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摘要：介紹了一種精密擠壓鋼碗的新型模具，擠壓時(shí)鍛件杯口有背壓套施壓，且依靠背壓套限制凸模像移，解決了孔，高低不平和壁厚不勻的問題，材料消耗顯著降低。
關(guān)鍵詞：溫?cái)D壓；模具設(shè)計(jì)；反向擠壓；背壓；鋼碗
1 引言
精密擠壓可以取代或部分取代金屬切削加工。圖1所示解放CA-1OB萬向節(jié)十字軸套筒鍛件，是一種典型的杯形件，材料為65Mn。采用溫?cái)D壓方法生產(chǎn)，既易于成型，又能獲得較好的精度和表面粗糙度值。由于鑲件底部厚度有嚴(yán)格要求，擠壓設(shè)備采用曲柄壓力機(jī)。
用一般的敞開式反擠壓模擠壓杯形件時(shí)，鍛件存在孔口高低不平和壁厚不勻的缺陷。假設(shè)杯形件外徑為d，高為H．壁厚為t，對(duì)高徑比較小(H／d<1)而壁厚與直徑之比較大(A／d>O.1)的鋼質(zhì)杯形件。如圖1所示鍛件，一般稱為鋼碗，孔口高低不平對(duì)于鋼碗的材料消耗影響很大。例如用一般的反擠壓模具擠壓圖1所示的萬向節(jié)軸承套，其孔口高低不平的差值可達(dá)4-6mm。為了減少和消除不合格鍛件，被迫增加鍛件高度和壁厚，即增大料塊，從而增加了材料消耗。
產(chǎn)生孔口高低不平和壁厚不勻的原因主要有：①坯料兩端不平；⑨坯料加熱不均勻；③鍛坯直徑與壞料直徑相差太大．坯料定位不準(zhǔn)確；④凹模與凹模不對(duì)中；⑤擠壓時(shí)因凸模受鍛件不均勻變形的橫向力作用，且凹模對(duì)凸模無導(dǎo)向作用，使凸模產(chǎn)生橫向彎曲彈性變形，導(dǎo)致凸模下端偏移；⑥鍛件孔口無壓力(背壓)限制。以上的①—④項(xiàng)因素，可分別通過提高下料精度、提高加熱水平、控制鍛坯尺寸，提高模具加工和裝配精度得到解決，而要消除除⑤、⑥項(xiàng)因素，則需要改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)。用圖2所示傳統(tǒng)的閉式反擠壓模(沒有補(bǔ)償空間)擠壓鋼碗，難于解決孔門高低不平問題。因?yàn)闄C(jī)械壓力機(jī)有固定的下死點(diǎn)，封閉摸腔內(nèi)的空間是一定的，劉熱料塊體積精度要求很高。
2 新型橫具結(jié)構(gòu)
2.1 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程
為解決上述問題，設(shè)計(jì)了圖3所示的有補(bǔ)償空間的新刑模具結(jié)構(gòu)。卸料板R上裝有與凸1模17間隙配合的背壓套15；固定板16上有沿周向均勻分布的大、小圓孔各8個(gè)，圓孔內(nèi)分別裝有彈簧7和頂桿6，頂桿6受碟形彈簧7的彈頂力作用；墊塊1對(duì)壓力板3起支撐作用，同時(shí)對(duì)碟形彈簧有支撐和導(dǎo)向作用。
模幾工作前，背斥套19和卸料板8在彈簧7的張力作用下．處于相對(duì)于凸槽17的下極限位置，背壓套15的下端與凸模17的下端近乎平齊。
模具開始工作時(shí)，上模隨壓力機(jī)滑塊下行，背壓套15與凸模17一起插入凹模14內(nèi)，進(jìn)而接觸鍛壞，此時(shí)凸模通過背壓套15依靠凹模14導(dǎo)向，限制了在擠壓過程中凸模下端偏移，防止了鍛件壁厚不勻。隨著上模下行，毀坯被凸模擠壓變形成筒形，筒底減薄，簡(jiǎn)壁增高，孔口金屬推動(dòng)背壓套和卸料板上移，通過頂桿6傳力，碟形彈簧2被壓縮，其張力(背壓力)反作用于鍛件孔口，迫使孔口金屬流動(dòng)趨于平齊。顯然，各熱料塊體積的差異通過碟形彈簧2的不同壓縮量獲得補(bǔ)償，換言之，封閉模腔的補(bǔ)償空間是巾磷形彈簧的壓縮提供的。鍛件變形結(jié)束時(shí)，碟形彈簧壓縮量達(dá)到其最大工作變形量，背壓力達(dá)到其最大上作壓力。
1.墊塊 2.碟形彈簧 3.壓力板 4.墊環(huán) 5.卸料螺釘 6.頂桿
7.卸料彈簧 8.卸料扳 9.預(yù)應(yīng)力圈 10.凹模底板 11.壓力板
12.頂件桿 13.沉座 14.凹模 15.背壓套 16.固定板 17.凸模
擠壓完成后上模上行，在凸模上行Hb(Hb為碟形彈簧2的最大工作變形量過程中，依靠碟形彈簧2和卸料彈簧7的張力(背壓力)壓住鍛件不動(dòng)，即此階段每瞬時(shí)的卸料力為碟形邢簧2和卸料彈簧7的瞬時(shí)張力之和。
此階段以后每一瞬時(shí)的卸料力僅為卸料彈簧7的瞬時(shí)張力，直至墩件完全脫離凸棋。該模具擠壓完成后，卸料板的推力使鍛件停留在凹模內(nèi)，然后下頂料機(jī)構(gòu)通過頂件桿12將工件頂出凹模。
2.2 彈簧設(shè)計(jì)
背壓力是被動(dòng)力，是鍛件變形過程中因簡(jiǎn)壁增高，筒口金屬上移，被壓縮的碟形彈簧產(chǎn)生的張力，其作用是阻止鍛件孔口的不均勻變形，迫使孔口金屬流動(dòng)趨于均勻。因此，保證鍛件孔口平齊的單位背壓力比凸摸對(duì)鍛件底邵的單位壓力(主動(dòng)力)小很多。在變形的量后階段，前者僅為后者的1／8-1/0。
根據(jù)汁算和實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)碟形彈簧如圖4所不，采用三片疊合，然后對(duì)合的復(fù)合碟簧結(jié)構(gòu)。
卸料彈簧7采用矩形截面圓柱螺旋彈簧。彈簧絲截面為9×7.5mm，彈簧外徑為∮52mm。
3 工藝過程
鋼碗精密溫?cái)D壓工藝過程如下：①下料，將∮26mm的65Mn棒料剪切成長(zhǎng)度為40mm的坯料；②加熱，在中頻感應(yīng)加熱爐中將壞料加熱至750-850℃①制坯，在63kN沖床上自由鐓粗制坯，預(yù)制坯直桿為∮40mm；④擠壓，在1250kN沖床上用新型反擠模將鋼碗擠壓成型；⑤退火熱處理，擠壓件退火后硬度為207-240HB；⑥表面清理，將熱處理后的擠壓件酸洗清理，除去氧化鐵皮；⑦檢驗(yàn)入庫(kù)，對(duì)擠壓件的尺寸精度，表面質(zhì)量和硬度進(jìn)行逐項(xiàng)檢驗(yàn)，完全合格后入庫(kù)。
4 結(jié)束語
該新型模具在凸模上套有受彈性元件張力作用的背壓套，既保證了鍛件在封閉型腔中變形，迫使孔口金屬流動(dòng)趨于平齊，又使模腔在一定范圍內(nèi)對(duì)不同的鍛件體積兒有不同的補(bǔ)償空間，避免固鍛件體積差異導(dǎo)致的孔口不平或凹模被脹裂。同時(shí)背壓套對(duì)凸模還有導(dǎo)向作用，限制了凸模下端的偏移，避免鍛件壁厚不勻。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該模具擠壓成型的鋼碗，碗口平齊，壁厚均勻，與傳統(tǒng)的敞開式反擠模相比，鋼碗材料消耗降低8％。(end)