正挤压外圈模具

本文主要介绍冷挤压外圈在普通冲床上进行正挤压的工艺，外圈正挤压工艺模具目前已在我公司冷挤外圈中推广应用，提高了生产效率，取得了良好的经济效益。

传统的外圈冷挤压都是采用反挤压成形工艺方法。我公司之前也一直采用反挤压成形方式，但长期以来存在在外圈外圆表面靠近底部约5?mm处经常出现折纹，不易消除，很难达到外圆实现无切削或少切削的目的。因此我公司开始进行正挤压工艺的研究，目前已经取得了很好的效果。采用正挤压成形工艺方式不但可以解决外圈表面质量的问题，而且通过模具结构设计的改进，锻件的同轴度、平面度等精度也可以得到显著的提高。

正挤压模具的结构和工作原理

如图所示的正挤压外圈模具通过其上设置的导柱和导套进行导向，其中，上模上设有与下模进行配合的压头，下模座内固定有模芯，模芯与下模之间形成形腔，模芯上套置有卸料套，下模、模芯和卸料套之间的配合精度要求较高（通常间隙值δ≤0.04mm) 。模芯设置在下模内并同时固定在下模座中，与下模一起形成一个工件成形的型腔。通过卸料套保证型腔壁厚的精度，减小了设备和导柱与导套之间产生的误差累积，使得工件的精度要求得到满足，保证了工件的同轴度≤φ0.10mm。

模芯通过模芯固定板固定在下模内。在模芯固定板上均匀分布有3根顶针，顶针顶住卸料套的下平面，顶针能推动卸料套将成形的工件顶出型腔，方便卸料。

顶针可以在模芯固定板内自由滑动，顶针的下端与大顶杆接触，大顶杆通过拉杆与上模实现同步运动。上模下行，拉杆、大顶杆、顶针和卸料套下行，压头对坯料进行挤压形成外圈，挤压完成后，上模上行时，在拉杆的作用下，大顶杆、顶针和卸料套上行并将工件顶出，完成同步卸料，节省了卸料的时间，提高了效率。

卸料套与型腔之间的配合间隙≤0.02mm，卸料套内壁与模芯之间的配合间隙≤0.02mm，压头与下模之间的配合间隙≤0.02mm。

模芯上端面的周边为圆角，圆角的半径为0.5～1mm，模芯上端面放置坯料后坯料的上平面与下模的上平面之间最小的距离为5?mm。模芯上端面周边的圆角保证在挤压时模芯不会破坏坯料的整体性，上端面离下模上平面间的距离，保证压头下行时进入到型腔后才挤压，使得坯料只能顺着下模和模芯之间的型腔往下，坯料的挤压方向和压头的运动方向相同，避免了在外圈靠近底部的位置出现折纹。

压头的周边为尖角，下模型腔的上端面为圆角。压头周边设置成尖角可以保证挤压产生的毛刺较小。

模芯、压头和导柱及导套都采用可拆卸式安装。由于多次的挤压工作，压头容易磨损，导柱和导套容易磨损，模芯也容易磨损，如果磨损加剧，会使累积误差增加，最后影响工件的精度，如果磨损超出了设定的要求就需要进行更换，因此设置成可拆卸式，方便拆装。

研究过程

1．模具结构论证

我们着重对预制坯料、模具结构、模具安装及生产操作等情况结合金属塑性成形原理和反挤压与正挤压金属流动方式进行反复研究、分析和论证，最终认为采用正挤压模具结构较为适宜。

2．设计新型正挤压模具

我们的设计思想是：将下模与模芯一起安装固定在下模座中（这是正挤压模具与反挤压模具本质区别所在），使其在工作过程中不发生相对运动，其中嵌入一个卸料套，这样使外圈同轴度的控制变得较为容易，避免了原先反挤时上模与下模分别安装在上下模座里导致成形过程中发生相对偏移的现象。

3．制作模具

由于这两个产品的内底部要求不机加工，表面粗糙度Ra≤1.6μm，完全靠锻件保证；内径要求不车加工直接磨出。为了满足客户要求，需保证内底面和内径质量的主要零件——模芯的加工精度±0.005mm，要求较高，由外协加工完成。

4．试制与改进

（1）由于将反挤压改为正挤压，改变了金属流动形式，从而有效地消除了折叠纹产生的根源，这一结果证明了我们分析、研究的方法和采取的措施是正确有效的。

（2）在下模和模芯之间装有一个可上下滑动的卸料圈，它的作用有两个：一是卸料；二是将下模与模芯的间隙限制在一个合理的范围内（通常间隙值δ≤0.04mm)，控制外圈的臂厚，从而使外圈内外径同轴度得到有效控制，可以稳定在φ0.10mm以内。

（3）在反挤压中出现的双件复压导致模具损坏的情况，在正挤压中则完全可以避免。这是因为正挤压与反挤压的挤压方式和卸料方式不一样所致,如此也为实现自动送料创造了条件。此后采用自动送料，生产效率提高了20%以上。

（4）新型正挤压模具的下模内腔由原来反挤压模具的三档简化为二档或直通式，大大降低了模具加工难度，模具材料节省1/3，因此制造成本可节约30%以上。

（5）产品质量稳定。

结语

外圈正挤压工艺模具目前已在我公司冷挤压外圈中推广应用，实际生产验证能有效地消除外圈外圆表面的折叠纹，并使外圈内外径同轴度从φ0.20mm稳定提高至φ0.10mm以内；正挤压模具的下模结构大为简化，模具制作成本可节约30%以上；由于在正挤压模具上生产可以排除双件复压问题,从而顺利实现自动送料，生产效率提高了20%，取得了较好的经济效益。