成整体式或镶套式。 在反挤压模的侧面，由上砧块 5 ，下砧块 8 ，高度调节块 9 ，柱销 21 和调节螺钉 14 等组成镦粗台。设置镦粗台的目的，主要是为了清除氧化铁皮和改变坯料直径。 整副反挤压模在压力机上安装时，是靠模柄 1 与压力机定位的。由图 3 可以看出，只要更换凸模，凹模和脱料板，便可生产不同规格的反挤压杯形挤压件。 2. 反挤压凹模主要尺寸的计算 组合式挤压凹模如图 4 所示。其尺寸的计算，通常是根据挤压件的外径先算出凹模型腔的工作直径，然后根据凹模型腔的工作直径算出其它各部分尺寸。 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101458474.jpg[/img]图 4 反挤压模凹模 (1) 凹模内腔直径 ( 即工作直径 ) D ＝ D`+ δ `D` 式中 D ???挤压件的外径， mm δ ` ??钢的收缩率，可取δ ` ＝ 1.2% ～ 1.5% (2) 凹模外套底部外径 D1 ＝ (2.5 ～ 3.0)D (3) 凹模外套底部垫板孔直径 D2 ＝ D1-(20mm ～ 30mm) (4) 凹模内套承压面直径 D3 ＝ (1.3 ～ 1.7)D (5) 凹模内套外径 D5 ＝ (1.2 ～ 1.3)D (6) 凹模内套高度 h ＝ h0+(3 ～ 5)R 式中 h0 ??坯料在模腔中的高度，本模具取 h0 ＝ 35mm R ??凹模入口处圆角半径，一般取 2 ～ 5mm (7) 凹模与模板定位高度 h` ＝ (0.1 ～ 0.2)D (8) 凹模外套高度 H ＝ h+h ? (9) 凹模外圆锥度 α＝ (10 °～ 15 ° ) (10) 凹模型腔的内壁锥度 ( 即出模斜度 ) β＝ (0 ° 10` ～ 0 ° 20`) 反挤压凹模的材料，一般可以用 3Cr2W8V 和 5CrMnMo ，热处理硬度为 HRC50 ～ 55 ，模具寿命一般可达 3000 件左右。 3. 反挤压凸模主要尺寸的计算 在进行反挤压凸模 ( 图 5) 主要尺寸的计算时，首先必须满足挤压件图的要求，在确定凸模工作直径 d 的基础上才能计算其余各部分尺寸。 [img]http://www.jd37.com/upfiles/2007-6/20070619101458199.jpg[/img]图 5 反挤压模凸模 (1) 凸模工作直径 d ＝ D ＂ + δ? D ＂ 式中 D ＂??挤压件的内径， mm (2) 凸模端部直径 d2 ＝ (0.5 ～ 0.7)d (3) 凸模杆部直径 d1 ＝ 0.95d (4) 凸模紧固部分直径 D ＝ d+(1+2htan α ) (5) 凸模自由部分高度 H ＝ (2 ～ 7)d1 (6) 凸模紧固部分高度 h ＝ (1.3 ～ 1.8)d (7) 凸模工作部分高度 h1 ＝ (0.3 ～ 0.5)d (8) 凸模变径过渡部分高度 h2 ＝ (0.3 ～ 0.7)d1 (9) 凸模紧固部分锥度 α＝ (10 °～ 15 ° ) (10) 凸模工作锥度 β＝ (120 °～ 160 ° ) 反挤压凸模的材料，一般可用 3Cr2W8V 和 5CrMnMo ，热处理硬度 HRC55 ～ 60 ，模具使用寿命可达 3000 ～ 5000 件。
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