方形纯铝电瓶壳冷挤压成型工艺与模具设计.pdf

模具工业2013年第39卷第11期
方形纯铝电瓶壳冷挤压成型工艺
与模具设计
辛选荣2,赵文龙,刘新城2
(1.河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛F阳471003
2.洛阳秦汉冷锻有限公司,河南洛阳47003)
摘要:对1060铝方売的冷挤压生产进行了详细的工艺分析与模具设计,针对生产中容易产生偏心、壁
厚差较大等问题,利用有服元法进行了成型模拟,揭示了缺陷产生的原因,优化了凸模结构。结果表
明:改进后的凸模能有效解决成型零件的质量问题,最终生产出合格的零件
关键词:铝方壳;冷挤压;有限元法;模具设计
中图分类号:TC376.3文献标识码:B文章编号:1001-2168(2013)11-0055-04
The cold extrusion process and die design for
pure aluminum square box
XIN Xuan-rong2, ZHAO Wen-long, LIU Xin-cheng
(1. School of Materials Science & Engineering, Henan University of Science and Technology,
Luoyang, Henan 471003, China; 2. uoyang Qinhan Cold Forging Co, Ltd. Luoyang, Henan
471003, China)
Abstract: The cold extrusion process and die design for a pure aluminum square shell were
stated. In order to solve the eccentric, wall deviation and other problems, the finite ele-
ment method was used to simulate the forming with which the defect reasons were re-
vealed and the punch structure was optimized
Key words: aluminum square shell; cold extrusion; finite element method; die design
种壁厚小,质量轻,内腔形状简单的方盒零件,比冲
冷挤压作为生产周期短,节约材料,精度高并压等其他生产方式更加经济、快捷。一般浅盒容易
且成型零件质量好的塑性加工手段,已成为许多零挤压成型,但深盒挤压就比较难,图1所示纯铝电瓶
件首选的加工方法。通过挤压生产纯铝电瓶壳这壳高度达150mm,壁厚仅1.5mm,深度为147mm。
在挤压过程中壁厚较难控制,容易产生较大的壁厚
收稿日期:2013-05-06。
作者简介:辛选(1956-),男(汉族),映西西安人,副教授,主要差,只有通过合理的工艺,设计的模具结构才能生
从事精密成形及模具设计研究工作。
产出符合要求的零件。
密ととロいといといと、マテとハといかとととたテいととテなたいときとととテたとマたにトなきかたかたパたいたきかたいとすいい
乐缸活塞杄和滑块能同时复位
[]范有发,范新凤,肖雪清.塑料注射模组合式二级抽芯机构
设计卟模具⊥业,2006,32(7:34-39.
结束语
2]李露雁.侧向二次抽芯注射模的优化设计卩机械与电子
组合结构采用二次抽芯的方案,成功实现了出
2011(13):477-478,510.
风口柱倒扣的抽芯,避免了塑件倒扣粘滑块现象。]黄桂坚,伍晓字,梁雄抽芯滑块内嵌防粘模机构的注射
机构结构简单,加工及研配方便,在生产实践中得模设计[工程塑料应用,200937(5):64-67.
到成功应用,实现了预想的设计要求,并取得了良[赖久乐滑块两次抽芯机构注射模设计队模具技术,2011
好的经济效益
(4):17-19,41.
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参考文献:
模具,2003(1)-48-50
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图1零件
2成型参数分析
采用的是硬脂酸锌粉,涂抹在零件表面,可以使零
2.1毛坯尺寸确定
件表面粗糙度值在Ra<0.8pm
对正方形盒形零件,若采用圆柱形坯料会因为
4个角缺料使得成型一开始就产生不稳定的料流,4模具结构及工作过程
引起较大的偏心而失败,必须采用方形坯料。根据
根据零件的毛坯,设计出反挤压模具,L.作部
加τ前后体积不变的原则来选择坯料。
分如图2所示。工作过程:先将毛坯放入凹模6中
零件总体积:Z=56262mm,为了方便操作,毛在凸模7的作用下金属开始充满凹模,继续挤压,金
坯的长宽与零件应大致相同,采用S=55nmx55m属被挤入凸、凹模间隙中,开始向上流动,凸模继续
的方料,毛坯厚度:H=I/S=18.5mm,因此最终选择下压时,金属沿凸、凹模间隙不断向上流动。凸模
方形坯料尺寸为55mmx55mx20m。
进一步下压到位.,反挤过程完成,获得零件。在挤
压过程结束后,零件通过顶杆1和顶出器3组成的
2.2冷挤压変形与挤压力计算
「顶出机构顶出。
正方形电瓶壳材料为1060铝,变形程度可用断
面收缩率米表示
8=52x52/(55x55)=89.3%,符合纯铝冷挤压变
形极限要求。
通过试验,冷挤压的挤压力P可按下式计算
P=PF=Fxnow
式中:P一总挤压力,kN;p-一单位挤压力,MPa;
x一一模具形状系数,x=1.3;一挤压系数,n=8.,2
,一材料抗拉强度,=69MPa;F-凸模与毛
坯直接接触表面在水平面上的投影面积
计算得P=1989kN。
图2模具作部分结构
顶2.下垫板3.顶件器4.凹模固定板
毛坯制备
5.预应力圏6.凹模7.凸模
下料时采用54mx54mm规格条料剪切,顸锻
镦粗,达到所需的毛坯尺寸。毛坏在挤压前,需经4.1凹模结构
过以下处理
凹模与毛坯直接接触,反挤压时,在静态高压,
(1)需经过软化处理,降低硬度,提高塑性,以强烈冲击与巨大摩擦下,工作环境恶劣,选择采用
利于冷变形的加丁.。退火软化方法:加热温度预应力凹模。外层(应力圈)与内层(凹模)通过1.5°
420℃,保温时间在3h左右,退火空冷。
雒角,6%过盈量的装配对内层施加很大的预应力,
(2)对于清治表面与消除表面缺陷所采取的方增大了凹模的强度,组合凹模如图3所示。优点在
式为:滚筒处理,使零件的外表面获得较高的清洁于在同样外形尺寸(包括外套在内的整个组合凹模
度,并使零件表面的力学性能得到改善。表面润滑外形尺寸)和内腔尺寸的条件下,其强度要比单层