冷镦滚子凸模的冷挤压工艺

夏书香　李宏萍　吴江莉　穆敬巍
（洛阳LYC轴承有限公司工模具公司，河南洛阳　471039）

　　摘　要：分析冷镦滚子用凸模的特点，采用冷挤压工艺对凸模进行加工。对比分析车加工和冷挤压滚子凸模的各项性能，结果表明冷挤压滚子凸模的尺寸精度和寿命都得到了很大的提高。
　　关键词：冷挤压；冷镦模具；滚子凸模
　　1　冷挤压工艺
　　冷挤压是在室温下把金属毛坯放在冷挤压模腔中，通过压力机固定的凸模向金属毛坯施加压力，使坯料产生塑性变形而制得零件的加工方法。冷挤压为一种无切削加工方法，其工艺特点主要有：
　　（1）挤压件尺寸准确、表面光洁，一般尺寸精度可达到5～8级，表面粗糙度Ra可达到0.4～0.8μm；
　　（2）节约原材料，挤压件的材料利用率可以达到80％以上；
　　（3）生产效率很高，特别是大批量生产时，相比切削加工提高了几倍甚至几百倍；
　　（4）可加工形状复杂的零件；
　　（5）挤压件强度高、刚性好。
　　2　冷镦滚子用凸模
　　冷镦滚子凸模的型腔轮廓较为复杂（图1），常规加工工艺为车削加工后再抛光。特别对一些小规格的凸模，由于型腔尺寸很小，只能用成形刀加工，成形刀加工出的成形面表面粗糙度差，特别是靠近中心的部位，由于切削速度几乎为零，此处的金属实际上是被撕裂下来的，这样将会引起凸模在使用中发生应力集中，导致凸模掉块失效。 　　3　冷挤压工艺分析
　　现用冷镦滚子凸模材料大多为GCr15，但使用中发现掉穴现象较为严重，经分析，认为是由材质和车削刀纹所造成的。还有部分大规格凸模采用Cr12MoV加工，但成本较高，且锻造难度较大，易开裂，成形淬火时易腐蚀出麻点（真空炉除外）。另外，现用的冷镦机精度不高，镦饼现象时有发生。综上，将采用冷挤压工艺加工GCr15材料凸模，以防止掉穴现象的发生，提高凸模寿命。
　　由于冷挤压为三向压应力状态，经过挤压后金属材料的组织结构更加致密，微小的气孔、缩松和微裂被压合。采用冷挤压工艺后，凸模成形部的表面粗糙度Ra达到0.8μm。滚子凸模挤压工艺与车削工艺的使用效果对比见表1。 　　冷挤压加工凸模不会切断成形部的锻造流线，使凸模的强度得到进一步的提高。车削凸模与挤压凸模的流线比较如图2所示。用冷挤压加工凸模所需要工装如图3所示。 　　此外，为了改善材料的挤压性能、提高挤压模具的使用寿命，挤压前要对毛坯进行软化处理。GCr15坯料在挤压前先进行球化退回，将硬度控制在174～192HB。
　　4　结束语
　　用冷挤压工艺加工的滚子凸模，尺寸精度和寿命都得到了很大的提高。在了解冷挤压加工原理及加工方法和失效凸模失效分析的基础上，又对30204，30205和32216等产品采用冷挤压的方法代替常规的车削成形，与原加工工艺相比，凸模寿命平均提高3—4倍，凸模型腔的一致性也得到了保证，使用效果很好。随着高性能模具材料和压力机的不断出现，冷挤压工艺在机加工中的运用范围将会更广泛。