(5)可获得尺寸精度较高及表面质量较优的零件。成形的冷挤压件的尺寸精度通常能达到IT8-IT9,表面粗糙度能达到(0。08~0。16)μm。在冷挤压过程中,金属表面在高压力下成形表面,所以冷挤压零件表面粗糙度较小,表面强度相对较高。
(6)减少工序,缩短生产周期。冷挤压能够成形零件的大部分结构,能以更少的工序获得零件,减少了生产所需的时间。
在大量的生产实践中,冷挤压相对于其他制造工艺来说,虽然体现出很多的优点,但还是不能避免产生一些问题。冷挤压工艺的缺点如下所述[2]:
(1)变形抗力高。冷挤压,材料的变形抗力高,如钢冷挤压的变形抗力,通常可达2000MPa。只有优化更好的模具钢材料、结构和加工制造工艺才能承受这样的超高压力。
(2)模具寿命短。一般冷挤压模具零件都承受着较大的单位压力作用,甚至达到3000MPa左右,导致模具极易损坏。即使采用了很多有效的措施来优化模具钢材料和模具结构等方面,但相对于冲压模具来说,其使用寿命还是偏低。据统计,冷挤压凸凹模的平均寿命大致为2。5万件左右,而冲裁的模具寿命一般可达到10万件以上。
(3)对毛坯的要求较高。冷挤压的毛坯不像其他加工方法,不仅要有更为精确的形状和尺寸,还要在加工之前对毛坯进行前处理,包括软化处理和表面润滑处理。
(4)对冷挤压设备要求较高。冷挤压过程中,冷挤压设备应有较大的强度,还要有较好的刚度。此外,冷挤压设备还应该具备良好的精度和值得信任的保险装置来保证操作者的安全。
1。3 冷挤压技术面临的问题及发展方向
最近一段时间,我国冷挤压技术取得了较快的发展。机械制造行业的部分企业已经开始用冷挤压技术制造枝芽类、阶梯轴类、盘形类、凸缘类、锥形类、套筒类等零件。但对于大部分带凸缘空心零件的应用较少,就拿本次设计的锁盖零件来说,其依旧是靠传统的切削加工来成形,所耗工时较长,成本也高。特别是零件上的12个梯形凹槽,切削起来极其困难,还费时费力。而利用冷挤压技术的优势可以快速的成形出达到使用要求的锁盖零件。
不过由于挤压成形工艺特点,在生产过程中也有许多需要克服的难点。要求模具要有较高的强度。对于被挤压的金属材料要求有较高的塑性及低的屈服极限和冷硬性。在冷挤压之前毛坯一般需要经过软化处理及表面润滑处理,冷挤压之后,工件还需消除内应力才能使用;目前常用于冷挤压的材料有:有色金属,低碳钢,低合金钢,不锈钢,钛和钛合金等。除此之外在冷挤压过程中工件经常会出现各种缺陷从而导致零件无法达到实际要求,如表面折叠、表面折缝、缩孔和裂纹等[3]。
目前国内企业在面临这些问题时大多采用试错法,也就是完全凭工程师经验进行大量的实际试验,这种方法的弊端在于对工程师经验依赖性大,经验又难以快速进行有效地积累和传承,通过多次的实际试验使得产品的生产周期长,成本增加,质量不高。因此相关企业需要一种有效地工具来面临挑战,专业金属成形工艺数值模拟工具DEFORM便可以为这些难题提供相应的解决方案[3]。对于目前的技术条件,冷挤压大致有以下几个方向可以继续发展研究[4]:
(1)在冷挤压实际生产中引入一些先进的智能化、敏捷化和数字化等现代技术,使两者融合在一起取长补短。
(2)降低冷挤压的成形要求,使其能广泛应用于小批量生产。
(3)在合理的许用范围内增加每一冷挤压过程的变形量。