浮动模在挤压工艺中的应用

作者：信息来源:模具 2008-5-10

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

1 引言在金属的挤压成形过程中，由于金属坯料相对于模具工作表面有相对运动，二者之间就存在着滑动摩擦力。该摩擦力很大，在许多场合下既不利于材料的成形，又增加挤压力，加快了模具的磨损，甚至使一些零件不能挤压成形。若能减小或消除金属毛坯与模具表面间的滑动摩擦...

1 引言

　　在金属的挤压成形过程中，由于金属坯料相对于模具工作表面有相对运动，二者之间就存在着滑动摩擦力。该摩擦力很大，在许多场合下既不利于材料的成形，又增加挤压力，加快了模具的磨损，甚至使一些零件不能挤压成形。若能减小或消除金属毛坯与模具表面间的滑动摩擦力，就一定能大幅度降低挤压力，减小模具磨损，同时也有利于金属在模腔中的成形，提高挤压的一次许用变形程度。毛坯表面进行润滑处理，降低表面摩擦系数一种常用手段，改进模具结构，采用浮动模具也是一种有效手段。

2 浮动模在活塞销复合挤压中的应用

　　活塞销在复合挤压过程中(见图1)，由于坯料相对于凹模向下流动，因而凹模给坯料1个向上的摩擦力。该摩擦力有利于金属向上流动，而不利金属向下流动，所以挤压后连皮不在中间位置，上部孔深，下部孔浅。为了使连皮保留在中间位置，不得不增大α角，以增加上部的变形抗力来调节连皮的位置。

图1 固定凹模复合挤压结构
1.上凸模 2.凹模 3.毛坯 4.下凸模

采用图2所示的模具结构，在挤压前，凹模在弹簧的作用下向上浮动，靠在挡圈上，在挤压过程中，凹模随坯料一块向下移动，二者间的摩擦力之和为零。毛坯上下两部分受力状态对称因而变形也对称，变形后连皮留在中间位置，且在变形中模孔上的摩擦力f比图1中的摩擦力要小得多，α也可以选用最佳值使挤压力最小，因而挤压力和凹模的磨损都比图1小得多。

图2 浮动凹模复合挤压结构
1.挡圈 2.上凸模 3.凹模
4.毛坯 5.下凸模 6.弹簧

3 浮动凹模在直齿圆柱齿轮挤压中的应用

　　直齿圆柱齿轮在轴向挤压成形过程中(见图3)，由于齿轮齿顶较尖，需要较大的挤压力P，同时因其侧面积较大，其轴向摩擦力非常大，造成下部挤压力相对不足，使下部的齿顶部分很难充满。在使用固定凹模挤压试验中，齿轮毛坯齿顶上部已挤得很满，下部仍然充不满，继续加压会使模具超载而碎裂，因而不得不采用加厚毛坯厚度，然后车去下部未充满部分的办法来进行生产。

图3 固定凹模挤压结构
1.上凸模 2.毛坯 3.凹模 4.垫块

采用浮动凹模后(见图4)，由于凹模可以随毛坯下移，基本上消除了凹模对毛坯的摩擦力，上下受力一致，因而两端都能充满，挤压力下降了许多，模具寿命也得到大幅度提高。

图4 浮动凹模挤压结构
1.挡圈 2.上凸模 3.毛坯
4.凹模 5.垫块 6.弹簧

4 浮动芯轴在空心件挤压中的应用

　　在整体凸模挤压空心件时(见图5)，由于变形金属向下流动的速度大于凸模的运动速度，两者间存在着较大的摩擦力。它一方面使凸模芯轴部分受拉力作用容易折断，另一方面毛坯表面的拉应力作用使毛坯内孔表面容易产生鱼鳞状裂纹。

图5 整体凸模挤压结构
1.整体凸模 2.凹模 3.毛坯

采用图6所示的组合凸模后，挤压前浮动芯轴在弹簧力作用下上浮，在挤压过程中它可以随毛坯下移，消除了毛坯与芯轴间的相对移动，也消除了两者间的摩擦力。芯轴在挤压过程中仅受径向压应力作用，不受拉应力作用，因而寿命大幅度提高。由于在挤压过程中内孔表面不再受摩擦力作用，消除了轴向拉应力，因而不再出现鱼鳞状裂纹。