材科专业活塞销课程设计汇总(共21页).doc

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专业课程设计任务书
学生姓名：
1活塞销冷挤压模具工作条件及性能要求

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冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。活塞的工作条件十分恶劣。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。它要承受高温（最高达2500℃以上）、高压（大气压力的40～60倍）、高速（12～20 m/s）、周期性冲击及化学腐蚀。例如一个直径90 mm的活塞，大约要承受3吨的压力，可见活塞确实是重担在肩。为了减轻重量和惯性力，活塞一般用铝合金铸造，有些赛车的活塞采用锻造，结实耐用。


(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；
(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；
(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；
(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；
(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；
(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；
(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保
证模板具有较高的强度和刚度。
冷挤压模具的技术性能要求
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(1)对模具要求高。冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的应力常达2000MPa～2500MPa。 
(2)需要大吨位的压力机。由于冷挤压时毛坯的变形抗力大，需用数百吨甚至几千吨的压力机。  
(3)毛坯在挤压前需进行表面处理。   
(4)不宜用于高强度材料加工。  
典型的冷挤压模具由以下几部分组成：
工作部分 如凸模、凹模、顶出杆等；
传力部分 如上、下压力垫板；
顶出部分 如顶杆、反拉杆、顶板等；
卸料部分 如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；
导向部分 如导柱，导套、导板、导筒等；
紧固部分 如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。
下图为实心件正挤压

图1 典型冷挤压模具

冷挤压时，模具型腔中单位挤压力可高达2000～2500MPa，还要经受着极高的摩擦阻力和温度变化，因此冷挤压模具的工作条件是十分恶劣的。合理的选择冷挤压模具的材料比起其他模具显得更为重要。

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(1)必须具有高强度和高硬度，这样在挤压中可以避免工作零件本身的塑性变形、破坏和磨损。
(2)应具有相当高的韧性，可以避免由于冲击、偏心载荷，疲劳应力集中而引起的折断和开裂破坏。
(3)必须具有较高的耐磨性，使模具具有较高的使用寿命，以保证挤压件的