偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计

偏心轴的冷温复合挤压工艺及模具设计
一、概述
偏心轴是指轴心不在几何中心的轴，其制造难度较大。

传统的挤压工艺难以满足偏心轴的制造要求，因此需要采用冷温复合挤压工艺。

二、冷温复合挤压工艺
冷温复合挤压工艺是指在挤压过程中，先采用冷挤压的方式将材料压制成初形状，然后再进行温挤压，使其达到最终形状。

该工艺具有以下优点：
1. 可以有效降低材料变形率，提高材料的力学性能。

2. 可以减少挤压过程中的应力和变形，提高挤压品的表面质量。

3. 可以控制挤压温度，避免材料的热变形和晶粒长大。

三、模具设计
1. 偏心轴的模具设计需要考虑到偏心度、壁厚和挤压力等因素。

2. 模具的结构应该合理，能够有效控制材料的流动和变形。

3. 模具的材料应该具有高强度、高硬度和高耐磨性，以保证模具的使用寿命。

四、案例分析
某公司需要生产偏心轴，采用冷温复合挤压工艺进行生产。

通过模具设计和工艺优化，成功生产了符合要求的偏心轴产品。

该产品的力学性能和表面质量均达到了设计要求。

五、结论
偏心轴的制造需要采用冷温复合挤压工艺和合理的模具设计。

这种工艺可以有效提高材料的力学性能和表面质量，同时能够控制材料的流动和变形。

模具的设计应该合理，材料应该具有高强度、高硬度和高耐磨性。

《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。

六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。

教学难点：1）冷挤压成型工艺及模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冷挤压成型工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。

2）通过本课程学习，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。

八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授冷挤压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。

第六章冷挤压模具设计本章通过一些典型的冷挤压模具结构，介绍冷挤压模具的特点、其工作零件及其它主要零部件的设计要点及步骤等。

第一节冷挤压模具的结构及分类一、概述冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。

因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。

典型的冷挤压模具由以下几部分组成：1．工作部分如凸模、凹模、顶出杆等；２．传力部分如上、下压力垫板；３．顶出部分如顶杆、反拉杆、顶板等；４．卸料部分如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；５．导向部分如导柱，导套、导板、导筒等；６．紧固部分如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。

二、冷挤压模具分类冷挤压模具有多种结构形式，可根据冷挤压件的形状、尺寸精度及材料来选择合适的模具结构形式。

冷挤压模具可以按以下几个方面来分类。

（一）按工艺性质分类模具按工艺性质可分为：正挤压模、反挤压模、复合挤压模、镦挤压模等。

1．正挤压模图6-1所示为实心件正挤压模。

该模具更换相应的工作部分零件，可进行其它零件的正挤，也可用于反挤压、复合挤压和镦挤。

顶出系统由零件1、2、3、4组成可调式拉杆，其中件3为调节螺母。

偏心轴的工艺规程与设计偏心轴是一种具有偏心结构的轴承零件，通常用于传动装置中。

它的设计和工艺规程对于确保产品的质量和性能至关重要。

下面我将详细介绍偏心轴的工艺规程和设计要点。

1.规范和标准：在进行偏心轴的设计和制造过程中，需要遵守相关的行业规范和标准，如GBT1804和GBT1805、这些规范和标准规定了偏心轴的尺寸、公差、材料、热处理和表面处理等方面的要求。

2.材料选择：偏心轴一般采用高强度合金钢或不锈钢材料制造。

在选择材料时需要考虑到其耐疲劳性、强度和刚性等方面的要求，以确保产品在长期使用中具有良好的性能。

3.尺寸设计：偏心轴的尺寸设计需要考虑到其使用环境和负载要求。

尺寸设计包括两个方面：一是确定轴的直径和长度，以满足承载和传输力矩的要求；二是确定轴的偏心量，以实现偏心轴的传动功能。

4.轴端设计：偏心轴的轴端需要进行特殊设计，以适应连接件的安装和传动功能。

轴端设计应当考虑到连接方式、紧固件选用和加工要求等方面。

常用的轴端设计有平口轮、锥形轮和键槽轮等。

5.热处理：偏心轴的热处理是提高产品性能的重要环节。

常见的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳处理等。

热处理能够改善偏心轴的硬度、强度和耐磨性，提高其使用寿命和传动效率。

6.精加工：偏心轴的精加工主要包括车削、铣削和切割等工艺。

精加工过程需要保证尺寸的准确性和表面的光滑度。

特别是在制造轴孔和轴肩等关键部位时，需要采用高精度的加工设备和工艺控制，以确保产品的质量和精度。

7.表面处理：偏心轴的表面处理是提高产品外观和耐腐蚀性的重要措施。

常见的表面处理方法包括镀铬、喷涂和电镀等。

表面处理能够保护产品免受氧化和腐蚀的侵害，提高其整体性能和寿命。

8.检测和质量控制：偏心轴的制造过程中需要进行各项检测和质量控制措施，以确保产品符合设计要求和相关标准。

常见的检测方法包括尺寸测量、磁粉检测和硬度测量等。

质量控制措施主要包括过程控制和成品检验等，确保产品的一致性和稳定性。

电动工具电锤的偏心轴温挤压工艺及磨具设计1 偏心轴零件分析偏心轴是电动工具电锤的重要传动零件。

在工作时承受巨大的冲击载荷，而且电锤的工作环境恶劣、多粉尘，零件易磨损。

采用温塑性成形工艺，可以提高工件精度，降低材料消耗，减少或部分取消机械加工。

图 零件三维造型图偏心轴材料为40Cr 。

由头部、盘部、杆部三部分组成，为非对称结构零件。

杆部细长，杆部与头部成非对称结构布置，盘部的截面是非轴对称截面。

从零件结构上看，头部和杆部都由一个粗大部分与杆子组成，形状细长而狭窄，其长度明显大于其他尺寸。

由于零件各个截面积差较大，故可考虑采用挤压工艺。

该零件选用的材料为40Cr ，此钢的抗拉强度与屈服强度比相应的碳素钢高20％，并具有良好的淬透性，良好的切削加工性能。

2 工艺方案分析润滑表面处理表面处理退火加热润滑 即：下料---镦粗---退火------表面处理---润滑---加热---温挤压3 冷挤压预成形图 预成形件三维造型图4 温挤压前润滑温挤压前或工序之间不需要进行软化退火处理，只需进行表面处理及润滑，其中表面处理可参见冷挤压。

当挤压温度在250℃以上时，采用冷挤压时的润滑方法，会使磷化层和皂化层烧毁，使润滑条件恶化，因此，在温挤压时，对润滑剂有更高的要求。

采用水剂石墨（成分：石墨、二硫化鉬、滑石粉、纤维素和水）为润滑剂。

挤压前将坯料作喷砂或抛丸等处理，清理锈迹、污垢等。

然后加热至200℃左右，出炉浸入水剂石墨润滑剂中，快速捣匀，吊起沥干残液，在干燥处摊开晾干。

干燥后的坯料即可进行加热、挤压。

浸涂润滑剂后的坯料表面必须留有0.03～0.1mm 厚的薄膜，呈黑炭色，并有明显的黑灰色小点；若不然必须重新浸涂。

5 加热成形温度是温挤压工艺能否顺利进行的关键因素。

确定温挤压成形温度的原则是：(1) 选择在金属材料塑性好，变形抗力显著下降的温度范围。

(2) 选择在金属材料发生剧烈氧化前的温度范围，以保证在非保护性气氛中加热时氧化极微。

冷挤压模的设计和分析摘要：本文以气门顶杆为例介绍了冷挤压模的制作和成形工艺，通过对毛坯尺寸、挤压件的变形程度的计算，详细讨论了冷挤压模结构及模具设计要点，最后阐述了采用冷挤压模制作各类零部件的好处。

关键词：气门顶杆；冷挤压模；模具结构一、引言冷挤压属于立体压制中的一种比较先进的加工方法，它只需要一副模具就可以加工底和壁厚不同、高度和直径之比很大的圆形件或其他各种形状的不同零件。

这种加工方式的优点在于其尺寸精度较高、表面粗糙度值比较小、力学性能较好。

以图1的气门顶杆零件为例，其材料为20钢，原先是采用的切削加工方法成形，这种方式的生产工艺比较复杂，生产效率也比较低同时成品零件的力学性能也不高。

因此采用冷挤压的加工工艺生产出来的零件就能比较好的符合各种要求。

经过分析该零件的冷挤压工艺具体流程是：先制作毛坯，然后退火、酸洗以及磷化处理，最后进行皂化润滑和发挤压成形。

二、气门顶杆冷挤压模的工艺设计1.毛坯尺寸的确定因为在实际制作过程中有可能会有挤压件顶端不平齐的现象，所以在工件的顶端要留出修边余量h∆，图2就是气门顶杆挤压件。

冷挤压模具的寿命及其纤维方向的∆，取mm=h4改善都与毛坯的形状和尺寸有着密切联系。

通过对气门顶杆的形状特点以及毛坯的定位和成形便利程度的分析，发现使用圆柱形毛坯比较合适。

挤压件毛坯体积的计算是根据制件体积与毛坯体积相等的规则来进行的。

通过计算毛坯体积p V可得：3222119267.2)25.23()7.28.351()220(51)226(mm V p =⨯⨯---⨯⨯-⨯⨯=πππ 为了使得毛坯放入凹模型腔内更加的方便，同时使得模具的磨损减少到最低，进一步提高零件的表面质量，一般凹模型腔尺寸a D 要比毛坯的外径p D 要大，相对于反挤压件来说，凹模型腔尺寸要比毛坯尺寸大mm 5.0左右。

根据这样的原则我们可以计算出毛坯的外径p D ;mm D D a p 95.2505.02605.0=-=-=毛坯长度p l 为： mm D V l p p p 55.22)92.25()119264()()4(2=⨯⨯==ππ经过试验验证，最终将毛坯的实际尺寸确定为mm mm 6.2295.25⨯φ，如图3所示。