球头销冷镦工艺
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冷镦工艺介绍
冷镦工艺是一种常用的金属加工技术,其中包括多种工艺,能够
使金属材料的强度和韧性得到提高,同时工艺过程中产生的废物也相
对较少,所以广泛应用于汽车、航空、铁路等各个领域。
以下是冷镦工艺的具体介绍:
第一步:获取材料
在通过冷镦工艺加工之前,首先需要准备好要加工的材料。
冷镦工艺
通常适用于直径小于20mm、长度小于200mm的材料,通常使用的材料
有碳素钢、不锈钢、铜、铝等。
第二步:削料和成型
一般来说,冷镦加工需要先将材料进行削料,以便更好地进行成型。
削料时需要根据所需产品的形状和尺寸,选择合适的刀具和削料速度,切削之后就可以进入成型阶段。
具体成型的方式包括挤压、拉伸、扭
曲等多种方法,在过程中也需要根据不同材料的硬度来调整冷镦机的
参数。
第三步:热处理
经过冷镦加工,材料的力学性能得到了改善,但其塑性和韧性可能会
有所降低,因此需要进行热处理。
热处理的方式通常有淬火、回火、
正火等,具体的处理方式需要根据材料的特性来酌情选择。
第四步:表面处理
加工完成后的产品,其表面可能会存在氧化或氢化等问题,会对后续
的使用产生不良的影响。
因此需要对其进行表面处理,以防止发生生
锈等现象。
综上所述,冷镦工艺是一种重要的金属加工技术,可以对金属材
料的力学性能进行改善,并能够生产出高强度、高韧性的金属制品,
具有广泛的应用价值。
冷镦知识和工艺讲解1. 引言冷镦是一种常见的金属加工工艺,广泛应用于制造业中。
本文将介绍冷镦的基本知识和工艺讲解,包括工艺流程、设备、材料要求和优缺点等方面的内容。
2. 冷镦的基本概念冷镦是一种通过将金属坯料加热至适当温度,然后在冷态下进行镦制的金属加工方法。
它能够通过变形加工来改变金属材料的形状和大小。
冷镦的工艺非常灵活,可以生产各种形状的零部件,如螺栓、螺母、螺柱等。
3. 冷镦的工艺流程冷镦的工艺流程一般包括以下几个步骤:3.1 材料准备首先需要准备金属坯料,一般使用钢材或铜材制作。
材料的选择要根据具体产品的要求来确定,包括物理性质、化学成分和机械性能等。
3.2 加热处理金属坯料需要进行加热处理,以提高其可塑性和变形能力。
常用的加热方法包括电阻加热、感应加热和火焰加热等。
3.3 冷镦成型加热后的金属坯料送入冷镦机进行成型。
冷镦机是一种特殊的加工设备,通过压力和模具的作用,将金属坯料逐渐变形为所需形状。
3.4 后处理成型后的零件还需要进行后处理,包括清洗、去毛刺、抛光等步骤。
这些步骤可以提高零件的表面质量和尺寸精度。
3.5 检验和包装最后,对零件进行检验,确保其质量符合要求。
合格的零件经过包装后,可以进行销售或者下一道工序的加工。
4. 冷镦的设备冷镦机是冷镦过程中最重要的设备,它通常由下列部分组成:•送料装置:用于将金属坯料送入冷镦机,保持均匀的进料速度。
•压力机构:通过压力使金属坯料变形,完成冷镦过程。
•模具:冷镦模具决定了最终产品的形状和尺寸精度。
•冷却装置:用于冷却金属零件,防止变形和表面质量不良。
5. 冷镦材料的要求冷镦的材料要求主要包括以下几个方面:5.1 可镦性金属材料的可镦性是指其在冷态下的变形能力。
优秀的可镦性意味着材料容易变形,而不容易断裂。
一般来说,钢材的可镦性比较好,常用于冷镦加工。
5.2 易切削性金属材料的易切削性是指其在冷镦过程中,容易切断和形成所需形状。
易切削性好的材料在加工过程中能够减少切削力和模具磨损,提高生产效率和产品的质量。
冷镦工艺技术冷镦工艺技术又称为冷挤压工艺技术,是利用金属材料的可塑性,在冷态下通过金属变形的手段,将金属材料压缩成扁平形状的工艺。
这一技术的主要应用领域包括汽车、机械制造、航空航天等行业,其特点是高效、节能、精度高。
冷镦工艺技术的原理是通过将金属材料放入模具中,利用冷压工艺使其在规定的温度和压力下完成变形。
这一工艺可以使金属材料在不改变化学性质的情况下获得所需的形状和尺寸。
冷镦工艺技术通常包括冷镦成型、冷镦切断、冷镦卷曲等过程。
冷镦成型是指将金属材料通过冷挤压的方式压缩成规定的形状和尺寸。
在冷挤压过程中,金属材料的分子结构会发生变化,使其具有更好的力学性能和表面质量。
冷镦成型的主要特点是:工艺简单、生产效率高、不需要后加工、产品质量稳定。
冷镦切断是指将冷镦后的产品进行切割,使其达到所需的长度和形状。
冷镦切断一般采用剪切的方式进行,剪切刀具会将冷镦后的产品切割成所需的尺寸。
冷镦切断具有高效、精确的特点,不会产生碎屑等废料。
冷镦卷曲是指将冷镦后的产品进行卷曲成所需的形状。
冷镦卷曲通常使用卷曲机进行,将产品放入卷曲机的模具中,通过压力和转动将产品卷曲成所需的形状。
冷镦卷曲的特点是:卷曲成型快速、精准度高、不会损坏产品的化学性质。
冷镦工艺技术的优势主要有以下几个方面:一是生产效率高。
冷镦工艺技术可以实现连续生产,不需要经过冷却和加热等步骤,从而提高生产效率。
二是能耗低。
冷镦工艺技术不需要进行加热处理,可以减少能源的消耗。
三是产品质量稳定。
冷镦工艺技术可以获得高精度的产品,减少产品的缺陷和变形。
四是操作简便。
冷镦工艺技术不需要复杂的设备和工艺,操作简便。
总之,冷镦工艺技术是一种高效、节能、精度高的金属加工技术。
作为金属加工的主要方法之一,冷镦工艺技术在汽车、机械制造等行业具有广泛的应用前景。
通过持续的技术创新和工艺改进,冷镦工艺技术将为各行各业的发展提供更好的支持。
球销加工工艺概述球销是机械行业中常见的一种紧固件,用于连接零部件并传递力量。
球销的制造工艺复杂,需要经过多道工序才能完成。
球销加工工艺主要包括原材料准备,冷镦成型,热处理,车削加工,抛光处理等环节。
本文将详细介绍球销的加工工艺流程及注意事项。
原材料准备球销的原材料通常为碳素钢、合金钢或不锈钢等金属材料,选择合适的原材料对球销的性能具有重要影响。
在进行球销加工前,首先需要准备好符合要求的原材料。
原材料的质量和化学成分应符合相关标准,且应具有良好的可加工性和机械性能。
冷镦成型冷镦成型是球销加工的关键环节之一,通过冷镦成型可以将原材料加工成具有一定形状和尺寸的球销。
冷镦成型的过程中,先将原材料放入冷镦机中,通过一系列的模具和凹槽,将原材料逐步挤压变形成为球形或圆柱形。
冷镦成型过程中需要控制好温度和压力,以保证球销加工的精度和表面质量。
热处理经过冷镦成型后的球销通常需要进行热处理,以改善其力学性能和耐磨性。
热处理一般包括回火、正火、淬火等工艺。
回火可以提高球销的韧性和强度,正火可以调整球销的硬度,淬火可以增加球销的耐磨性。
选择合适的热处理工艺对球销的性能表现至关重要。
车削加工经过冷镦成型和热处理的球销需要进行车削加工,以进一步提高其尺寸精度和表面质量。
在车削加工过程中,需要确定球销的几何尺寸、公差要求和表面粗糙度等参数,选择合适的车削工艺和刀具,控制好切削速度和进给速度,以确保球销的加工质量。
抛光处理最后一道工序是球销的抛光处理,通过抛光可以提高球销的表面光洁度和光泽度,使其具有更好的外观和耐腐蚀性。
抛光处理可以采用机械抛光、化学抛光或电化学抛光等方式,根据球销的材料和要求选择合适的抛光工艺,使球销的表面达到要求的光洁度和光泽度。
总结球销加工是一项复杂的工艺,需要经过多道工序才能完成。
球销的加工工艺包括原材料准备、冷镦成型、热处理、车削加工和抛光处理等环节,每个环节都对最终产品的性能具有重要影响。
通过合理控制加工工艺和注意事项,可以提高球销的质量和性能,满足不同领域的需求,为机械行业的发展做出贡献。
冷镦件工艺冷镦件工艺是一种常见的金属加工工艺,主要用于生产各种螺栓、螺钉和销轴等紧固件。
本文将介绍冷镦件工艺的基本原理、工艺流程以及其在工业生产中的应用。
一、冷镦件工艺的原理冷镦件工艺是通过在常温下将金属材料进行塑性变形,使其截面积减小,从而实现材料的延长和变细。
在冷镦件过程中,材料受到压力和剪切力的作用,使得材料发生塑性变形,最终形成所需的形状和尺寸。
1. 材料准备:选择合适的金属材料,如碳钢、合金钢等,并进行切割和清洗处理。
2. 镦头设计:根据产品的要求,设计合适的镦头形状和尺寸。
3. 镦头加工:使用加工设备对镦头进行加工,保证其尺寸和形状的精度。
4. 材料供给:将准备好的材料送入冷镦机的供给系统中。
5. 冷镦加工:通过冷镦机的压力和剪切力作用下,将材料进行冷镦加工。
6. 修整工艺:对冷镦件进行修整,以去除可能存在的毛刺和表面不平整。
7. 表面处理:根据产品要求,进行镀锌、喷涂等表面处理。
三、冷镦件工艺的优势1. 节约原材料:冷镦件工艺可以通过材料的塑性变形,最大限度地利用材料,减少废料产生。
2. 提高生产效率:冷镦件工艺可以实现连续生产,大大提高生产效率。
3. 优化产品性能:冷镦件工艺可以改善材料的内部结构,提高产品的强度和硬度。
4. 降低生产成本:相比于热镦件工艺,冷镦件工艺不需要加热和冷却设备,降低了生产成本。
四、冷镦件工艺的应用冷镦件工艺广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域的紧固件生产。
螺栓、螺钉和销轴等冷镦件产品在这些领域中起着重要的作用,用于连接和固定各种零部件。
随着工业的发展和技术的进步,冷镦件工艺的应用范围也在不断扩大。
在汽车制造中,冷镦件产品广泛应用于发动机、底盘和车身结构等部位。
螺栓和螺母是汽车中最常见的冷镦件产品,用于连接和固定各种零部件。
冷镦件工艺能够保证产品的高精度和高强度,满足汽车在行驶中的安全性要求。
在机械制造中,冷镦件产品被广泛应用于各种机械设备的组装和维修中。
冷镦工艺原理冷镦工艺是一种金属加工工艺,常用于生产螺栓、螺母、销钉、螺纹钢和汽车零部件等产品。
它通过对金属材料的冷加工,将圆形金属材料经过多道工序加工成所需的形状和规格。
该工艺具有高效、经济、环保等优点,在金属加工行业中得到广泛应用。
冷镦工艺的基本原理是利用冷镦机将金属材料在冷态下进行塑性变形,通过一系列工序将材料逐步冷加工成所需的形状。
这个过程中,工件会被插入模具中,通过外力的作用,使其产生塑性变形,最终形成所需的形状。
冷镦工艺的主要步骤包括:材料切割、预成型、镦粗、镦精、回火和清洗等。
在冷镦工艺中,材料切割是第一步,通过切割设备将金属材料切割成所需的长度。
然后,经过预成型工序,将材料的一端进行预成型,以便后续的冷镦工序顺利进行。
在冷镦工序中,首先进行的是镦粗工艺。
在这一步骤中,工件会被插入镦模中,通过冷镦机的压力和挤压作用,使材料发生塑性变形,镦出粗略的形状。
然后,进行镦精工艺,通过更加精细的冷镦工序,将材料进一步加工,使其形状更加精确。
冷镦工艺中的回火工序是为了消除材料在冷镦过程中产生的应力和硬化现象。
通过加热工件到一定温度,然后冷却,可以改善材料的机械性能和加工性能。
通过清洗工序,将工件表面的污垢和油污清除,使其达到要求的表面光洁度和质量要求。
冷镦工艺的应用范围广泛,主要用于生产各种螺栓、螺母、销钉和螺纹钢等产品。
冷镦工艺可以高效地生产出形状精确、尺寸稳定的金属零部件,具有较高的生产效率和良好的产品质量。
冷镦工艺的优点是明显的。
首先,与热镦工艺相比,冷镦工艺不需要加热设备,节约了能源和成本。
其次,冷镦工艺可以在常温下进行,减少了热镦工艺中的变形和缩水问题。
此外,冷镦工艺还可以在一台机器上完成多道工序,提高了生产效率。
然而,冷镦工艺也存在一些限制。
首先,冷镦工艺对原材料的要求较高,需要材料具有一定的塑性和可变形性。
其次,冷镦工艺的设备和模具成本较高,需要投入较大的资金。
此外,冷镦工艺的工序较多,对工人的操作技能要求较高。
汽车球头销冷挤压工艺分析与模具设计关键字:球头销|镦挤|模具设计|组合凹模|有限元模拟摘要:球头销是汽车上的重要连接零件,要求结构强度高,宜采用冷精锻成形。
采用镦挤加工方法,分析了某汽车球头销的成形工艺,对金属的塑性变形进行了合理分配,完成了加工此零件所需的三个道次工艺设计。
同时,为验证设计工艺的合理性,采用有限元模拟手段,对该球头销的镦挤成形过程进行仿真,得到了金属流动的位移场、速度场及应力—应变场。
模拟结果表明,设计的三道次镦挤工艺方案能够保证球头销的顺利成形。
1 概述球头销是汽车、拖拉机上的重要连接零件,物理、力学性能都有较高要求。
过去该零件主要采用切削加工,材料的强度、硬度都得不到保证,实际使用中经常发生零件损伤而需要不断更换的现象。
目前已普遍采用冷成形方法,即镦挤成形加工球头销,但工艺设计主要还是凭经验,加工道次的分配、模具结构设计都还存在不合理的现象,需要深入研究[1,2]。
本文以某型号汽车用球头销为例,材料20Cr,结合精密冷锻成形工艺,分析了该零件的结构特点,完成了三道次镦挤成形工艺的设计。
同时,借助有限元模拟手段,分析了该球头销镦挤工艺的成形过程。
模拟结果表明,镦挤工艺方案设计合理,能保证该零件的成形质量。
2 球头销镦挤工艺分析与模具设计2.1 零件特征分析该球头销如图1所示。
从零件图中可以看出,零件为轴对称的回转体,主要由杆部和球头两部分组成。
在结构特征上,主要包含四个重要的特征,依次是:Φ9.10 mm的底端杆部;Φ15.0 mm的中间杆部,且与底端杆部连接处为直角过渡;中间杆部一段长为6mm的六边形台阶;杆部顶端,带有2mm凸缘的球头部分。
由传统经验可知,Φ9.10 mm的杆部可采用正挤压一次成形;下端杆部与中间杆部的直角过渡,若对其一次成形,则会造成变形和应力分布的不均匀,易产生裂纹。
因此,在对该部分设计时,最好先将直角端面部位设计成锥形过渡,圆杆与六边形的衔接处采用平滑圆弧连接,分成多道次成形出直角过渡部分;对于中间杆部的六边形台阶,宜放在成形的最后一个道次加工。
汽车球头销冷挤压工艺分析与模具设计
关键字:球头销|镦挤|模具设计|组合凹模|有限元模拟
摘要:球头销是汽车上的重要连接零件,要求结构强度高,宜采用冷精锻成形。
采用镦挤加工方法,分析了某汽车球头销的成形工艺,对金属的塑性变形进行了合理分配,完成了加工此零件所需的三个道次工艺设计。
同时,为验证设计工艺的合理性,采用有限元模拟手段,对该球头销的镦挤成形过程进行仿真,得到了金属流动的位移场、速度场及应力—应变场。
模拟结果表明,设计的三道次镦挤工艺方案能够保证球头销的顺利成形。
1 概述
球头销是汽车、拖拉机上的重要连接零件,物理、力学性能都有较高要求。
过去该零件主要采用切削加工,材料的强度、硬度都得不到保证,实际使用中经常发生零件损伤而需要不断更换的现象。
目前已普遍采用冷成形方法,即镦挤成形加工球头销,但工艺设计主要还是凭经验,加工道次的分配、模具结构设计都还存在不合理的现象,需要深入研究[1,2]。
本文以某型号汽车用球头销为例,材料20Cr,结合精密冷锻成形工艺,分析了该零件的结构特点,完成了三道次镦挤成形工艺的设计。
同时,借助有限元模拟手段,分析了该球头销镦挤工艺的成形过程。
模拟结果表明,镦挤工艺方案设计合理,能保证该零件的成形质量。
2 球头销镦挤工艺分析与模具设计
2.1 零件特征分析
该球头销如图1所示。
从零件图中可以看出,零件为轴对称的回转体,主要由杆部和球头两部分组成。
在结构特征上,主要包含四个重要的特征,依次是:Φ9.10 mm的底端杆部;Φ15.0 mm的中间杆部,且与底端杆部连接处为直角过渡;中间杆部一段长为6mm的六边形台阶;杆部顶端,带有2mm凸缘的球头部分。
由传统经验可知,Φ9.10 mm的杆部可采用正挤压一次成形;下端杆部与中间杆部的直角过渡,若对其一次成形,则会造成变形和应力分布的不均匀,易产生裂纹。
因此,在对该部分设计时,最好先将直角端面部位设计成锥形过渡,圆杆与六边形的衔接处采用平滑圆弧连接,分成多道次成形出直角过渡部分;对于中间杆部的六边形台阶,宜放在成形的最后一个道次加工。
这是因为,若最初就加工出来,则也需要对后面道次的模具加工出相应的六边形台阶,这显然增加了模具制造上的工时和难度;另外,球头销的头部变形量大,不宜一道次成形,最好是能采用预成形加终成形两道次来完成[3]。
图1 汽车球头销零件图
2.2 工艺方案确定
图2 球头销镦挤加工工艺方案
根据上述零件特征分析,同时参考文献[4]的模辊锻工艺方案,拟定镦挤方案如下:采用三个加工道次,先完成杆部挤压,最后加工球头部分。
其中,第一道次正挤圆形坯料,获得Φ9.10mm的底端杆部;第二道次对球头部分进行预镦成形;最后一道次镦粗球头部分,以及中间杆部的六边形台阶。
整个加工方案,如图2所示。
图3 第二道工序模具设计总装图
第二道次的模具设计总装图,如图3所示。
零件中间杆部的高度要求为14.1 mm,而制件的中间杆部直径要求为Φ15.0 mm,这里过渡成形为Φ14.75 mm。
锥角过渡带高约为1.8 mm,再加上此道次成形出11 mm的中间杆部,这一道次实际成形的中间杆部高度约为1 2.8 mm。
由计算得出的冷镦力为1958 kN, 单位挤压力为1059 MPa,因此采用整体式凹模即可。
3 挤压成形过程有限元模拟
为验证优化分析的正确性,采用DEFORM-3D有限元模拟软件,对各个工序的挤压过程进行有限元模拟。
模拟时考虑到,模具的变形与坯料的变形相比可以忽略不计,故将模具当作刚体,不计算其变形及应力分布情况。
同时,由于球头销是回转体,为减少计算规模,模拟时取整个模型的1/6分析。
另外,由于该零件需要多道次成形,故在模拟时采用―无缝转接‖技术,将上一道次模拟得到的制件直接转换成下一道次的坯料,从而解决了三道次模拟之间的连续性问题。
3.1 第一道工序模拟
第一道次主要挤压杆部,建立的有限元模型,如图4所示,杆部正挤成形过程,如图5所示。
图4 第一道工序有限元模型型
稳态挤压时金属的等效应力、应变分布云图,如图6所示。
从图中可以看出,金属的塑性变形表现出不同时性,变形主要集中在模具锥角之间的过渡带部分。
变形区域可分为已变形区、变形区和待变形区三部分,从待变形区到变形区的等效应力逐渐增大,最大应力出现在模具的定径带处,已变形区的应力接近于零。
图5 第一道工序成形过程示意图
图6 稳态挤压时金属的等效应力、应变分布云图
3.2第二道工序模拟
该道次有限元模拟的模型,如图7所示。
从前面的分析可知,该道次主要的目的是对球头部分进行预成形。
模拟达到130步时,坯料的应力分布云图, 如图8所示。
从图中能看到,此时的变形主要集中在杆的上部。
其中,与凸模接触的端面部分应力较小,而中心部位应力较大,中心外侧的应力分布介于二者之间,整个变形区域成类似x形分布,这显然符合镦粗变形的特征。
图7 第二道工序有限元模型
图8 第130步时应力分布云图
3.3 第三道工序模拟
最后一道次的有限元模型,如图9所示。
在这一道工序中,主要进行球头销头部终成形和六边台阶部分的成形。
该道次成形过程示意图,如图10所示。
图9 第三道工序有限元模型
图10 第三道工序成形过程示意图
变形到140步和192步时的等效应变分布云图,如图11所示。
从图中能看出,第140步时,球头部分除凸缘外基本成形出来,变形还是呈镦粗的特征;第192步时,中间杆部上的直角过渡部分完成成形。
由此可见,从变形程度上,该球头销中间杆部上的直角过渡部分是最大的成形难点。
传统切削加工会导致此处的金属流线被切断,而采用镦挤加工时,较好的保证了此处纤维组织的完整性,从而提高了零件的强度。
图11 第140步和第192步时的等效应变分布云图
图12载荷-行程曲线
该道次成形时的载荷-行程曲线,如图12所示。
随着凸模不断向下运动,金属逐渐充满型腔,挤压力呈明显上升趋势。
当凸模运行到24mm处时,球头销的主要变形结束,但还存在少许成形不饱满的地方。
此时凸模继续向下运动,挤压力出现急剧上升,坯料在很高的变形力作用下充填满金属型腔,完成最后的成形。
从模拟结果来看,最后的零件成形饱满,特别是球头上的凸缘和中间杆部的六边形台阶部分都能达到零件的成形要求。
4结束语
针对球头销的结构特点,提出了先挤压杆部后镦粗头部的三道次镦挤新工艺方案,完成了成形该零件所需的工艺分析与模具设计。
采用有限元软件,模拟了该球头销的三道次镦挤成形过程。
有限元模拟验证了三道次工艺方案的合理性,同时得到了金属成形时的材料流动规律,如位移场、应力-应变场等,这为该零件的模具优化设计提供了依据。
参考文献
[1] Santosh Kumar. Shashi Kant Prasad . Feature-based design of extrusion process us ing upper-bound and finite element techniques for extrudable shapes[J]. Journal of Material s Processing Technology. 155–156 (2004) P1365–1372.
[2] 郝滨海编著.挤压模具简明设计手册[M].北京:化学工业出版社与工业装备与信息工程出版中心出版发行.2006. P35~36.
[3] 洪深泽主编.挤压工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社.1996. P 125~127.
[4] 罗晴岚.汽车球头销模锻工艺方案[J]. 汽车工艺与材料.2005.No 6. P26~28.。