过轮轴开式冷挤压工艺与模具设计.pdf

《模具工业》年第卷第期
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过轮轴开式冷挤压工艺与模具设计

冯文杰，陈莹莹，廖仕利
（重庆工学院汽车学院8重庆($$$2$）

摘要：通过对($$))摩托车发动机过轮轴冷挤压工艺性分析，确定了冷挤压工艺方案，阐述了模具型腔
主要参数对过轮轴冷挤压成形的影响，介绍了硬质合金模芯镶块剖分式组合凹模结构，该结构可显著
提高模具使用寿命，为其他类似零件冷挤压模具设计提供借鉴。
关键词：花键轴；开式冷挤压；模具设计
中图分类号：7H&%23(’文献标识码：I文章编号：’$$’4#’/5:#$$%;$&4$$2$4$&

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’引言图’所示为过轮轴冷挤压件图，材料为
随着摩托车产业的迅猛发展，小排量摩托车得#$*+,-。零件右端是模数为’、齿数为#.的渐开线花
到不断普及，大排量摩托车已成为摩托车产业发展键，左端是/个#/001#&001200的矩形花键，
的重要方向。过轮轴是($$))摩托车发动机中带花中间是!(23200的圆盘。零件在冷挤压成形过程中
键的轴类零件，采用冷挤压工艺代替传统的铣削加有如下技术难点：
工，成形出零件的键齿和中间圆盘，为零件加工提（’）零件属于台阶轴类，左右两端花键只能采取
供精化毛坯，可大幅度提高生产效率、节约原材料、
降低生产成本。此外，由于冷挤压件内部金属流线
保持连续，晶粒得到不同程度的破碎和拉长，在后
续热处理过程中，挤压件的再结晶形核增多，其晶
粒得以细化，从而提高了零件的综合机械性能。
冷挤压工艺的关键在于挤压方案的确定和模
具设计。方案确定需根据零件结构特点，合理制定
工序及各工序变形量；模具设计需保证模具具有足
够的强度和寿命，只有挤压方案和模具设计合理，
才能确保冷挤压工艺的成功。

#工艺分析
——————————————————————
收稿日期：#$$/4$54#.。
基金项目：重庆市科委攻关项目（*67*8#$$29*&$&&）。
作者简介：冯文杰:’./(4;，男，重庆人，副教授，主要从事金属
成形工艺及模具设计理论教学和科研工作，地址：重庆工学院汽
车学院，（电话）$#&4/5//%2/%，’&.$5&%’2&5，（电子信箱）<=>?@AB
图’过轮轴冷挤压件图
)CDE3?FG3)@。

万方数据
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开式挤压成形，如果工艺参数制定不合理，单位挤
压力超过材料的屈服极限，坯料将会出现局部镦粗
现象，金属无法沿模具轴向流动，造成挤压工艺失
败。
（#）零件中间圆盘径向尺寸较大，在冷镦过程
中，如果坯料设计不当，极易产生失稳，造成工艺失
败。
（&）由于花键轴精度要求较高，特别是两端花
键同轴度要求较高，为了使金属流动均匀，避免花

键轴线严重弯曲，对模具设计及制造提出了更高要图&#$./01材料软化退火工艺
求。
理及润滑，零件采用磷化皂化处理方法，工艺流程
&工艺方案设计为：碱洗!水洗!酸洗!中和!水洗!磷化皂化。
冷挤压工序共分为’步，首先将热轧棒材车加（#）坯料成形。坯料成形阶段包括预成形和花键
工成如图#（(）所示的光杆形状；然后采用冷镦的方冷挤压二部分。预成形使大量金属进行转移，成形
法，预成形坯料到图#（)）和图#（*）所示的形状；再出中间圆盘和适合花键冷挤压的杆部尺寸。分#步
利用安装在上、下模架中的花键凹模，同时挤压出进行，首先将光杆毛坯冷挤压成形为