衔铁连续冷挤压模具失效分析及工艺改进

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1、精密成形工程第2卷第5期JOuRNALOFNETSHAPEF0RMINGENGINEERING2010年9月衔铁连续冷挤压模具失效分析及工艺改进吴金平，伍权。张祥林(1．贵州师范大学，贵阳550014；2．华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：通过对衔铁连续冷挤压工艺进行试验，对挤压过程中模具失效进行了分析，并提出了合理的工艺改进，对薄壁、非对称零件连续冷挤压工艺设计及试验有参考作用。关键词：衔铁；连续挤压；模具失效；工艺改进中图分类号：TG376．3；TG375．41文献标识码：A文章编号：1674—6

2、457(2010)05—0010—03FailureAnalysisofDieandProcessImprovementforSuccessiveColdExtrusionofArmaturePartVL，Jin—ping“，WUQuan～，ZHANGXiang—lin(1．GuizhouNormalUniversity，Ouiyang550014，China；2．StateKeyLaboratoryofMaterialsProcessandDie&MouldTechnology，HuazhongUniversityofSciencea

3、ndTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Experimentforsuccessivecoldextrusionofarmatureparthasbeendone．Failureofdieisanalysed，andprocessimprovementissuggested．Itcanprovidereferenceforprocessdesignandexperimentofsuccessivecoldextrusionforthinandasymmetricshapedworkpiece．Ke

4、ywords：armaturepart；coldextrusion；diefailure；processimprovement衔铁是某型号电磁继电器中的一个关键零件，料、弯曲、铣、磨、钻孔等工序，工艺繁杂，生产效率它的形状和表面精度直接影响继电器的工作性能，低，成本高，很难满足企业现代化生产的需求，迫切如图1所示。该零件的传统加工工艺方法包括落需要一种新的加工工艺，在保证零件质量的前提下，提高生产效率和降低生产成本。衔铁是一种薄壁、壁厚不均、非对称零件。对于这种零件的挤压，模具型腔非常复杂，金属在型腔中的变形极不均匀，挤出件常有钮拧现象

5、。目前国内外还没有关于非对称薄壁钢铁零件挤压成形工艺的成熟理论，文献[1]在构造出坯料和成形零件的有限元模型的基础上，利用DEFORM一3D软件对其进行图1衔铁零件有限元分析，得到了最优模角和最佳工作带长度，优Fig．1Armaturepart化型腔结构，并进行了实验研究，获得单坯料挤压的合格零件。收稿日期：201O一05—13作者简介：昊金平(1969)，男，苗族，贵州惠水人，硕士，副教授，主要研究方向为金属成形理论与工艺。第2卷第5期吴金平等：衔铁连续冷挤压模具失效分析及工艺改进衔铁的单坯料挤压存在许多不足，首先，需要挤115OkN

6、左右。放入第2块坯料进行挤压时，挤压一件顶出一件，生产效率低；其次，凹模型腔锥形部力急剧上升，达到1600kN左右时凹模对角纵向开分的金属不能成形，被作为废料切除掉，材料利用率裂，如图3所示。拆开模具，发现凹模的容料腔和锥低；更主要的一点，由于衔铁挤压凹模型腔复杂，需形过度部分还有横向裂纹，如图4所示。要很大顶件力，导致卸料杆极易失效，正常生产以难实现。为了提高挤压效率和材料的利用效率，在文献[1]工作的基础上，尝试将单坯料挤压改为多件连续挤压，从挤压过程中发现了许多问题，主要是挤压过程中的凹模失效。文中在对衔铁连续挤压工艺过程进行分析

7、的基础上，提出了合理的改进方案。图3凹模纵向破裂衔铁连续挤压工艺Fig．3Vertiea1brokendie由于衔铁冷挤压变形力比较大，凹模承受了较大的单位压力，同时凹模的弹性变形较大，须采用预应力结构三层组合凹模，以提高凹模的承载能力和减小弹性变形，同时对凹模纵向剖分，既可以方便凹模内表面研磨抛光，又可以释放角部应力，防止模具开裂，如图2所示。网4凹模的横向裂纹Fig．4Atransversecrackindie2模具失效原因分析2．1坯料图2纵向剖分的一半凹模1)坯料硬度。对未经挤压的毛坯进行测试，硬Fig．2Verticaldis

8、sectionofdie度为HB68，一般完全软化退化的纯铁硬度可降低到HB63。正常情况下单块坯料挤压力为1070kN凸凹模材料选用Cr12M0V，抗拉强度为245左右，此次第1块坯料挤压力达到1150k