千斤顶油缸冷挤压工艺及模具

洛阳工学院学报千斤顶油缸冷挤压工艺及模具王志东，沙方岭，陈新波，朱止芳（新乡内燃机厂，河南新乡453002）挤压成形工艺参数的确定及模具结构设计上，采取了相应的措施：合理确定坯料形状尺寸及中间工序；采用二工位冷挤压（光）通用模架、组合凹模、组合凸模、窝式顶出器的设计等。降低了模具成本，节约了原材料、提高了零件质量及生产率，经济效益明显。该工艺及模具设计可作为千斤顶行业及其它内孔要求较高的长筒形零件加工时的。

0刖言油缸（d）是千斤顶的关键零件，材料为45钢，热处理后HRC26~ 32.工作时，其内壁与活塞头、底座构成一高压密闭油腔，在承受200kN多的压力下不得变形与泄漏，因此，对零件强度及内孔加工精度和粗糙度要求较高。油缸传统加工工艺是：将热轧厚壁管锯断一粗车内外圆一调质一半精车外圆一半精镗、精镗内孔、滚压内孔一车两端面、车螺纹一钻孔。此工艺加工难度大、效率低、材料利用率低且零件内孔尺寸精度及表面粗糙度不易保证。为此，本文采用冷挤压加工油缸，简化了工序，提高了生产效率和材料利1冷挤压工艺方案以普通冷轧厚壁钢管为坯料，加工方案I锯断一退火一润滑一冷挤压一退火一润滑一校正、挤光一车、钻。

方案：锯断一退火一润滑一二工位冷挤压（光）一车、钻。

方案将两道冷挤压工序合并到一台设备上进行，一个冲程就加工出一个冷挤压件，大大提高了效率，减少了设备台数和占地面积。同时因为连续加工，零件温度可瞬时上升200 ~300°C左右，变形抗力明显下降，工序间不用退火处理。在生产实践中，我们在方案的基础上，合理选用管形坯料壁厚，采用较小的变形程度、降低挤压力，省去了退火工序和二次润滑，取得了更好效果。故最终确定工艺为：冷轧厚壁管锯断一去毛刺、倒角一润滑一二工位冷挤压（光）一车、钻。

2冷挤压成形工艺参数的确定2.1挤压件图挤压件图是根据成品零件图，考虑到挤压工艺性和后续机加工的工艺要求进行设计的。如c为100kN千斤顶油缸挤压件图，其高度193考虑了车两端面的余量（6mm）。考虑到模具凹、凸模的磨损，其外径取零件外径下限尺寸把5.77，内径取零件内径上限尺寸<45. 1.经计算其体积为150705mm3. 2.2毛坯尺寸及润滑处理试验表明，用厚壁管作坯料十分理想，油缸挤压壁厚变化以1 ~1.3mm左右为宜，其中第一工位为冷挤压变形，壁厚减小约1mm（b），第二工位挤压挤光变形，壁厚减小约0.2（c）。

在多工位挤压成形过程中，确定各道工序尺寸时应从成品反过来计算。如，毛坯外径DzDz-Z，―Z2=54.77―0. 15―0.12=54.5mm，D2为挤压成品外径，Zi、Z2为毛坯、半成品与凹模腔工艺间隙，通常为0.1 ~0.2mm.根据体积不变法则，毛坯采用令54. 6冷轧钢管，长度对坯料采用磷皂化处理的润滑方法，工艺见表1.表1毛坯的磷皂化处理处理过程处理液处理时间/miri温度1、除油2冷水洗。热水洗3.酸洗室温（2）混酸（硝酸：硫酸：水=3：1：3）室温4冷水洗热水洗5、磷化（1）酸式磷酸锰（2）磷酸二氢锌6冷水洗。热水洗7、中和8.皂化（1）工业皂片（2）硬脂酸钠9、干燥干透为止2.3冷挤压力、设备选用一工位的冷挤压力按经验公式简化方法求得挤光压力P2 46kN，取峰值系数为1.3，则最大总压力Pm￡K=（Plmax+P2）=1.3X（345+46）508.3kN.实测时压力机显示与估算值基本相符。挤压设备选用3.150MN四柱液压机，同时安装冷挤压与冷挤光两套模具。

3冷挤压模具结构及工作原理二工位两套模具的结构如所示，除挤压芯15的工作外径尺寸、凹模16的内腔尺寸、顶出器17的外径尺寸略有不同外，其余完全相同。工作过程如下：从一工位冷挤压模里取出一次挤压件（半成品）放入二工位冷挤光模凹模内，同时将润滑好的坯料放入一工位冷挤压模凹模内，装上挤压（光）芯，操纵压力机使两凸模同时下行开始工作。在一工位，筒形坯料被反挤压，壁厚变薄，内外圆粗糙度改善，坯料高度增加，挤压件温度也上升200~300°C左右。同时，在二工位由于凹模内腔与挤光芯的共同作用，实现了对工件尺寸特别是内孔的精整、工件表面挤光和表层强化。冷挤压（光）结束，两凸模杆9上行，两挤压（光）芯15落在顶出器17内凹里。操纵液压机使顶杠22同时顶起两顶杆21，顶出器17，将工件顶出，从而在一个行程中同时完成冷挤压、挤光二工位动作。

4模具设计（1）总体结构。模具总体结构采用不可调试通用模架结构（），更换不同规格的挤压芯、组合凹模和顶出器便可挤压出QYL5~20t6个不同吨位的千斤顶用油缸。

座上的单位压力；顶端部有妁通气孔，以克服挤压时凸模与零件腔内产生的气顶现象；材料为40Cr热处理HRC40~45；与挤压芯孔fe3H7/配合。挤压（光）芯选用上海硬质合金厂的拉制管材30型心棒（材料YG15），根据挤压油缸的不同内径尺寸，选用合适外径的心棒，磨出工作带，如所示。

双层预应力组合凹模。为了提高凹模强度，节约合金钢材料，便于易损的凹模内圈更换和减少制造和安装的难度，凹模采用双层预应力组合结构（）。压套用40或45钢，热处理HRC45 ~47，凹模镶退料装置。顶出器如，其内凹窝尺寸能保证挤压芯自由落入，外圆与凹模内孔<1>01只7/戎配合，且有足够的耐压强度，材料为C12热处理HRC60~62.两顶出器由一水平顶杠通过两根顶杆同时顶出。

5使用效果我厂自1995年用冷挤压工艺生产油缸以来，零件表面质量明显改善（）零件机械强度提高约（20 ~25）%省去了调质工序，涨缸现象也由原来的4%下降到0.8%，并且节约了原材料，缩短了工时，降低了废次品损失，经济效益明显。按年产12万台计算年直接经济效益达百万元。

此工艺容易推广，有利于提高我国千斤顶生产在国际市场的竞争能力。此工艺及模具设计对其它类似内孔要求较高的长筒形零件加工具有一定的借鉴意义。

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