接插件挤压成形机挤压模具的结构分析
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1目录第 1 章 绪论 31.1 挤压成形技术的发展与现状 .31.2 问题的提出 .61.3 零件技术的要求 .7第 2 章 接插件挤压成形机整体机构设计 7第 3 章 送料装置的设计计算 7第 4 章 挤压模具的设计 74.1 零件挤压工艺分析 74.1.1 零件工艺方案 .74.1.2 挤压成形工艺参数的确定 .84.2 模具的结构的确定 94.3 模具工作尺寸的计算 104.3.1 凸模的工作尺寸的计算 .104.3.2 凹模的工作尺寸的计算 114.4 模具的结构尺寸 114.4.1 凸模的结构尺寸 .114.4.2 凹模的结构尺寸 .124.4.3 内凸轮的结构尺寸 .124.4.4 外凸轮的结构尺寸 .134.5 模具结构分析 144.5.1 模具材料的选择 .1424.5.2 模具材料的一般性能要求 .144.5.3 模具选材的一般原则 .174.5.4 模具选材的具体考虑因素 .184.6 送料、挤压及切断过程的协调设计 215 切断机构的设计与计算 23致 谢 24参考文献 24附图3接插件挤压成形机挤压模具的结构分析摘要 这篇论文着重从选择模具材料的性能要求、一般原则和选材时应考虑的因素等几方面来确定模具材料选择的正确性和分析模具的工作原理等来分析模具的结构。关键词 接插件 模具结构 模具材料 结构分析Connectors extrusion machine mold structure analysisAbstract This paper emphatically from the performance requirements of selecting mould material, the general principles and the factors to be considered when select material aspects to confirm the correctness of the mould material selection and working principle of mould etc to analyze the structure of mould.Keywords connectors mould structure, mould material structure analysis第 1 章 绪论1.1 挤压成形技术的发展与现状挤压是对放在容器内的金属坯料施加外力,使之从特定的模孔中流出,获得所需端面形状和尺寸的一种塑性加工方法。约在 1797 年,英国人布拉曼(S.Braman)设计了世界上第一台用于铅挤压的机械式挤压机,并 获得了专利。1820 年英国人托马斯(B.Thomas)首先设计制造了液压式铅管挤压机,这台挤压机具有现在管材挤压机的基本组4成部分(包括:挤压筒、可更换挤压模、装有垫片的挤压轴和通过螺纹连接在轴上的随动挤压针),从而使管材挤压得到了较快的发展。著名的 Tresca 屈服准则就是法国人 Tresca 在 1864 年通过铅管的挤压实验建立起来的。1870 年,英国人 Haines 发明了铅管反向挤压法,即挤压筒的一端封闭,将挤压模固定在空心挤压轴上实现挤压。1879 年法国的 Borel、德国的 Wesslau 先后开发了铅 包覆电缆生产工业,成为世界上采用挤压法制备复合材料的历史开端。1893 年,英国人J.Robertson 发明了静液挤压法,但当时没有发现这种方法有何工业应用价值,直到 20 世纪 50 年代(1955)才开始得以实用化。1894 年英国人 G.A.Dick 设计了第一台可挤压熔点和硬度较高的黄铜及其他铜合金的挤压机,其操作原理与现代的挤压机基本相同。1903 年和 1906年美国人 G.W.Lee 申请并公布了铝、黄铜的冷挤压专利。1910 年出现了铝菜挤压机,1923 年 Duraaluminum 最先报道了采用复合坯料成形包覆材料的方法。1927 年出现了可移动挤压筒,并采用了电感应加热技术。1930 年欧洲出现了钢的热挤压,但由于当时采用油脂、石墨等作润滑剂,其润滑性能差,存在挤压制品缺陷多、工模具寿命短等致命的弱点。钢的挤压真正得到较大发展并被用于工业生产,是在1942 年发明了玻璃润滑剂之后。1941 年美国人 H.H.Stout 报道了铜粉未直接挤压的实验结果。1965 年,德国人 R.Schnerder 发表了等温挤压实验研究结果,英国的 J.M.Sabroff 等人申请并公布了半连续静液挤压专利。1971 年英国人 D,Green 申请了 Conform 连续挤压专利以后,挤压生产的连续化受到极大重视,于 20 世纪 80 年代初实现了5工业化应用。挤压技术的前期发展过程是从软金属到硬金属,从手工到机械化、半连续化, 进一步发展到连续化的过程。而从 20 世纪 50 年代后期至20 世纪 80 年代初期,欧美、日本等先进国家对建筑、运输、电力、电子电器用铝合金挤压型材需要量的急剧增长,近 20 年来高速发展的工业技术对挤压制品断面形状复杂化、尺寸大范围化(向小型化与大型化两个方向发展)与高精度化、性能均匀化等的要求,以及厂家对高效率化生产和高剩余价值产品的追求,促进了挤压技术的迅猛发展,具体表现为:(1)小断面超精密型材与大型或超大型型材的挤压、等温挤压、水封 挤压、冷却模挤压、高速 挤压等正向 挤压技术的发展与进步;(2)反向挤压 、静液挤压技术应用范围的扩 大;(3)以 Conform 为代表的连续挤压技术的实用化;(4)各种特殊挤压技术,如粉末挤压,以铝包钢线和低温超电导材料为代表的层状复合材料挤压技术的广泛应用;(5)半固态金属挤压、多坯料挤压等新方法的开发研究等。从应用范围看,从大尺寸金属铸锭的热挤压开坯至小型精密零件的冷挤压成形,从以粉末、颗粒料 为原料的直接挤压成形到金属间化合物、超导材料等难加工材料的挤压加工,现代挤压技术得到了极为广泛的开发与应用。根据挤压筒内金属的应力应变状态、挤压方向、润滑状态、挤压温度、挤压 速度、工模具的种类或结构、坯料的形状或数目、制品的形状或数目等的不同,挤压的分类方法也不同。目前,工业上广泛应用的几种主要挤压方法,即正向挤压法、反向挤压法、侧向挤压法、玻璃6润滑剂压法、静液挤压法、连续挤压法。1.2 问题的提出近年来,随着计算机、通信信息产业的迅猛发展,国内外市声场对接插件的需求猛增。插接件零件(图 1)一般为方形件,材料为黄铜(ZHMn58-2-2) 或紫铜(T2 Y),具有优良的导电导热性,塑性很好,但切削加工图 1 接插件零件性不十分理想。零件的长度规格一般为 10mm-25mm,两端头均倒角(便于安装和使用),而原材料的长度为 4m-5m。中小企业的传统加工工艺方法为铣削加工,按照零件长度规格要求,采用专用夹具,用成形铣刀加工接插件的两端头倒角,然后切断(一般为手工切断),再打磨去毛刺。该加工方法效率低,工人劳动强度大,原材料损耗较大,产品质量不稳定,难以实现大批量自动化生产需要。采用国外(日本)进口的自动化加工设备,效率高,产品质量稳定,但投资太大(每台售价 3-4 万美元),且投资成本回收周期长,效益低。针对这种情况,研发自动化程度较高的接插件加工设备,采用冷挤压技术制造加工接插件零件,实现送料、 挤压成形、切断的 连续自动完成,确保成品零件的设计质量,大大提高了生产效率,节约了原材料,提高了零件的端头硬度和强度。71.3 零件技术的要求零件材料:黄铜(ZHMn58-2-2)或紫铜(T2-Y)硬度: HRC200mm) 的材料费为模具总费 用的 50%,小型模具的材料费不超过总成本的 5%10%。(b)模具的形状形状简单、公差要求不严的,可选不易变形的高磨性材料,因为其冷加工成本低。对形状复杂模具,应选淬透性好的材料,采用缓冷淬火剂以免变形开裂,同时还应选易加工材料。(c)模具的不同组件、不同部位模具组成主要可分成工作零件与辅助零件。前者直接与加工材料接触。前者直接与加工材料接触,要求材料性能比后者高。实际上凹模、凸模的不同邵位要求性能又有很大差别,其工作部位(型面或刃部)和非工作部位(模体)工作条件不一样,工作部位的硬度、耐磨性、抗热性等要求更高,非工作部位可适当降低,但要保证一定强韧性,有时可采用表面强化或组合、镶嵌结构,应区别对待。采用不同热处理,不同材料以达到不同性能。对于模具的辅助零件,包括坚固件、导向零件等。它们一般可按通常的结构零件的要求来选材,在强韧性方面要求高一些,在局部位置要求耐磨(例如导 柱、定位套的表面)。e.模具的制造工 艺因素应考虑制造时所采用的热加工(锻、铸、焊)和冷加工(切削、抛光、21研磨)的不同加工方法和工艺,选择适当的材料与其相适应,满足工艺性能的要求,还应考虑工厂现有的设备及技术水平,对手与与机制不同方法制造模具,选材应有所区别,手工制模具时成本高,应尽量选较好的材料。f.模具的设计因素根据具体情况可考虑采用:(a)不同模具采用不同结构材料对大型、复杂模具可应用组合或镶嵌结构,在刃部、型面部分或某些经受强烈磨损、冲击或高温的部位采用贵重的高性能材料,其他的模体部分,性能要求不太高,可采用较低级材料或一般材料。(b)低 级材料 强化处理应用低价材料,用表面强化方法在型面或局部进行离子渗入、堆焊、气相沉积及其他涂覆处理以获得高性能的表层。根据以上所述,对要求具有弹 性、 耐高温类金属端子,可选用QSn 6.5 一 0.1 青铜类材料。 对有特殊要求,或对可靠性要求高的接插件,可选用复合材料,以满足其综合性能。4.6 送料、挤压及切断过程的协调设计为了确保挤压成形机的送料机构、挤压成形与切断机构之间工作的有机协调,避免送料与挤压成形、成形与切断、切断与送料之间干涉,在整个系统的设计中,关键是如何分配与送料机构、切断机构的工作行程之间的分配关系。如下图所示:22内凸轮角度分配图中,A-C、 B-D 分别代表两对外凸轮的工作位置,m、n 分别表示内凸轮的两凸台,内凸台沿逆时针方向转动。当凸台 m 转到 1 处,凸台 n 在 4 处挤压外凸轮 B-D,从而推动凸模完成一次 B-D 方向的成形挤压;当凸台 m 转到 2 处,凸台 n 在 5 处时,凸台 m 在 2 处挤压外凸轮 A-C,从而推动凸模完成一次 A-C 向的成形挤压;当凸台 m 转到 3 处,凸台 n 在 6 处时,凸台 m 和 n 都推出挤压状态,处于空挡状态;此时,A-C、 B-D 向的凸模都处在松开挤压阶段,直到凸台 m 转到 4 处为止。这段时间称为间歇时间,其所对应的中心角为间歇时间23角。这样,内凸轮每转一周,两凸台 m 和 n 就会推动两对凸模完成 4次挤压,完成一个零件的端头倒角挤压成形。由于在模具机构设计中,已拟定内凸轮的凸台宽度所对应的中心角为 15,同时综合考虑内凸轮和外凸轮在挤压成形时的进入和退出、挤压与送料和切断时间之间避免发生干涉,既要让挤压成形充分实现,又要给送料与切断留出最大的间歇时间,因此,在设计和试验中确定内凸轮的两凸台 m、n 之间的中心角为 110,最大间歇时间角为 55。依据以上的设计与分配原则,如果将送料机构的自动送料时间和切断机构完成切断的时间,都考虑在间歇时间内完成,并以此来考虑和设计送料机构和切断机构的工作行程分配,完全可以保证挤压成形与送料、切断之间各机构动作的相互衔接与协调,从而实现连续自动工作的要求。第 5 章 切断机构的设计与计算这部分内容有小组中的其他成员专门负责设计,故不再赘述。24 致 谢在毕业设计中 A 老师经常组织开会,在了解我们设计进度的同时,也给我们在设计中存在的问题予以细心的讲解和指导。在此,感谢 AA 在设计中给予的指导以及小组中其他成员给予的帮助。参考文献1蒋志强,丁玉成,等. 接插件冷挤压成形模具的研制与设计.锻压技术, 2002(6): 28-32.2蒋志强,冯锡兰等.DC-2 型接插件挤压成形机的研制J.锻压机械,2002(1):12-153.王孝培主编.冲压手册.北京:机械出版社,19904.王景荣主编.冲压工艺学.北京:机械工业出版社,19965.丁聚松主编.冷冲模设计.北京:机械出版社,20006程培源主编.模具寿命与材料.北京机械工业出版社,1999.525- 配套讲稿:
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