渐开线花键冷挤压成形模具设计与制造.doc

渐开线花键冷挤压成形模具设计与制造机械设计制造及其口动化专业XXX［摘要］以微车半轴花键零件为例，将渐开线花键传统的切削加工工艺改变成 冷挤压成形工艺，实现高效率加工，改善花键轴制件质量应用冷锻技术对渐开 线花键冷挤压成形工艺进行理论分析，设计制造挤压纽合模具，并进行优化设计, 获得了准确的花键齿形和较好的表而质量通过对花键轴零件的模具设计，我认 为花键轴冷挤压虽然制造工艺简单，但对模具设计耍求严格，特别是模具材料的 选择及入模角对模具寿命和制件质量有很大影响凹模采用两层组合凹模设计， 使凹模具有足够的强度，从而提高了模具的性能［关键词］渐开线花键；冷挤床成形；组合凹模；优化设计Forming Die Design and Manufacture of Involute Spline inCold ExtrusionMechanical Design,Manufacturing and Automaction Major xxxAbstract: To take micro-car axle spline parts for an example, the machining technology of the axle spline was changed from the traditional technology into the cold extrusion process, for achieving higher efficiency of work process and improving the quality of the spline shaft part. Theoretically analyse involute spline cold extrusion process by using the technology of the cold extrusion, design and manufacture of combined extrusion die, and make optimization design of the die to obtain the accurate of the spline tooth and better quality of the surface. By designing the mold of the spline shaft part, I think although manufacturing proess of the spline shaft part is simple, the die design required critically.especially the choice of the molds materials and the comer of the mold to the mokTs life and the quality of the work has a great influence. Using the combined die of double layers to design the die, make the die have sufficient strength and increase the performance of the mold.Key words： Involute spline ; The forming of the cold extrusion; The Combined Die of Double layers ; Optimal design目录1. 绪论 31.1冷挤压概述 31.2冷挤压技术的现状和发展趋势 31.3课题的H的和意义 51.4本课题的主要研究内容 51 • 5小结 62. 渐开线花键冷挤压模具设计 62. 1冷挤压成形工艺概述 62. 2冷挤压工艺中的重要工艺参数 82.3冷挤压的失效形式 92.4花键成形工艺方案的确定 101. 5毛坯的尺寸计算 112.6冷挤压力的计算及挤压设备的选择 142. 渐开线花键冷挤压模具的结构设计 153.1模具材料的选用 153. 2模具工作部分的设计 153.2. 1凸模的设计与计算 151. 2.凹模的设计与计算 163.2.3凹模的优化设计 183. 2. 4 Deform 的优化分析 193. 3花键冷挤成形模具结构及工作原理 203.4模具的校核 213.5模具的3D建模 213.6小结 234. 花键成形模具的制造 234. 1 模具制造的基本耍求 234.2花键轴的机械加工 244.3模具的装配 274.4 小结 28参考文献 30致谢 311-绪论1.1冷挤压概述冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，比较多的应 用于中小型锻件规模化生产中。

与常规模锻工艺技术相比，可以节材30%~50%, 节能40%〜80%,血且能够提高锻件质量和改善作业环境二战后，冷挤压技术 在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用， 而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现，更拓展了其发展空间口 本80年代自称，其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件，有30%〜40%是采 用冷锻工艺生产的，近年来生产的新型轿车则每车平均使用42kg的冷锻件美 国等国家的轿车生产中，每车平均使用40kg的冷锻件随着科技的进步和汽车 摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷锻生产工艺技术已逐渐 成为中小锻件精化生产的发展方向1.2冷挤压技术的现状和发展趋势1.2.1冷挤压技术的发展过程1935年，德国开发成功钢材的磷化处理工艺，为钢制零件的冷挤压成形创 造了条件，并于1955年开始将冷挤压技术用于汽车锻件的生产60年代，曰本 汽车工业的成长，为冷挤压技术的发展创造了有利的条件从冷挤压设备上看， 自从1933年，H本会田株式会社生产了日本第一台2000knpk型精压机（肘杆式 压力机）以來，到H前为止，已生产了2000多台pk系列圧力机。

随着汽车工业 的发展，对高精度压力机的要求愈加迫切，会EQ株式会社又研制成功了各种锻造 压力机从冷挤压产品上看，H本70年代成功冷挤压启动离合器齿轮、传动轴 花键、交流发电机磁极铁芯80年代，又成功冷挤大型高精度等速圆球外座圈、 内座圈、十字轴、汽车差速器伞齿轮等高精零件，为□本汽车的高性能化和降低 生产成本做出了很大贡献日本冷挤压技术已经成为“净形”或者“近似净形” 加工技术，在世界上处于领先地位，它带给日本汽车零件锻造企业很高的利润， 为口本机械制造业做出了很大贡献我国的冷挤压技术与日本的起步吋间相肖70年代，我国曾在自行车、汽 车电器等批量生产的产品中，推广过冷挤床生产工艺技术，也开发成功了启动齿 轮的挤压成形，并投入批量生产但由于未从根本上解决工艺、设备、材料、模 具、润滑、自动化装置以及毛坯料的原始尺寸、原始状态、后处理等一系列技术 问题，因而，未得到较大发展80年代，随着家电和汽车摩托车工业的迅速发 展，对冷挤压工艺设备及生产技术的引进、消化、吸收，科研人员通过生产实践 攻克了冷挤压技术的不少难题，与此同时，冷锻设备也有了较大发展国内涌现 了天津自行车飞轮厂、信阳内燃机配件厂、株洲火花塞厂、大连洗衣机厂、青岛 手表厂、江苏大丰自行车飞轮厂、天津汽车锻造厂、南京曲轴连杆厂、上海汽车 电器厂、重庆转向器厂等具有代表性的厂家，在冷挤压技术应用方而卓有成效， 其中有些厂还从德国、口本引进了冷挤压压力机。

H前，我国已能用冷挤压工艺生产表壳、自行车飞轮、中轴、精锻齿轮、汽 车用等速万向节、内燃机用火花塞与活塞销、汽车挺杆、照相机零件、汽车启动 器定向套筒、启动齿轮等，且已达到国外同等水平但除大丰、信阳等几个专业 厂可组织批量生产外，其他厂点规模仍较小，不易发挥冷挤压的优势1.2.2冷挤压技术的发展趋势：[1] 随着能源危机的日趋严重，人们对环境质量将更加关注，加之市场竞争日益 加剧，促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展因此，用挤压成 形等工艺手段所生产的精化锻件的产量，在市场竞争中将得到较大的发展[2] 汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对锻件的尺寸精度、重量精度及 力学性能等都提出了较高的要求如轿车发动机用连杆锻件除对大小头之间的误 差有要求外，对每件的重量误差也要求不大于8新产品的高要求，将促进精化 生产工艺的发展[3] 专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势在法国，以 挤压成形工艺生产锻件的专业厂家，199广1994年全员劳动生产率，即每人生产 挤压件的产量及产值，均高于一般生产模锻件或者自由锻件的厂家以1994年 为例，专业厂家挤压件人均产量为51024kg,创产值775688法郎。

而同期一般性 生产模锻件的厂家，其人均产量仅为39344kg,产值592384法郎，仅相当于挤床 件专业生产厂家的77. 1%和76. 37%自由锻件生产厂与之相比则更低[4] 挤压专机将成为一种发展趋势随着中小型锻件的精化生产发展及冷挤压、 温挤压工艺的推广应用，多工位冷挤床床力机、精压机及针对某种锻件血设计制 造的专机，将会得到大力发展1.3课题的目的和意义花健轴在汽车摩托车等行走机械中的应用非常普遥，其成形方法H前主要有 锐削加工、搓挤成形加工、冷打成形加工、冷挤压成形加工等几种工艺”“其 中铳削加工法的材料利用率和生产效率都很低，加工质量不稳定，表面质量也不 好;搓挤与冷打成形工艺，虽然生效率较前者有所提高，但加工精度还是不高， 分齿精度也不好调整，H前采用先进的冷挤压成形技术，精度可达到7级;其优 点是十分明显的29)冷挤压的优点：(1).节约原材料冷挤压加工是利用金属的塑性变形制成 所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料的利用率冷挤压材料的 利用率一般可达到80%以上2).提高劳动生产率用冷挤压工艺代替切削加工 制造机械零件，能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。

3).制件可获得 理想的表面粗糙度和尺寸精度冷挤床零件的精度可达TT7〜TT8级，表面粗糙度 可达RaO. 2^1.6o因此，用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求 特别高Z处进行精磨4).提高零件的力学性能冷挤压后金属的冷加工硬化, 以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度远高于原材料的强度 此外，合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度因此，某些 原需热处理强化的零件用冷挤压工艺后可省去热处理工艺，有些零件原需用强度 较高的钢材制造，用冷挤压工艺后就可用强度较低的钢材代替5).可加工形 状复杂、难以切削加工的零件如异形截面、复杂的内腔、内齿及表面看不见的 内槽等6).降低零件成本由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、 减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点，从而使零件成木 大大降低，等等1.4本课题的主要研究内容微车花键轴零件，过去多数采用切削加工方法得到，其牛产工艺较复杂，成 本较高，效率较低，质量也不易保证当采用冷挤压成形工艺后，该件制造工艺 简单，生产率提高了约2 0倍以上，并且实现了少废料加工，节约了原材料，制 件质量也得到明显改进。

本研究工作主要有以下内容：制定花键轴冷挤压件图冷挤压件图是根据零件图制订的它是编制工 艺、设计模具、检验冷挤压件形状、尺寸的重要依据工艺分析在冷挤压生产中，往往由于变形工序设计不妥，使挤压件成 形吋产生各种缺陷，如表面折叠、表面折缝、表面裂纹、缩孔、内部裂缝、纵向 弯曲等因此，只有预先了。