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空心铝铆钉广泛应用于抽芯铆钉之上,近年来市场对这一产品的需求量日益剧增。国内某厂人员在国际市场上考察后发现,瑞士近年来推出的一种多功能抽芯铆钉在国际市场上很抢手,该产品技术含量高,生产难度大,但利润极高。加之,国内目前仍无此产品问世,因此该厂委托本文作者开发研制该产品,制订冷挤压工艺方案,进行模具设计、制造、调试及试生产。考虑到试生产造价问题,上述所有工作均围绕着小冲床进行。
: k: m$ w" p9 J- U+ x% ^5 X# | 二、空心铝铆钉冷挤压工艺方案的制订; B! O" K! ~* V* \* m4 a
图1为对国外的空心铝铆钉实测所得的零件图。由图可看出,该空心铝铆钉比一般的空心铝铆钉头部形状复杂且尺寸大。图1中宽度为7.5mm,高度为2.0mm的两平面是用来夹持铝铆钉使其旋转的,中间φ3mm的孔是用来安装抽芯零件的。该零件采用防锈铝LF5作为材料。
0 [" t9 I t$ e5 K) }9 b 图1空心铝铆钉零件图
) W+ b! ^/ b1 t- M+ d4 S 1.冷挤压毛坯类型的确定
! G$ W+ B6 ]8 D8 p" r, v 因为铝铆钉为标准件,且为大批量生产,要求制造成本低,因此,所用原料的成本不能太高。而市场上空心小尺寸铝管材极少,故采用实心铝棒材作为冷挤压的原料。& W4 N7 Y6 H0 W+ J& t6 m
2.试生产冷挤设备的选择+ w- E4 m6 F1 E
冷挤压所用的设备主要是冷镦自动机和机械压力机两种类型。
! W1 A* b) a) l0 K 冷镦自动机广泛用于如螺栓、螺母、铆钉及销钉等标准件的大批量生产,其生产率很高,生产成本低,但设备投资太大,不太适应小批量生产,并且产品的尺寸精度不如机械压力机上冷挤压的产品尺寸精度高。同时,冷镦自动机不太适合带有复杂顶料机构的反挤压成形,因此,空心铝铆钉?φ3mm的孔不易成形。
$ e# |+ t6 Q: ?$ w/ Z* ? 机械压力机特别是小吨位的机械压力机设备本身造价低,其上所用模具造价不高,调试方便。加之该产品又为试生产,市场销售情况不明,试制费用有限,因此决定采用小机械压力机作为开发研制的设备。
& Q: Z: {5 E. g& d( B& H 3.冷挤压件图的制定2 d- Y% M$ ?+ N9 }1 W1 G: O% N. P
经大量分析计算,得到如图2所示的冷挤压件图。空心铆钉头部中间的SR3的球窝在镦头时完成,SR3球窝有利于镦头时材料沿径向的流动,得到比不镦球窝更好的充填模具型腔的性能。因此,在进行空心铝铆钉镦头时,应同时将中心的SR3的球窝镦锻出来。 7 n5 L! e8 ~( ^# Z
图2空心铆钉冷挤压件图
& G. _' j: |+ U% o0 c 中间所留1.0mm的连皮,目的是为了避免镦头时难变形区也参与变形,导致冷挤力的剧烈增加。在冷挤压结束后,这部分连皮可用车削钻孔或在冲床上冲压切掉。
* Y: F& F. N7 g [: @ 4.冷挤压工艺方案的制订
{6 c" d5 Q+ R4 }$ a$ U 经大量分析计算,得到了如图3所示的冷挤压工艺方案,现对各道工序做一简单分析计算。
# }8 p9 i h; N9 W 图3空心铝铆钉冷挤压工艺方案
: y5 C6 z: F1 j" g. E; l$ t (a)下料(b)反挤(c)镦头
/ j6 D* z) f/ Z! z7 p; j 为了能顺利将坯料放入模具孔之内,每道工序中毛坯和模具之间的间隙均取0.1mm。因为下料后还需反挤和镦头两道工序才能完成该件的冷挤压,因此,图3中下料工序中毛坯的直径应取为4.8mm,反挤后坯料的外径应取为4.9mm。而一般铝材厂没有外径为φ4.8mm的规格,因此,应通过在拉拔机上获得外径为φ4.8mm的铝材。
( d! U0 `8 P$ V, U, @' R1 @) l- E 下好料的毛坯接着要进行退火软化,消除其内部的应力,降低其硬度。在该件的冷挤压中,作者发现LF5防锈铝的软化处理效果的好坏对以后的成形质量影响特别大。如果按文献[1]中推荐的在360°~400℃保温5h,然后炉冷的方法进行退火软化,软化效果不好,在最后一道镦头时,在φ10外径处有微裂纹存在,经对软化后的毛坯进行金相组织分析表明,材料内仍存在较多的织构组织。这是由于铝材本身的织构现象较严重,加之在下料前,又将φ5mm的线材拉拔到φ4.8mm,更使织构现象严重。经反复试验发现,需要将温度进一步提高到390~410℃,保温时间延长到6h,然后随炉冷却到室温,此时的金相组织表明,织构现象得到良好的改善,这样,在最后一道镦头时,再也没有发现φ10mm的外径处出现微裂纹。 |
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