苏州市职业大学机电工程系毕业设计说明书（论文）
1 引言
现在日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。
锻压技术作为一种传统的制造技术，已经在工业生产中发挥了重要作用，至今仍是一种不可替代的加工方法。在科学技术日新月异的今天，继承，学习，借鉴，创新，对于从事锻压技术工作的人来说，显得十分迫切。
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60～80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。
国外模具技术为了适应高速、自动、精密和安全现代化生产的需要,工业先进国家发展的高效率、高精度、高寿命模具向多工位、多型腔、多功能方向发展。在冲模方面：国外多工位级进模多达50个工位。多次拉伸成形工件发展了多工位传递模。多次冷挤压工件也发展了多工位传递模。多次弯曲工件发展了前几个冲裁工位用级进模接着用多向自动弯曲模。在级进模的基础上发展了多功能模具。比我国的模具技术高出一大截。我们仍需继续努力，争取赶超国外。
此次设计任务是活塞锻压工艺规程的制定及模具设计。主要是对给定的工件进行锻压工艺分析，确定工艺方案；进行锻压工艺计算；挤压模的总体设计；模具主要工作零件的设计计算；模具参数的校核等。
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2工艺方案的确定
2.1活塞的产品图
如图1.1所示为活塞的产品图，材料为40Cr。
图1.1活塞的产品图
2.2工艺因素
(1) 形状是决定所用挤压工艺的主要因素。例如：许多杯型件是用反挤成形，而轴形件和空心件通常用正挤更容易成型。很多种形状的零件要用复合挤压或镦挤来成型。挤压给定形状的的挤压件，选用钢材的挤压性能的好坏，不仅关系到挤压工艺的简繁，而且影响着工件的公差等级。
(2) 挤压件的尺寸精度和表面粗糙度。常规挤压工艺都有一定的尺寸精度范围，采用附加工序能提高精度，但成本会随之增加。
(3) 挤压成形的最小尺寸。工件必须有过渡圆弧，在允许条件下，圆角越大越好。
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一般最小圆角半径：镦粗时R1?0.3;挤压时R2?0.5；精整时R1?R2?0.2。
(4) 生产批量。冷挤压通常是用在上万件或连续高生产率情况的生产上，而产品的 量要求是决定是否完全采用冷挤压工艺的主要因素，对零件数量较少时，考虑是否采用挤压和机加工联合工艺更经济。
单位挤压件的成本通常决定与以下因素： ①合理的自动化程度；
②对小批量生产是否应采用挤压和机加工的联合工艺；
③对于高于常规尺寸精度要求的工件，是单纯采用挤压成形，还是用第二道加工达到精度要求更经济；
④采用两种或多种不同的工艺挤压出给定形状的零件有时是可行的。在这种情况下，通常成本是决定性因素。
综合上述分析及工件的结构图，此产品类似杯形件，决定采用反挤压工艺。再由所给的工件材料40Cr,查表1-29《冷挤压常用材料牌号》知，40Cr适用与冷挤压。同时，该工件为大批量生产，冷挤压也适用了此要求。因此，确定工艺方案为冷（反）挤压。
2.3 冷（反）挤压基础
金属在室温下（具体地说是在回复温度以下）的体积变形，总称冷锻。冷锻按其金属流动的特征可分为冷挤压，冷镦粗和冷镦挤。
反挤压：当凸模开始压入坯料时，金属的变形区不是紧贴凸模工作表面的部分，而是处在凸模工作面以下一段距离的地方，如ABC与DEF之间的区域，由于该区受到的压缩应力最大，所以产生向外向上的剧烈的变形，即为最大变形区。往上是紧贴凸模工作面的部分，由于受到凸模形状和摩擦的影响，是材料的变形受到粘滞。因此，这部分金属的变形很小且不均匀。凸模端部的材料还会出现死区金属。凸模面越平，圆角越小，这种现象越显著。其结果表现在工作底部的圆角处，从材料内部出现没有润滑的材料，使凸模棱易于烧伤。FED以下的区域，越往下金属变形越小。在HEG线以下的区域，金属基本不发生变形。
反挤时，如果坯料的长度大于直径，挤压会产生稳定状态，即变形区形状基本保持不变，只随凸模一起往下移动，被压缩的金属从凹模与凸模的空隙中流出。当变形超过
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稳定状态后，下移的变形区在接近模垫时，挤压进入非稳定状态。这时稳定状态时的粘滞区也参加变形，与凸模端部接触的金属迅速流出，冲头的磨损加剧。这时下部材料的尖角处又出现新的死金属区，严重时，挤压件从凹模中排出后，尖角处的金属会掉下来，所以反挤压使，杯底不能挤得太薄。
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3锻压工艺计算
3.1挤压件图的绘制
根据零件图可知，l=81mm，D=51mm， d=34mm， h=13mm，l/D=81/51>1.2，查表得： 外径偏差：?0.10 内径偏差：?0.12~?0.14 壁厚偏差：?0.10~?0.12 底厚偏差：?0.45~?0.60
绘制活塞的挤压件图如图2.1所示：
图2.1活塞的挤压件图
由于零件的尺寸精度和表面粗糙度的要求均超过了挤压所能达到的水平，故必须全部加放一定的余量，留作挤压后进行机加工。
3.2工步选择
d2D2532?2?1.57 （3-1）计算挤压比：??2?36.45%R?2 22DD?d53?32第 5 页 共 25 页