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1、 冷辗毛坯、模具及工艺参数设计一、 冷辗毛坯的参数设计：冷辗毛坯的尺寸及重量决定了冷辗件的尺寸及散差是否合乎图纸要求，毛坯的尺寸设计是否合理决定冷辗件最终能否完全辗扩成型，而毛坯重量的微小变化就能引起冷辗件尺寸上的较大改变，因而控制毛坯的单重是降低冷辗件散差的关键因素。1. 设计依据：1) 冷辗前后毛坯体积（重量）不变。2) V回转体=F截面积D形心园2. 设计过程：1) 计算冷辗件单重：根据用户提供的冷辗件（或自行设计的冷辗件）尺寸，利用计算程序（按程序运行后的汉语提示输入数据）计算冷辗件单重。设计时尺寸的选取应以平均尺寸为准。2) 确定辗扩比：辗扩比K是辗压前毛坯壁厚与辗压后工件壁厚之比，
2、考虑到计算方便，实际设计中取：K=d/do 式中 d冷辗件内径 do毛坯内径一般辗扩比取值范围为K=1.3-1.8。在辗扩比的选取上，内外圈有所不同。对于外圈，由于沟道成型方向与芯辊运动方向相同，在沟道成型过程中，金属即向挡边处流动，挡边容易成型，因而不需要特别大的辗扩比，高度较小的套圈可选在1.45-1.5之间，而高度较大的套圈可选在1.55-1.70之间 ，考虑节材因素应尽可能取偏大值，但生产效率会有所降低。对于内圈，由于沟道成型方向与芯辊运动方向相反，挡边不易成型，故应选较大的辗扩比，但是对于内径较小的内圈毛坯，由于考虑内圈芯辊强度问题，芯辊外径尺寸不能太小，因而辗扩比又不能大。为解决这
3、一矛盾，对内径较小的内圈毛坯，采取毛坯上挖浅沟的办法，以缩短沟道成型过程，从而利于挡边的成型。辗扩比大时沟浅些，小时沟深些（K 在1.3-1.5）之间。只有综合考虑冷辗件尺寸、模具尺寸、成型完全、节材、生产效率等因素，才能正确地选择辗扩比。3) 根据选定的辗扩比，计算出毛坯的内径，do=d/K；4) 确定毛坯宽度：B毛坯=B冷辗- 外圈：=0.1-0.2; 内圈：=0.2-0.35) 按程序提示输入相应的数据，计算毛坯尺寸及重量，所得值经园整后加上适当的公差，一般：外径公差为0.03 ; 内径公差为0.05; 宽度公差为0.02；沟径公差0.05。单重公差视毛坯大小而定。3. 计算公式：冷辗件
4、重量：Q=V =7.8克/厘米3冷辗件体积：V=/4(DW2-dN2)B-VX冷辗件虚体积：VX=VW+VN+Vg冷辗件外园角体积：VW=/6rm2(2.575DW-1.15 rm)冷辗件内园角体积：VN=/6rm2(2.575dN+1.15 rm)沟道体积：Vg=FRdRSFR=1/2(LRg-bR(Rg-tR)bR=2L=0.01745Rg=2arcsin(bR/2Rg)外圈：dRS=dgm-2(Rg-ys)内圈：dRS=dgm+2(Rg-ys)ys= bR3/(12FR)4. 代号含义： rm冷辗件装配园角轴向与径向尺寸的平均值 tR冷辗件平均沟深 bR冷辗件沟宽 冷辗件沟宽对应的中心角
5、 L冷辗件沟宽对应的弧长 FR冷辗件沟截面积 ys冷辗件沟截面积形心坐标 dRS 冷辗件沟截面积形心直径 DW冷辗件外径平均值 dN冷辗件内径平均值 dgm冷辗件沟径平均值 Rg冷辗件沟R平均值 B冷辗件宽度平均值 二、 冷辗模具结构设计：1. 辗轮、芯辊直径设计：首先根据毛坯的内径及芯辊强度确定芯辊的直径，然后根据闭合中心距要求计算辗轮直径。公式如下： 1/2DM+1/2dm+M=AoDM辗轮直径dm芯辊直径 M 辗轮与芯辊闭合间隙，一般取0.3-0.8mm Ao闭合中心距，60及70（50mm主轴）机床取值为106-113mm，140机床取值为150-165mm。70A取值117125；7
6、0A取值115125，最大许用辗轮直径218mm，通常外圈尽量大至217，内圈取218，不宜太小。*160模具有关情况补充ZP160冷辗机常用模具相关尺寸1. 闭合中心距（辗轮与芯辊闭合后，辗轮中心与芯辊中心的间距）机床最小闭合中心距：145mm，实际使用最小闭合中心距150mm；最大闭合中心距165mm2. 辗轮直径最大许用辗轮直径290mm（不得与辗轮座、圆度辊转臂干涉，并应有必要间隙）。3. 芯辊直径最小许用芯辊直径28mm。4. 模具直径确定原则1）芯辊直径由辗扩比与毛坯内径确定，直径宜大不宜小；2）芯辊直径确定后，力争按最大闭合中心距确定辗轮直径，但辗轮直径不得超过290mm，并尽量
7、选用280mm标准直径，以便生产组织；3）辗轮最小直径应保证闭合中心距大于150mm，极端情况下允许略有减小；4）一般情况下，新制辗轮应留有20mm的修整量，以满足至少3次修整。以下情况辗轮直径还允许进一步减小：l 可满足最小闭合中心距的要求；l 辗轮有足够的淬透深度；l 可接受较低的辗轮线速度。辗轮外径辗轮宽度芯辊直径槽宽闭合中心距最大最小最大最小5）在特殊情况下，如加工极大或极小套圈时，为满足相关位置要求，则应优先调整辗轮直径，芯辊直径则仅作微量调整。必要时要牺牲辗轮的修整量，也就意味着辗轮的全寿命有所降低。 考虑辗轮磨损修复问题，辗轮直径应尽可能大些。2. 槽深分配问题：选最小坯料的壁厚
8、分配槽深。由于辗轮在辗扩成型过程中起主导作用，故其槽深应大于坯料壁厚的一半以上，尽可能加大外圈辗轮槽深可避免冷辗件端面起毛刺。而芯辊的槽深应大于等于工件园角尺寸。内圈芯辊的沟深应尽可能小于等于芯辊槽深，以便芯辊外园车、磨加工。对沟深过大的可以例外。 tM+tm+M=SomintM 辗轮槽深tm芯辊槽深Somin工件最小壁厚尺寸3. 脱模角的问题： 脱模角可选2.5o-5o，脱模角越大，越易成型，但端面斜度过大，磨削量过大。而斜度过小，金属流动性差，不易成型且模具易粘料。4. 槽宽的问题： 槽宽的选择应考虑冷辗件的最小高度及脱模回弹量。 B=Bo-B-B B辗轮槽宽最小值 Bo冷辗件最小宽度 B
9、脱模回弹量，一般在0.02-0.05mm。 B模具的弹性变形，一般在0.02mm。一般芯辊的槽宽应比辗轮的槽宽大0.08-0.18mm。对内圈芯辊应选上限，利于调整锥度。但还应考虑毛坯的高度，相差过大易造成外径尺寸偏差及端面不平。 模具的其他相关尺寸可由计算得出。5. 沟深及沟R问题： 整径将改变沟深及沟R的大小，且整径方式不同，对其产生的影响也不同。一般，整径后的沟R变大0.03-0.06mm.三、 整径模具结构设计： 整径模具结构设计应考虑整径方式的不同、整径量的大小、回弹量的大小、工件的高度、模具的定位方式机床行程等因素的影响。1. 整径模工作带尺寸设计： 外圈整外径：凹模工作带直径D=
10、冷辗件设计外径D1-回弹量整径量=0.30-0.40mm时，回弹量=0.13-0.15mm。外圈整内径：凸模工作带直径D=冷辗件设计内径d1+回弹量整径量=0.30-0.40mm时，回弹量=0.18-0.22mm。内圈整内径：凸模工作带直径=冷辗件设计内径+回弹量 整径量=0.20-0.40mm时，回弹量=0.12-0.18mm。整径工作带长度B应根据工件高度及直径大小来确定，小工件可短些，大工件可长些。一般取值在5-10mm。整径冲头的常用尺寸:RID60型采用的内用整径冲头推荐尺寸: L=50 A=30 B=10 外用整径冲头推荐尺寸: L=55 A=30 B=10整径冲头定径带起点至连接
11、体基准面的距离为140210,推荐值160180ZN70型整径冲头定径带起点至连接体基准面的距离为120165,推荐值140150.2. 导入角a2与脱模角a1设计：考虑模具受力大小导入角取30-10，脱模角可取略大些，取10-20。3. 模具定位方式选择：活塞杆上的螺纹定位方式最大的弊端是影响模具与活塞杆的同轴度和模具与工件端面的垂直度。其结果是整径后的工件锥度变差，解决的方法是在整径机上加装冲头导向机构。四、 其他工艺问题：1. 模具材料的选择：冷辗模具：辗轮可选W6Mo5Cr4V2(或Cr12MoV)，HRc60-62；芯辊可选W6Mo5Cr4V2或65Nb, HRc59-61;其中最小
12、直径小于14mm的芯辊宜采用韧性较好的合金工具钢，如LD、65Nb或SKH51，比较合适的硬度为HRc5860。如采用Cr12MoV，则硬度应进一步下调到HRc5659。整径模具：YG8或Cr12MoV表面涂TiC。2. 模具热处理工艺要求：热处理质量好坏直接影响模具寿命，热处理过程中应严格控制加热温度范围、保温时间和冷却速度，回火应符合有关技术规范。小直径芯辊可在第一次回火后，抽样粗磨外径检查硬度，再根据实际硬度适当调整二次回火温度。3. 模具表面处理工艺：冷辗模具可在表面做离子渗氮，以达到表面硬度高，抗咬合性能好，心部强度好的目的。整径模具YG8可做表面复合抛光处理，以提高表面光洁度，从而提高模具的寿命。4. 毛坯硬度的选择：毛坯的合理硬度应在HRB88-92。5. 润滑油的选择：可以用一般的机油做冷却润滑，但最理想则应选择含极压添加剂的油或乳化液，如T321极压添加剂及类似牌号。6. 热处理涨大量的选择：热处理涨大量参考值：外径1.0-1.6；内径为：0.6-1.2。6
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