DOI:10.16316/j.issn.1672-0121.2004.04.015
塑性加工技术
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!!!
文章编号：
（4’’2 ）
-+543’-4’23’’))3’6
厚壁管件开式冷挤压成型的实验研究
黎文峰，林永南，张振纯
（福建工程学院，
福建 福州 6)’’-2 ）
摘要：
以在专用双向开式冷挤压自动液压机上冷锻汽车转 向 横 拉 杆 为 例 ，
阐明了厚壁管件开式冷挤压
工艺参数选定原则与多种规格管件的通用模具设计方法。本项技术已在生产实际中应用多年，
完全取代了
旧的热锻工艺，
工艺稳定，
设备可靠。
关键词：
机械制造；
开式冷挤压；
厚壁管；
工艺参数；
模具
中图分类号：
%Z65+0&
文献标识码：
[
汽车转向横拉杆
@
其余结构与尺寸均相同。
图 - 为 汽 车 转 向 横 拉 杆 的 锻 件 简 图 ， 长 度 !Y
-4)’MM*-2’’MM。各种规格的拉杆除长度不同外，
!
工艺方案与工艺参数的选定
图 4 为汽车转向横拉杆两步成形过程简图。经
实验研究结果表明，汽车转向横拉杆开式冷挤压的
收稿日期：4’’63-434+
作 者 简 介 ：黎 文 峰（-&543 ），男 ，讲 师 ，硕 士 在 读 ，从 事 锻 压 工 艺 与 模
具设计
工艺方案与工艺参数，
可按以下原则选定。
!A@
工艺方案的选定
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生产实践表明，采用温锻制坯与冷挤压相结合
于装配；
的成形工艺，生产启动主动齿轮精锻件，是一种优
机械加工余量少，
显著
$ 冷挤压件的外表光洁，
质、
高效、
经济、
适用的精密成形工艺。
它具有如下优
减少后续机加工工作量，
生产周期短，
生产效率高；
势：
工艺流程短，
可进行大批量生
% 工序安排合理，
! 材料利用率达到 &’( 左右；
产，
应是摩托车行业首选生产工艺。
" 由于合理分配了变形程度，使温锻和冷挤压
参考文献
的模具寿命大幅度地 提 高 ；
其 中 温 锻 模 具（凹 模 ）
寿
.-/
杨长顺，编著 0 冷挤压工艺实践 0 北京：国防工业出版社 1-&,23’)0
命达到 )’’’*+’’’ 件 ，
而 冷 挤 压 模 具（凸 模 ）
寿命达
.4/
何成宏，译 0 热锻件冷挤压化的实例 0 国外锻压，
-&5+1（- ）0
到 ,’’’*-’’’’ 件；
.6/
柴家品 0 导向筒冷挤压工艺的探讨 0 模具通讯，
-&,41（6 ）0
.2/
伍太宾 1 等 0 超高强度钢制壳体冷 7 温成形 技 术 研 究 0 南 京 8 第 一 届
轮廓清晰、
表面光
# 冷挤压的内齿轮齿形饱满、
洁、
尺寸精度高，
且无锥度，
因此，
无需机加工就可用
全国精密锻造学术研讨会论文集，
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锻压装备与制造技术
!""# 年 第 # 期
· )) ·
塑性加工技术
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各工步变形程度 ! *、
!5
!$&
由于第一工步坯料的硬化较小，单位挤压力较
低 ，因 此 ，取 ! * !! 5；根 据 式（* ）选 定 ! * ’*(, ，
! 5’
"*’54--，
"5’5736--。
63*1, 。可算出，
工步尺寸的选定
!$#
由图 5 可见，主要的工步尺寸参数为过度锥斜
度 " 与轴向伸长量 # *，
# 5。
!$#$%
过度锥斜度
实验表明，
" 角是影响单位挤压力的主要因素。
" 角 的 可 行 范 围 一 般 可 选 定 为 780*(8 ， 则 有 ! -./’
*(,0*1, 。
根据管件的结构设计要求，在满足上述原则的
前提下，
选定两工步的斜度均为 "’78。
!$#$!
轴向伸长量
由于厚壁管件无芯棒开式挤压时，轴向伸长与
壁厚增厚并存，
因此，
不能用体积不变推算这两个参
数。定量计算轴向伸长量
（或壁厚增厚量）
还无准确
工艺类型
!$%$%
厚壁管件开式冷挤压可分为有芯棒与无芯棒两
方法，
这 里 暂 用 工 艺 实 验 方 法（略 ）确 定 ，选 定 # * ’
种工艺类型。
有芯棒时可限定成形后的内径，
模具结
**31--，
# 5’9--。
构较复杂，
用于要求壁厚不变或减薄的工件。
无芯棒
!$’
成形力
时，
管坯在成形过程中不仅有轴向伸长，
而且壁厚将
设管坯镦粗失稳
（即单位挤压力 ’ 变形材料的流
增厚，
但模具结构简单，
可用于冷挤允许壁厚增厚的
动极限）
时的镦粗力为 # 镦 ，
总挤压力为 # 挤 ，
为保证
工件。
根据转向横拉杆的技术要求，
选用了无芯棒开
工艺可行，
则有：
由 式 （5 ） 可 算 出 ， 挤 压 设 备 的 吨 位 应 大 于
工艺润滑剂
!$%$!
（5 ）
# 挤 :# 镦
式冷挤压。
由于开式冷挤压的单位挤压力与真实变形程度
通常取为 51(;< 。
*51;< ，
远小于一般正、
反挤压，
因 此&既 可 采 用 磷 皂 化 润 滑
也可以采用水剂石墨润滑。当在多工位压力机上进
&
行多工步连续开式挤压时，
为防止表面润滑层脱落，
&$%
挤压模总成及模具参数的设计
模具总成布局
汽车转向横拉杆在单工位专用双向开式挤压液
仍应采用磷皂化润滑法；而在单工位压力机上进行
单工步挤压时，
可采用水剂石墨润滑法。
由于汽车转
其通用模具总成的安装布局，
压自动机 =*> 上挤压时，
向横拉杆选用单工位自动液压机，
因此，
选定水剂石
如图 ? 所示。总成由以下 7 个主要部分构成。
墨润滑剂，
其优点是无污染，
成本低廉。
!$!
工步次数 !
开式挤压的变形程度一般用下式表示：
! ’ "()"* +*((,
"(
式中：
——
"(—挤压前毛坯直径；
——
"*—挤压后工件直径。
实验研究结果表明 & 采用水剂石墨润滑的条件
下，厚壁管件无芯棒开式冷挤压的最大允许变形程
度为：
&$!
! -./’*(,0*1,
（* ）
但是，
由图 * 可以算出，
变形段的总变形程度为
!
总
因此，
需用两工步成形，
选定 !’5 。
’*234,!! -./，
· 12 ·
通用挤压模
通用挤压模由模块、
垫板、
长度调整环与模套等
主要件构成。在挤压不同长度规格的转向横拉杆时，
只需更换相应的长度调整环与模套即可。图 7 为第
锻压装备与制造技术
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!""# 年 第 # 期
塑性加工技术
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!!!
一、
第二工步的模块结构简图。
模块的主要结构参数
保证管件不变形段的
是入模斜角 ! 与工作带长度 ! 。入模斜角应 与 工 作
弯曲变形在弹性变形
的过度锥斜度相同。如上文所述，
选定 !CV!WVDX。
范围内的前提下，
尽量
取大值。这里取单边间
隙为 BQ@II\BQAII。
坯料的轴向最终
位置由左、
右小顶杆间
的距离控制。
ABC
限程块
限程块用于加工不同规格的拉杆。限程块长度
尺寸应根据管件变形段的长度选定。本文介绍的汽
实验结果表明，工作带长度对挤压力的影响甚
微，
在工程计算中可忽略不计。但是，
工作带长度不
车转向横拉杆两端 变 形 段 的 长 度 相 等 ，
因此，
左、
右
限程块的长度相等。
同时，
对挤出段的弯曲变形程度影响很大。因此，
为
当两端的模具先后压紧限程块时，工作缸内液
了保证挤出段的形位公差，推荐工作带长度应大于
压升高，压力继电器动作，控制左右两模具同时回
或近似工作带的直径：
图中，
!CV@YII，
!WVWWII。
程。
挤压不同规格的拉杆，
左右两模具的工作行程都
另外，
为保证模具的通用性，
两工步的模块厚度
应是相同的。
应相等，
均为 ZBII。
ABA
#
顶杆
（C ）厚壁管件无芯棒开式冷挤压的工艺方案选
小顶杆固定于大顶杆上，可根据长度规格的要
求进行更换，
如图 A 所示。
为防止连接螺纹因受力而
结论
定原则与工艺参数选定原则正确、
适用。
损坏，
螺纹段与大顶杆的内螺纹间无配合。
小顶杆长
（W ）双向开式冷挤压通用模具设计方法与水剂
度的选定，
应保证管件成形后，
管件的两端面与顶杆
石墨润滑方法，同样适用于实心阶梯轴件的双向开
，
以保
端 面 之 间 应 留 有 一 定 间 隙（图 W 中 " C、
" W、
" @）
式挤压。
多年来，
水剂石墨润滑剂在厚壁管件无芯棒
证已成形的管件靠自重下落。
开式冷挤压中的应用技术，已成功地在生产汽车转
向横拉杆、
汽车半轴套管等厚壁管件中应用。
冷挤压工艺稳定，
与原热锻工艺相比较，
具
（@ ）
有节能、
高效、
无工业污染等优点。并且模具结构简
单、
成形力很低，
投资小，
经济效益高。
参考文献
]C^
AB#
黎文峰，林永南 Q 特长轴线回转体件双向开式冷挤压自动液压机
的研究 Q 福建高级工业专门学校学报 QWBBC ，
CY（C ）：WBLWCQ
夹块
由固定夹块与活动夹块两部分组成，夹块孔与
间隙值在
坯料之间应留有一定的间隙，
如图 [ 所示。
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锻压装备与制造技术
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