冷挤压力的计算.ppt

第四章 冷挤压力的计算 本章主要内容： 影响单位挤压力的因素 用经验公式计算冷挤压力 用图表法计算冷挤压力 一、冷挤压时挤压力的变化规律 第一阶段：正挤压力急剧增加到a点，挤压 力克服金属内部变形阻力及摩擦力，压紧金属晶格，挤压开始。 第二阶段：挤压力略有变化，变形区的大小与形状都保持不变， 第三阶段：如果继续挤压，挤压力就急剧上升，必须在此时 结束挤压，否则模具或压力机就可能损坏。 计算冷挤压力以第二阶段，即稳定变形阶段为依据。 二、影响单位挤压力的因素 1、挤压材料 的化学成分及力学性能的影响 钢中含碳、含铬量的多少对挤压力的影响较大，而C的影响远较Cr大。 冷挤压金属的力学性能对挤压力的影响很大，是决定单位挤压力的基本因素。抗拉强度 σb和屈服点σs或屈服强度σ0.2高的材料，其单位挤压力较大。金属材料经软化热处理后，其抗拉强度，屈服强度、硬度均显著下降，从而可以使变形力降低。此外，金属材料加工硬化敏感性越大，冷挤压时所需变形力也越大。 2、变形程度的影响 正挤压时所有材料的单位挤压力p均随断面缩减率εA值的增大而加大。 当εA<60％时，p与εA几乎均成直线关系，但直线斜率比较平缓；而当εA>60%时，p值上升率迅速增大，其中当εA由60％上升到80%时，单位挤压力的增长率要提高将近一倍。 因此，在进行工艺设计时，对于碳钢等较高强度的材料，为了保证较长的模具寿命，若εA> 75％时，最好采用多工序成形。 反挤压时随着断面缩减率εA的增加，单位挤压力p有一最低值。 材料种类不同，其与最小单位挤压力相对应的εA稍有变化，一般在40%～60％之间，而小于40％或大于60％时，单位挤压力均迅速增加。因此，为了保证较低的单位挤压力和较长的模具寿命，从工艺设计角度出发，选εA＝40％～60％较为合理。 3、模具几何形状的影响 模具几何形状是指模具工作部分的几何形状。正挤压时凹模锥形对单位挤压力影响最大。当α=60°左右时,单位挤压力最小；当α<60°或α>60°时,单位挤压力皆较大。 综合诸多因素,取凹模锥角α＝90°～150°为宜,其中α＝120°最常用。 反挤压时平底凸模的单位挤压力最大，球形凸模的单位挤压力最小，而当εA>60％时，球形凸模的单位挤压力便急剧上升。因此，球形凸模仅适用于浅孔反挤压。锥形凸模的单位挤压力较平底小，且加工制造较球形容易，当εA超过70％以上时，锥形比球形的单位挤压力小，但锥形凸模易造成壁厚不均。因此，在生产实际中常用带平底的锥形凸模。锥形凸模工作部分的几何尺寸，尤其是锥顶角αB对单位挤压力的影响最大。所谓锥顶角αB是指凸模锥角补角的一半。锥形凸模的锥顶角αB对单位挤压力的影响见图17。当αB＝7°～9°时，单位挤压力为最小。 4、变形方式的影响 当断面缩减率相同时， 反挤压单位挤压力最高， 正挤压实心件与空心件 比较接近，均比反挤压低。 反挤压的变化曲线为一条 近似抛物线，存在一个 最低点。 5、毛坯高度对挤压力的影响 毛坯高度的变化，影响到毛坯与凹模真实接触面积率的改变，进而影响到摩擦阻力的变化。 毛坯高度对单位挤压力的影响用一系数来表示。正挤压时，不同的h0/d0(h0为毛坯高度，d0为毛坯直径)与毛坯高度修正系数Kh的关系见图20；当h0/d0<1时，Kh值的变化率大；当h0/d0 >1时，则变化减慢。反挤压时，不同的h0/d0与毛坯高度修正系数Kh的关系见图21：h0/d0 <1时Kh值随着h0/d0的减小而有所下降；当 h0/d0 >1时，随着h0/d0的增大，Kh值增加不明显。 6、良好的润滑状态可使真实接触面积率β 大大减小，从而减小摩擦阻力，因此， 单位挤压力较低。 7、挤压速度对冷挤压单位挤压力的影响并不明显。 三、冷挤压力的计算 挤压力是选择设备和设计模具的依据。挤压力与挤压力与挤压温度、零件的复杂程度、模具的结构形式、毛坯的性能、变形程度以及润滑条件等因素有关。考虑所有的影响因素精确计算挤压力是困难的。通常用经验公式或图解法确定。 挤压力或所选设备吨位p可按下式计算 P＝C p A 式中 ：p—单位挤压力(MPa)； A—凸模工作部分的投影面积(mm2)； C—安全系数，一般取1.3。 （一）单位挤压力的经验计算 常用的经验公式： p=Z n σb 式中：p——单位挤压力 Z——模具形