毕业论文《轿车轮胎螺母冷挤压成形工艺及模具设计》.doc

1、 摘 要带凸缘的外阶梯形有底空心零件是多种复杂形状的组合，其成形工艺较难，在工艺设计和变形方案的制定上，有其独自的特点。此类零件一般可采用机械加工成形。但是对于本设计中的带凸缘的外阶梯形有底空心轮胎螺母零件来说，其外呈现阶梯状，并且由于孔壁的厚度不均匀而尺寸也比较小，因此不可能采用金属凝固成形工艺成形，而只能采用机械加工、模锻或者是冷挤压等其他成形方法成形。对于此类精度要求比较高的复杂的带凸缘的外阶梯形有底空心零件,本文选用冷挤压进行成形，然而，一次挤压不容易达到预期成形效果。因此，一般采用有预成形的多道次挤压工艺。其中的关键是如何合理分配材料变形程度，控制材料流动，减少过度变形，从而得到合格

2、的零件。本文探讨了带凸缘的外阶梯形有底空心轮胎螺母零件挤压成形的可行性，通过对产品零件图的分析，制定了几种工艺方案并进行分析比较，在选择最优方案的同时也制定了工艺流程。在此基础上详细地介绍了带凸缘的外阶梯形有底空心轮胎螺母零件挤压模具的设计过程。采用冷挤压工艺加工后，提高了零件的精度和表面质量，改善了强度，减少了切削加工量，节约了原材料，提高了生产效率，也改善了零件的组织性能。关键词：轮胎螺母，成形工艺，冷挤压，模具设计ABSTRACTFlanged outer ladder-shaped bottom hollow part is the combination of a variety o

3、f complex shape forming process more difficult in the process design and deformation program development, has its own characteristics. Such parts generally can be machined to shape. The design of the flanged outer ladder-shaped bottom hollow tire nut parts, the external rendering the ladder, and the

4、 pore wall thickness is uneven and relatively small size, it is not possible with metal solidification forming process forming, but only machining, forging or cold extrusion forming method of forming. Bottom for such precision complex flanged outer ladder-shaped hollow parts in this article selectio

5、n of cold extrusion for forming, however, the time squeeze is not easy to achieve the desired shaping effect. Therefore, generally there is pre-formed multi-pass extrusion process. The key is the reasonable distribution of material deformation degree of control of material flow, reduce excessive def

6、ormation, and thus qualified parts. This paper discusses with the outside of the flange-shaped bottom ladder hollow tire nut parts extrusion of the feasibility of map analysis of the product parts, has developed several technology programs and to analyze, choose the best program at the same time als

7、o developed a process. On this basis, a detailed description of the tire nut parts of flanged outer ladder-shaped bottom hollow extrusion die design process. With cold extrusion processing technology to improve the accuracy and surface quality of parts, improve strength, reduce the cutting, saving r

8、aw materials, improved production efficiency, improved the performance of parts of the organization.Keywords: tire nut，forming technique，cold extrusion，die design目 录第1章 冷挤压概述11.1冷挤压的定义与分类11.2冷挤压的优越性11.3冷挤压工艺的技术难点31.4冷挤压工艺的应用范围31.5冷挤压工艺的的发展方向及今后的研究趋势4第2章 工艺分析及制定62.1产品零件的分析62.1.1产品零件材料分析92.2工艺方案的分析9第3

9、章 毛坯制备及处理173.1冷挤压件毛坯的制备173.2冷挤压件材料的软化热处理203.3冷挤压件的表面处理与润滑21第4章 冷挤压力234.1影响冷挤压压力的主要因素234.2变形程度244.3冷挤压力的计算25第5章 冷挤压设备的选择285.1冷挤压设备的基本要求285.2冷挤压设备的选择29第6章 冷挤压模具设计306.1冷挤压模具特点306.2冷挤压模架设计306.3凸、凹模设计326.3.1复合挤压凸模的设计326.3.2复合挤压凹模的设计346.3.3挤压凸、凹模制造公差40第7章 模具结构部件设计417.1上模具部分结构设计417.2卸件装置设计427.3下模具部分结构设计427

10、.4模具结构和工作原理437.5成形模具三维图44第8章 冷挤压模具材料的选择478.1模具材料的基本要求478.2模具材料的选用原则488.3常用的冷挤压模具材料48第9章 工艺卡片50第十章 模具价格估算52结 论55考参文献56致 谢5758湖南工业大学本科生毕业设计（论文）第1章 冷挤压概述1.1冷挤压的定义与分类挤压是迫使金屑块料产生塑形流动，通过凸模与凹模间的间隙或凹模出口，制造空心或断面比毛坯断面要小的零件的一种工艺方法。如果毛坯不经加热就进行挤压，便称为冷挤压。冷挤压是无切屑、少切屑零件加工工艺之一，所以是金屑塑性加工中一种先进的工艺方法。如果将毛坯加热到再结晶温度以下的温度进

11、行挤压，便称为温挤压。温挤压仍具有少无切屑的优点。冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。冷挤压是指在室温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。显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。根据挤压时金属流动方向与凸模运动方向之间的关系，常用的挤压方法可以分为以下几类。 (1)正挤压挤压时，金属的流动方向与凸横的运动方向相一致。正挤压又分为实心件正挤压空心件正挤压两种。正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件，如螺钉、心轴、管子和弹壳等。 (2)反挤压挤压时，金

12、屑的流动方向与凸模的运动方向相反，反挤压法可以制造各种断面形状的杯形件，如仪表罩壳、万向节轴承套等。 (3)复合挤压挤压时，毛坯一部分金属流动方向与凸模的运动方向相同，而另一部分金屑流动方向则与凸模的运动方向相反，复合挤压法可以制造双杯类零件，也可以制造杯杆类零件和杆杆类零件。 (4)减径挤压变形程度较小的一种变态正挤压法，毛坯断面仅作轻度缩减。主要用于制造直径相差不大的阶梯轴类零件以及作为深孔杯形件的修整工序。 以上几种挤压的共同特点是：金屑流动方向都与凸模轴线平行，因此可统称为轴向挤压法。另外还有径向挤压和镦挤法。1.2冷挤压的优越性目前，随着计算机、快速造型及数字化等现代科学技术的迅速发

13、展及应用，使冷挤压工艺进一步得到开拓用采用。与其他制造方法相比，冷挤压工艺已成为金属塑性变形中最先进工艺之一，在技术上和经济上它都有很多的显著优点：（1）挤压零件尺寸准确表面光洁-目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达89级，陇度一般可达，若采用理想的润滑可达(指纯铝和紫铜零件)，仅次于精抛光表面。因此用冷挤压方法制造的零件，一般不需要再加工，少量的只需精加工(磨削)。 （2）节约原材料-冷挤压件材料利用率通常可以达到80%以上。如解放牌汽车活塞销动切削加工材料利用率为43.3%，而用冷挤压时材料利用率提高到92%；又如万向节轴承套改用冷挤压后，材料利用率由过去的27.8%提高到64%。可见，

14、采用冷挤压方法生产机械零件，可以节约大量钢材和有色金属材料。 （3）生产率高-用冷挤压方法生产机械零件的效率是非常高的，特别是生产批量大的零件，用冷挤压方法生产可比切削加工提高几倍、几十倍、甚至几百倍。例如，汽车活塞销用冷挤压方法比用切削加工制造提高3.2倍，目前又用冷挤压活塞销自动机，使生产率进一步提高。一台冷挤压自动机的生产率相当于100台普通车床或10台四轴自动车床的生产率。 （4）可加工形状复杂的零件-如异形截面、内齿、异形孔及盲孔等，这些零件采用其它加工法难以完成，用冷挤压加工却十分方便。所示的零件，能方便的挤出。 （5）冷挤压件强度高、刚性好而重量轻-由于冷挤压采用金属材料冷变形的

15、冷作强化特性，即挤压过程中金属毛坯处于三向压应力状态，变形后材料组织致密、且具有连续的纤维流向，因而制件的强度有较大提高。这样就可用低强度材料代替高强度材料。例如过去采用20Cr钢经切削加工制造解放牌活塞销，现改用20号钢经冷挤压制造活塞销，经性能测定各项指标，冷挤压法高于切削加工法制造活塞销。 （6）降低零件成本-由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点，从而使零件成本大大降低。从以上特点，可以看出，冷挤压技术与目前各种加工方法比较，具有突出的优越性。这就为冷挤压代替切削加工、锻造、铸造和拉深工艺来制造机器零件，开辟了一条广阔的道路。1

16、.3冷挤压工艺的技术难点在长期的生产实践应用中，与其他成形工艺相比，冷挤压虽然表现出很多的优点，但往往还存在一定的的问题，冷挤压技术在应用中存在的难点主要有： （1)对模具要求高-冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的应力常达2000MPa2500MPa。模具除需要具有高强度外，还需有足够的冲击韧性和耐磨性。此外，金属毛坯在模具中强烈的塑性变形，会使模具温度升高至250300左右，因而，模具材料需要一定的回火稳定性。由于上述情况，冷挤压模具的寿命远低于其它模具。 （2)需要大吨位的压力机-由于冷挤压时毛坯的变形抗力大

17、，需用数百吨甚至几千吨的压力机。 （3)由于冷挤压的模具成本高-一般只适用于大批量生产的零件。它适宜的最小批量是510万件。 （4)毛坯在挤压前需进行表面处理-这不但增加了工序，需占用较大的生产面积，而且难以实现生产自动化。 （5)不宜用于高强度材料加工。 （6)冷挤压零件的塑性、冲击韧性变差，而且零件的残余应力大，这会引起零件变形和耐腐蚀性的降低(产生应力腐蚀)。1.4冷挤压工艺的应用范围冷挤压加工方法是一种“优质、高产、低消耗、低成本”的先进工艺。在技术上与经济上都有很高的应用价值。目前冷挤压技术在机械、汽车、摩托车、宇航、仪表、军工、船舶、五金及电子通信器材和轻工民用产品中（如钟表、自行

18、车、照相机等）都已经得到了广泛的应用，已成为金属塑性成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。冷挤压作为一种少无切削的新工艺，已经成为先进制造技术中极具特色的一个门类。冷挤压加工的缺点与优点相比是次要的，是相对于当前技术条件而言的，随着科学技术的迅速发展，模具钢新材料的研究及开发，模具结构设计的合理化，缺点问题会被解决，优越性将会得到充分发挥。因此，可以预见，在我国经济建设已跨入21世纪，并加入WTO组织及参与国际市场竞争的情况下，这种先进的金属塑形成形加工工艺将会起到更大的作用，在各个行业中得到越来越广泛的应用。1.5冷挤压工艺的的发展方向及今后的研究趋势由于冷挤压技术具有最有效的节约材料、提高

19、生产效率、提高机械产品性能、适合大批量生产的优点，所以进一步研究与推广应用冷挤压技术，在我国现代化建设中有着广阔的前景。冷挤压工艺的发展方向主要有以下几个方面：（1）进一步扩大冷挤压的应用，在一定范围内逐步代替铸造、锻造、拉深、旋压、摆辗及切削加工；（2）除了应用于有色金属和黑色金属以外，进一步扩大可供冷挤压用的材料种类；（3）在合理许可的范围内提高每次冷挤压工序的变形量；（4）满足冷挤压零件形状的复杂性，使之可以成形更复杂的，甚至外形不对称的零件；（5）延长冷挤压模具的使用寿命；（6）提高冷挤压的生产率；（7）在小批量生产中扩大冷挤压的使用；（8）先进的智能化、敏捷化与数字化等现代技术在冷挤

20、压生产中得到进一步应用。为了达到上述目的，今后应从以下几方面进行深入的研究：（1） 研究冷挤压成形时金属流动规律及应变关系；（2） 探索冷挤压变形中的摩擦规律，搞清楚外摩擦对冷挤压变形的影响；（3） 进一步研究可靠精密下料方法，提高冷挤毛坯的尺寸精度和重量偏差；（4） 寻找比磷化皂化更简便、经济效益更高的表面润滑处理方法；（5） 研制开发更好的模具钢新材料及其热加工工艺方法；（6） 深入研究有限元、优化设计以及计算机辅助设计等现代化设计计算方法，推导出更符合实际的单位挤压力计算公式，研制出更合理的模具结构；（7） 继续探索模具结构的强度，寻找更可靠的检测方法，搞清凸、凹模内部及表面的应力应变分

21、布规律、凸模顶端表面应力与凹模内壁应力的关系；（8） 继续开发、设计及制造多功能的冷挤压力机；（9） 研究冷挤压大批量生产中采用的机械化、自动化装置及安全装置；（10） 扩大冷挤压工艺，对于复杂外形的零件，除了镦挤、径向挤压及斜向挤压以外，发展冷模锻工艺的应用；（11） 对于高合金钢及特殊合金零件，继续开展温挤压、静液挤压、高速挤压以及等温挤压等挤压新工艺新技术的研究。第2章 工艺分析及制定2.1产品零件的分析本设计的产品为带凸缘的外阶梯形有底空心轮胎螺母，其产品示意图与零件图如图2.1所示： 轮胎螺母2D仰视图轮胎螺母2D主视图带凸缘的外阶梯形有底空心轮胎螺母零件的凸缘部分为球体的一部分，即

22、为圆弧，而底部则为弧形四方体，并且该零件的外形及内孔部分均有螺纹，如上图所示。对于该零件而言，冷挤压成形部分仅为主体形状，而内外螺纹部分则另外安排在冷挤压成形之后单独进行机械加工成形。下面是针对该轮胎螺母冷挤压成形的3D零件图：轮胎螺母挤压成形3D零件效果图图2.1 轮胎螺母2D视图本零件属于带凸缘的外阶梯形有底空心零件，做为连接紧固零件来说，其主要用是来将车轮固定在汽车外轮毂的专用螺母，与普通螺母相比，轮胎螺母一般都较之同等规格的螺母要厚，而且一般为细牙，轮胎螺母是为防止因螺母松动而导致轮胎从车辆上脱落而专门设计的，因此需要高强度。对该零件的要求来说，其表面质量及尺寸精度要求较高并且在实际生

23、产中为大批量生产。从零件图上，我们可以直观地看出该零件为一个带凸缘的外形有阶梯的有底空心零件。大体形状还算比较规则，呈轴对称图形，顶部为球面半径为SR22mm的球台与锥角为40的锥台构成的凸缘，底部为圆弧过渡的四方体，上下部分由圆筒过渡，零件的壁厚为5mm左右不均。中部空心且底部有厚度为11mm的底，产品的材料为20钢，其牌号为20，为黑色金属。在尺寸方面观察，零件的精度要求较高。2.1.1产品零件材料分析20钢的20是指含碳量，含碳量为0.2%，属于低碳钢。该钢属于优质低碳碳素钢、冷挤压、渗碳淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为253-500MPa，伸长率24%。20特性与

24、15钢基本相仿，但强度稍高。其化学成分及力学性能如下：表2.1 20钢的主要成分及力学性能名称牌号主要化学成分（质量分数，%）力学性能备注CMnSiPSCr抗拉强度b/Mpa伸长率（%）断面收缩率（%）布氏硬度HBS优质碳素结构钢200.17-0.240.35-0.650.17-0.370.040.04390-42028-3255121-131软化状态2.2工艺方案的分析主要根据产品零件图，具体的生产条件、用途和相关资料进行工艺方案的设计。通过各种可行方案的制订、分析、比较，选出合理的工艺方案。由此我们可以从这些方面来选择最佳的工艺方案。对于金属零件来说，成型工艺有多种选择。例如直接进行铸造或

25、者压铸成型、冲压成型、锻造成型、机械加工成型、冷挤压成型等等。下面将分别对这四种成型工艺进行分析，从而得到最佳的工艺方案。a铸造或者压铸成型铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的成形方法。并且，铸造成形对零件材料有一定的要求良好的流动性、小的缩孔和热裂倾向性。然后，该零件采用的是20钢，不属于碳素铸钢一类，因此，不考虑对该零件采用铸造成形方案。压铸成型即在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填型腔，并在压力下成形和凝固而获得铸件的一中高效率、少无切削的金属成形方法。这种成型方法所获得的尺寸精度高、零件组织致密，具有较高

26、的强度和硬度，而且材料利用率高，加工量少。然而，此种成形方法成形的零件常有气孔及氧化夹杂物存在并且受到金属合金种类的限制用来压铸的合金主要是锌合金、铝合金、镁合金及铜合金。而该零件的材料为黑色金属20钢，不符合压铸合金种类要求，因此，对于该质量要切较高的零件来说，不考虑压铸成形方案。b冲压成型冲压成型即借助于常规活专用设备的动力，是板料在模具里直接得到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的成产成形技术。冲压加工简称冲压，也称为冷冲压或板料冲压。由定义可知，冲压加工成形是针对于板料毛坯进行的加工方法即冲压加工成形对零件材料的要求为板料，然而该零件为轮胎螺母，坯料为棒料，因此，

27、不适合冲压加工成形的要求，故不考虑此种成形方案。c.锻造成形锻造包括自由锻和模锻。自由锻是利用冲击功或压力使金属在上、下砧之间产生变形，以获得锻件的方法。模锻是把热塑性金属坯料放在具有一定形状和尺寸的锻模模膛内承受冲击功或静压力产生塑性变形而获得的加工方法。对于轮胎螺母零件来说，由于其精度要求较高，又必须具有高的强度，且是大批量的生产，因此自由锻不适合本零件；而模锻与自由锻相比，生产率要高几倍至几十倍，生产出的锻件尺寸精确，锻件纤维分布合理，力学性能好，而且也能成形形状复杂的零件，因此，可以考虑使用模锻的方法对该零件进行成形分析。模锻工序的选择是整个模锻生产中最关键的工作。模锻工序通常有模锻工

28、步（包括预锻和終锻）和制坯工步（包括镦粗、拔长、滚挤、卡压、成形和弯曲等）组成。制坯工步是从坯料到終锻或预锻工步间的变形工步，通过制坯是坯料变成易于終锻成形的毛坯。对于轮胎螺母零件，因为H/D=2，因此，该零件属于直长轴线类锻件，即其具有直长的轴线，其成形工序为：制坯预锻終锻平两头端面钻孔车锥形孔攻内螺纹搓外螺纹。而制坯工步只要设计一个拔长工序就可以，制坯后得到的中间毛坯，起长度与終锻模膛的长度相等，沿锻件轴线的每一横截面积等于相应处锻件截面积与飞边截面积之和。然而，经过此模锻成形工艺成形轮胎螺母零件，虽然能够满足大体上的性能要求，但是其工序繁琐，机械加工量较大，对于大批量的生产来说，经济性不

29、足，成本较高，因此不适合该轮胎螺母的成形。d直接进行机械加工成型机械加工成型，即通过切削、磨削和特种加工等方法采用机械机床设备等直接对坯料进行加工成型，机械加工主要是对坯料进行形状尺寸的加工，一般不会改变其内部的物理性能。对于该零件而言，其机械工艺过程为：下料（棒料）平端面按图纸要求车阶梯外圆倒角车螺纹退刀槽车锥形台阶掉头车球面台阶铣四方钻孔车锥形孔攻内螺纹搓外螺纹。从零件图上知道产品的形状虽然比较规则，但是其内外形都有阶梯，上下部分的形状不一致，且上下部分是由圆柱形过渡而成，零件厚度不均匀，这样在进行机加工时操作不方便，同时本零件的尺寸较小，在普通机床上加工时，工序比较繁琐，并且在精度上无法

30、保证。虽然可考虑选用数控加工，而且这样加工也的确能保证良好的加工精度。但是整个零件加工出来，费时费劲，生产周期长，成本高。同时机械加工出来的产品零件的强度不够，并且材料利用率极低，仅为35-45%，这对于精度要求较高且又是大批量的生产来说，机械加工的钢材浪费严重，经济效益极差，故不建议采用此种加工方案。e冷挤压成型冷挤压成型即在室温下，利用压力机的简单往复运动，使放在冷挤压模腔内的金属毛坯，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属产生塑性变形，从而获得所需要尺寸、形状并具有一定机械性能的零件。与其他制造方法相比，特别是与机械加工相比较，冷挤压能够显著降低原材料的消耗，能够提高劳动生产率、提高零

31、件的力学性能、能够获得更高的尺寸精度及较小表面粗糙度、能够大大降低零件的生产成本。从金属塑性成形原理中知道，由于不同的工艺方法，金属在成形过程中其应力状态是不同的，由于冷挤压加工过程中，金属处于三向压应力状态，因而大大提高了金属的塑性，变形后材料组织致密，又具有连续的纤维流向。同时，由于冷挤压利用了金属材料冷变形的冷作硬化特性，使冷挤压件的强度得到了大大的提高，从而提供了利用低强度钢代替高强度钢的可能性。从材料利用率分析得知，利用机械加工成形方案制造该零件，其材料利用率仅为40%左右，钢材的浪费极为严重，对生产成本造成了重大的压力；而采用冷挤压成形方案的话，结果却大为不一样，其材料利用率显著的

32、提高了，达到了90%以上。因此，从成产成本的经济性考虑，对于该零件而言，最适合的成形工艺为冷挤压成形。待冷挤压成形完毕，再对冷挤压件进行攻内螺纹和搓外螺纹加工。然而从挤压工艺分析来看，冷挤压工艺又可分为三种方案，现将各方案分析如下：（1）第一工艺方案其特点是先将零件底部的四方形进行正挤压成形，然后再进行反挤压杯形成形，反挤压是，同样要严格控制孔深，孔深必须保证为35.5-37.5mm。最后再镦挤成形出顶部的凸缘部分。其挤压工艺程序如下：下料（剪切)毛坯软化退火处理表面润滑处理正挤压成形尾部四方反挤压上部杯形镦压顶部凸缘车削飞边。然而，采用此方案精心冷挤压成形的话，将会出现两个问题：一是第二道工

33、序反挤压后，尾部四方的底部会呈现弧形，这事由于反挤压时底部同样也参与了塑形变形造成的；二是第一道工序是用正挤压首先成形尾部四方，那么，在后到工序毛坯的安放操作（即定位）将十分的困难，原因是四方形不容易对准。因而，对于该成形方案，我们不建议采用。成形工序示意图如下图2.2所示：图2.2 轮胎螺母冷挤压第一工艺方案（2）第二工艺方案此方案的特点是先对毛坯进行正反复合挤压成形（即同时正挤压出底部四方并反挤压出上部杯形），然后再进行顶部镦压成形。与上一方案一样，挤压成形时，孔深必须保证为35.5-37.5mm。其挤压工艺程序如下：下料（剪切)毛坯软化退火处理表面润滑处理正反复合挤压成形镦压顶部凸缘车削

34、飞边。这一方案比上一方案有所改进，使得尾部四方不像上一方案那样单独参与塑形变形，而是正反挤压同时进行，这样能够有效的避免尾部四方发生弧形变形。但是，同样，这一方案也还存在与上一方案相同的一个问题，那就是尾部四方的定位，同样是十分的不困难，不利于安放操作。因此，我们在考虑其它的更好的挤压成形方案，对于此方案，我们仍然有待改进。成形工序示意图如下图2.3所示：图2.3 轮胎螺母冷挤压第二工艺方案（3）第三工艺方案第一挤压工艺方案的特点是先进行反挤压，然后再镦压头部，同时挤出零件底部四方形。第一次反挤压的断面缩减率：按诺莫图可查得挤压20号钢的单位及压力p=2100MPa,挤压力p=574N。在第一

35、道反挤时，杯形半成品的壁厚公差不得超过0.2mm，否则第二次成形时凸模很容易折断。反挤压时，要严格控制孔深，实践证明孔深必须保证为35.537.5mm。如果反挤时孔太浅，在第二次镦挤成形时，因挤压力集中在凸模心轴断面，容易是凸模断裂；如果反挤时孔太深，则会造成孔底起皱，下端四方也填充不满。第二次镦挤成形时，同时正挤压下端带圆弧过渡的四方体、冷镦球形头部。为了使多余金属流出，在镦挤成形时留有横向飞边。为了避免镦压力过大而影响模具寿命，飞边厚度以2.5mm较为合理。且心轴材料以高速钢采用贝氏体热处理最为适宜。汽车轮胎螺母的第一挤压方案工艺程序如下：下料（剪切）毛坯平端面软化退货处理表面润滑处理第一

36、次反挤压第二次镦挤成形车削飞边。成形工序示意图如下图2.4所示：图2.4 轮胎螺母冷挤压第三工艺方案（4）第四工艺方案其特点是先将零件凸缘部分镦出，同时在内腔压出浅孔。第二道进行复合挤压，将内孔与四方同时挤出。在镦压时为了避免下顶块受力过大而损坏，在凹模8mm部分作出斜度，使凹模亦承受部分轴向压力。预成形孔腔直径应较下一道工序孔径大0.2mm，以避免下一道挤压凸模发生折弯损坏。镦压凸模飞边最小厚度不应小于2.5mm，这样可以保证模具寿命。其挤压工艺程序如下：下料（剪切)毛坯软化退火处理表面润滑处理镦压预成形复合挤压、同时挤出内孔与四方尾部车削飞边。成形工序示意图如下图2.5所示：图2.5 轮胎

37、螺母冷挤压工艺第四方案由于镦压预成形的孔较浅，对毛坯端面的要求可降低，预成形凸模也不易折断，因此，第二方案可省去毛坯平端面这道工序。然而，第二方案的复合挤压同时挤出内孔与尾部四方，在剧烈的正反挤压过程中于上图A处有局部很微细的缩入现象，但是，这种现象对零件的性能与使用完全没有影响。因此经以上分析可知：模锻成形、机加工以及冷挤压第三、第四方案均能较好地实现预期的工作目标，各有千秋，但从降低成本，节约材料，提高产品的性价比的角度而言，冷挤压方案四更胜一筹，因此本课题拟定选用冷挤压方案四。第3章 毛坯制备及处理3.1冷挤压件毛坯的制备毛坯制备，是从毛坯的下料开始到制备出符合冷挤压工艺要求的毛坯为止的

38、过程。制备价廉、质量良好的毛坯是关系到挤压件质量、生产率和成本的大问题。a挤压件毛坯的下料方法及形状尺寸的确定毛坯的形状和尺寸不仅取决于挤压件的形状和尺寸，而且还取决于所设计的工艺方案。毛坯形状和尺寸设计的合理与否，将会对金属流动、挤压件的形状和尺寸，以及模具使用寿命等产生明显的影响。冷挤压毛坯的断面形状，可以根据挤压件的相应断面形状来确定。由本设计所采取的工艺方案可以知道，本设计采用直径有28mm的棒材进行高速带锯切下料。因为剪切下料容易使毛坯偏心，而且边缘变形，必须通过校形才能使毛坯形状规则，尺寸精确，而且剪切低碳钢时，容易产生撕裂。而高速带锯切的端面比较平整，无弯曲、压塌等缺陷，一般不需

39、要整形，可直接进行挤压加工，并且电能消耗小，材料利用率高，成本低廉。根据体积不变原则，我们可以从冷挤压件的成形尺寸、体积反推出坯料的体积。坯料体积的计算如下。毛坯总体积的计算： = V （3.1）式中 V坯料体积，mm；V 工件体积，mm；根据挤压件毛坯的三维造型图，可以得到挤压件毛坯体积为21155.34。根据圆钢钢材的标准规格，取直径为28mm。则可计算其下料毛坯长度为：b镦压预成形尺寸计算毛坯的内外径尺寸可根据凸模和凹模的相应尺寸决定。通常情况下，毛坯的外径尺寸要接近成品零件的直径。 为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小0.1mm。因此根据毛坯放入冷挤压模腔的要求，本设计取直径为28.4 mm。经计算后其毛坯及毛坯预成形尺寸如下图2.6所示：图3.2 毛坯及预成形后毛坯图由2式12-1可知冷镦的变形程度为:式中，E为冷镦时的变形程度（%）；为毛坯冷镦前的高度（mm）；为毛坯冷镦后的高度（mm）。由2表3.9-2可知，20钢冷镦时的许用变形程度见下表3.1所示：表3.1 20钢冷镦许用变形程度材料极限镦粗率许用镦粗率207665故冷镦变形是允许的，不会产生镦裂。c中间成形工序的尺寸及形状确定中间工序是成品挤压成形的半成品的挤压工序。它既不同于毛坯的预成形工序，又区别于成品的挤压工序，是从毛坯向挤压件过渡的、具有中间特定开关