CN111112364A - 一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺 - Google Patents

一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，首先进行正挤压，通过正挤压将坯料下端的锥角挤出，并校正坯料位置，使坯料均匀分布在凹模内；然后利用直径依次变小的凸模进行多次反挤压，在最终使挤压件上沿轴线形成壁厚逐渐增加且壁厚差较小的深孔；其中，多次反挤压时，后次挤压的挤压孔径小于前次挤压的挤压孔径。本发明通过多道次阶梯式增加挤压件深孔加工余量的方式，实现挤压件外壁只需增加预定的加工余量，内侧深孔的加工余量逐级增加的方式，不仅可以减小挤压件壁厚差和加工余量，还大大提高了模具寿命和产品合格率。

Description

一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺
技术领域
本发明涉及热挤压成形技术领域，特别是涉及一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺。
背景技术
目前，深孔类挤压件(以弹体为典型挤压件)的挤压技术存在两个普遍困难：模具寿命低和挤压件壁厚差大。这两个困难一直没有得到妥善解决，通常生产几十件，就要停产检差挤压凸模的状况，考虑是否需要维修或者更换。挤压出的挤压件壁厚差很大，而且随着挤压凸模使用次数的增加，壁厚差还要逐渐增大，所以很多生产厂家为了保证成品率，不得不加大挤压件余量。最终导致产品合格率低，加工余量大，模具维修更换成本很高的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，采用多道次挤压深孔，各道次挤压凸模直径逐渐减小方式，可以有效地降低挤压件壁厚差，提高挤压件精度。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，首先进行正挤压，通过正挤压将坯料下端的锥角挤出，并校正坯料位置，使坯料均匀分布在凹模内；然后利用直径依次变小的凸模进行多次反挤压，最终使挤压件上沿轴线形成壁厚逐渐增加且壁厚差较小的深孔；
其中，多次反挤压时，后次挤压的挤压孔径小于前次挤压的挤压孔径。
优选的，所述后次挤压的挤压孔径小于前次挤压的挤压孔径1-2mm。
优选的，所述弹体类深孔挤压件的内孔底端锥度部分长度随着每次挤压孔径的减小逐渐减小。
进一步，采用三次反挤压工艺时，其中一次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000021
一次反挤压孔深为A1，A1＝Y0+Y1，Y0为一次反挤压凸模有效工作长度的圆柱长度，Y1为一次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；二次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000026
挤压孔深为A2，A2＝Y0’+Y1+Y2，第二次反挤压孔深为Y2，Y0’为二次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；三次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000022
挤压孔深为A3，A3＝Y0”+Y1+Y2+Y3，第三次反挤压孔深为Y3，Y0”表示二次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；其中，挤压孔径
Figure BDA0002335224110000023
依次减小；三次反挤压孔深Y0+Y1、Y2、Y3的关系为Y2最大，Y3最小。
其中，
Figure BDA0002335224110000024
Figure BDA0002335224110000025
α表示反挤压凸模的效工作长度的圆柱与锥形部间的夹角。
本发明通过多道次阶梯式增加挤压件内孔加工余量的方式，实现挤压件外壁只需增加预定(如1-2mm)的加工余量，内侧深孔的加工余量逐级增加的方式，不仅可以减小挤压件壁厚差和加工余量，还大大提高了模具寿命和产品合格率。
本发明特别适用于挤压件内孔深径比大于7的挤压件，比如孔径50mm，孔深350mm以上挤压件；在挤压时，要根据挤压孔的深径比决定挤压道次，每次挤压量200mm左右为宜，且挤压量随着挤压道次的增加逐渐减小。
附图说明
图1是弹体反挤压工艺的流程图；
图2所示为多工位凸模的尺寸示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，步骤是，首先对坯料进行正挤压，通过正挤压将坯料下端的锥角挤出，并校正坯料位置，使坯料均匀分布在凹模内；通过多次反挤压达到挤压件深孔成形的目的，每增加一道次挤压凸模直径都减小1-2mm，可以有效排除上一次挤压对下一次反挤压的影响，可以消除由于上一次挤压的偏斜造成的侧向力，还可以减小拔模力。
假设弹体深孔挤压为三次反挤压工艺，一次反挤压凸模强度最高，挤压一定深度的定位孔，为下一次挤压精确定位。用强度适中的二次反挤压凸模来完成较长的挤压行程。用强度最弱的三次反挤压凸模来完成最后一次的较小行程的挤压，且同时增加了加工余量。
反挤压深孔时，挤压越深，孔越容易偏斜，壁厚差增大。所以每挤压一次，挤压件内孔的加工余量增加0.5-1mm，即使反挤压冲头由于加工精度或受力等原因产生了变形倾斜，也可以通过增加余量来满足加工要求。
挤压件孔越深，凸模越长，凸模越长强度越低，越容易产生较大的壁厚差，但通过减小凸模的直径，减小挤压量，即缓解了冲头的受力情况，又增加了加工余量，有效规避了壁厚差超差的风险。
图1所示为弹体反挤压工艺的流程图，其中自左向向的加工步骤分别为坯料加热，正挤压，一次反挤压二次反挤压，三次反挤压。
其中，挤压件坯料加热的步骤，坯料根据挤压件体积计算得出，将坯料加热至1180±20℃(此温度适用于一般刚材)，经过除磷机或其他方式去掉氧化皮，放入凹模中，开始进入挤压流程。首先正挤压，正挤压将坯料下端的锥角挤出，并校正坯料的位置精度，使坯料均匀分布在凹模内。然后，一次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000041
挤压孔深为A1，A1＝Y0+Y1为一次挤压孔深；二次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000042
挤压孔深为A2，A2＝Y0’+Y1+Y2，二次挤压孔深为Y2；三次反挤压，挤压孔径为
Figure BDA0002335224110000043
挤压孔深为A3，A3＝Y0”+Y1+Y2+Y3，三次挤压孔深为Y3；三次反挤压的孔径
Figure BDA0002335224110000044
随着挤压次数的增加逐渐变小。
具体的，量化关系为
Figure BDA0002335224110000045
三次反挤压孔深Y0+Y1、Y2、Y3的关系为Y2最大，Y3最小，
量化关系为1.5(Y0+Y1)＝Y2＝2Y3，
深孔底端锥度部分长度Y0、Y0’、Y0”随着每次挤压孔径的减小逐渐减小。
量化关系为
Figure BDA0002335224110000046
α表示反挤压凸模的效工作长度的圆柱与锥形部间的夹角，
请参阅图1所示，正挤压工序完成后，使挤压件充满凹模型腔。一次反挤压凸模的直径
Figure BDA00023352241100000410
挤压行程为Z1，凸模有效工作长度为Y0+Y1。一次反挤压凸模直径最大，总长度最短。一次挤压凸模比其他两道次强度高，可以很好地抵抗反挤压时受到的不均匀的侧向力。从而保证第一次反挤压孔的位置精度，为后续挤压提供很好的导向作用。
二次反挤压凸模的直径
Figure BDA00023352241100000411
比
Figure BDA00023352241100000412
挤压行程为Z2，有效工作长度为Y2。二次反挤压凸模直径比一次反挤压凸模小，总长度介于其它2个凸模中间。首先，它的凸模直径比一次反挤压凸模小，避让了一次反挤压壁厚差及边缘温降对二次反挤压的影响。其次，此凸模总长度在3个凸模里居中，凸模强度居中。在一次反挤压锥形导向的条件下，可以分配较大的工作行程。
三次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000047
比
Figure BDA0002335224110000048
小2～4mm，比
Figure BDA0002335224110000049
小1～2mm，挤压行程为Z3，有效工作长度为Y3。三次反挤压凸模总长度最长，直径最小，相对强度最低，很容易受力偏移，所以必须减小有效工作长度Y3。这时一次挤压的锥度经过二次挤压之后可能已经出现偏斜，所以减小了三次反挤压凸模的有效挤压行程，降低了凸模受力偏移的概率，且加工余量比一、二次反挤压增加了1～2mm，保证在三次反挤压时壁厚差增大的情况下，挤压件产品也能有足够的加工余量。
图2所示为加工上述的深孔的多工位凸模的尺寸示意图，其中，自左到右依次为正挤压凸模、一次反挤压凸模、二次反挤压凸模、三次反挤压凸模，共有三个反挤压凸模。
示例1：
假设要加工的弹体内孔
Figure BDA0002335224110000051
孔深500mm，挤压件内孔加工余量单边1mm，三次反挤压。
Figure BDA0002335224110000052
Y0+Y1＝140mm，Y2＝240mm，Y3＝120mm。
将坯料加热至1180±20℃，经过除磷机或其他方式去掉氧化皮，放入凹模中，开始进入挤压流程。
请参考图1-2所示，正挤压工序完成后，使挤压件充满凹模型腔，一次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000053
有效工作长度为140mm，一次反挤压部分内孔单边加工余量1mm。二次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000054
有效工作长度为240mm，二次反挤压部分内孔单边加工余量2mm，三次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000055
有效工作长度为120mm，三次反挤压部分内孔单边加工余量3mm。
示例2：
假设弹体内孔
Figure BDA0002335224110000056
孔深800mm，挤压件内孔加工余量单边1mm，用5次反挤压。
Figure BDA0002335224110000057
Y0+Y1＝120mm，Y2＝260mm，Y3＝220mm、Y4＝120mm，Y5＝80mm。将坯料加热至1180±20℃，经过除磷机或其他方式去掉氧化皮，放入凹模中，开始进入挤压流程。
请参考图1-2所示，正挤压工序完成后，使挤压件充满凹模型腔，一次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000061
有效工作长度为120mm，一次反挤压部分内孔单边加工余量1mm。二次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000062
有效工作长度为260mm，二次反挤压部分内孔单边加工余量2mm。三次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000063
有效工作长度为220mm，三次反挤压部分内孔单边加工余量3mm。四次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000064
有效工作长度为120mm，三次反挤压部分内孔单边加工余量4mm。五次反挤压凸模的直径
Figure BDA0002335224110000065
有效工作长度为80mm，三次反挤压部分内孔单边加工余量5mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，包括步骤：
首先进行正挤压，通过正挤压将坯料下端的锥角挤出，并校正坯料位置，使坯料均匀分布在凹模内；然后利用直径依次变小的凸模进行多次反挤压，最终使挤压件上沿轴线形成壁厚逐渐增加且壁厚差较小的深孔；
其中，多次反挤压时，后次挤压的挤压孔径小于前次挤压的挤压孔径。
2.根据权利要求1所述适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，所述后次挤压的挤压孔径小于前次挤压的挤压孔径1-2mm。
3.根据权利要求1所述适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，所述弹体类深孔挤压件的内孔底端锥度部分长度随着每次挤压孔径的减小逐渐减小。
4.根据权利要求1所述适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，所述弹体类深孔挤压件的内孔加工余量，随着孔深的增加而增加，容许的壁厚差随着孔深的增加而增加。
5.根据权利要求1所述适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，采用三次反挤压工艺时，其中一次反挤压，挤压孔径为
Figure RE-FDA0002407117130000012
一次反挤压孔深为A1，A1＝Y0+Y1，Y0为一次反挤压凸模有效工作长度的圆柱长度，Y1为一次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；二次反挤压，挤压孔径为
Figure RE-FDA0002407117130000013
挤压孔深为A2，A2＝Y0’+Y1+Y2，第二次反挤压孔深为Y2，Y0’为二次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；三次反挤压，挤压孔径为
Figure RE-FDA0002407117130000014
挤压孔深为A3，A3＝Y0”+Y1+Y2+Y3，第三次反挤压孔深为Y3，Y0”表示二次反挤压凸模有效工作长度的锥形部长度；其中，挤压孔径
Figure RE-FDA0002407117130000011
依次减小；三次反挤压孔深Y0+Y1、Y2、Y3的关系为Y2最大，Y3最小。
6.根据权利要求4所述适用于弹体类深孔挤压件的阶梯式深孔挤压工艺，其特征在于，
Figure FDA0002335224100000021
1.5(Y0+Y1)＝Y2＝2Y3；
Figure FDA0002335224100000022
α表示反挤压凸模的效工作长度的圆柱与锥形部间的夹角。
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