电动工具电锤的偏心轴温挤压工艺及磨具设计.doc

《电动工具电锤的偏心轴温挤压工艺及磨具设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、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

2、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工艺方案分析即：下料---镦粗---退火---表面处理---润滑---冷挤压预成形---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

3、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。

4、(3)选择的润滑剂能达到最小摩擦因数，不因高温或低于其使用温度而失效。(4)选择在金属材料成形后能强化和不改变其组织结构的温度范围。图40Cr的温度－强度曲线随着温度的升高，塑性指标上升，但存在两个“低谷”，分别在600℃和800℃。600℃即为40Cr的“蓝脆”温度，在800℃出现的金属塑性下降的现象，称为“蓝脆”。钢的挤压温度因在红脆温度以下，蓝脆温度以上。为满足挤压时对钢塑性的要求，在温挤压高强度的材料时往往选择在钢的相变温度进行挤压。在相变区挤压，即铁-碳平衡相图Ac1与Ac3线之间挤压。此时，很多高强度钢及合金在相变区内正处

5、于珠光体向奥氏体转变，塑性好，变形抗力小，有利于挤压成形。温挤压时，10、15、20、35、40、45、50号钢和40Cr、45Cr、30CrMnSi、12CrNi3等碳钢和低合金结构钢，在机械压力机上温挤时，为650℃～800℃；在液压机上温挤时，为500℃～800℃。40Cr的温塑性变形温度通常在600℃～800℃之间，高于800℃时工件的氧化变得剧烈，低于600℃时工件的变形抗力迅速增大。由于工件的变形程度较大，故将温挤压温度定在750℃，在这温度下40Cr的变形抗力为常温下的15％，氧化极微。考虑到加热温度的波动，最终将始锻温

6、度定为750℃±20℃。由于温挤压坯料加热时不得不出现严重的氧和脱碳现象，对炉温控制的准确性要求高，故尽可能采用电加热方法，如感应加热和电阻炉加热等。火焰加热仅限于煤气或天然气加热，一般情况不采用煤或油加热。加热装置采用2500Hz、100kw的中频感应加热炉。6温挤压成形在冷挤压基础上将零件头部的小凸杆和凸轮温挤压成形，如下图所示：图成形件图7车加工塑性成形后，由于挤压机械加工精度及零件尺寸公差无法达到图纸要求，部分尺寸需要进行切削加工至零件尺寸。8温挤压成形变形程度成形件具体尺寸如上所示。由于温挤压时温度达到750℃，预成形件由于

7、热胀冷缩体积会有所增大，现定坯料膨胀率为1％，则尺寸相应增大。Φ28→Φ28.3mm；Φ8.5→Φ8.59mm。εA=×100％≈90.8％由于40Cr在700℃的极限断面收缩率不得大于84％。随着温度的升高，极限断面收缩率呈线增大，显然在750℃时断面收缩率为90.8％是可行的。因此，成形件可以一次挤压成形。9温挤压力计算温挤压力的计算也采用图算法，参见文献[4]P1124。根据断面收缩率εA＝90.8％，挤压温度750℃，查图（文献[4]P1124图12-14）得40Cr的凸模单位挤压力p约为1700MPa。实际挤压力：F=pA…

8、……………………………………………………………………（3.4）式中，A是指凸模面积。A＝凸轮面积－×8.592＝897.94mm2∴温挤压力F=pA=1700×897.94=1526.5KN10成形挤压设备选择根据温挤压