張誠(chéng)

(諸暨市技師學(xué)院，浙江 諸暨 311800）

0 引言

孔的擠壓加工是加工較小尺寸精密孔的一種方法。鋼珠是最簡(jiǎn)便高效的擠壓工具，但由于鋼珠的直徑大小有一定標(biāo)準(zhǔn)，不可能適應(yīng)各種大小的孔；因此，它的應(yīng)用范圍有一定的限制，鋼珠的導(dǎo)向作用差，只能用于擠壓較短的通孔。隨著鋼珠生產(chǎn)技術(shù)的提高和涂鍍技術(shù)的迅速發(fā)展，鋼珠的尺寸問(wèn)題已能有效解決。在生產(chǎn)加工中，我們?cè)囼?yàn)用多珠式擠壓較小直徑彎孔加工，有效地解決了鋼珠珠心與工件軸心不合的問(wèn)題，在大批量加工中取得了較高的質(zhì)量和較好的經(jīng)濟(jì)效益，成功地解決了小直徑彎孔精加工問(wèn)題，這一新工藝可廣泛應(yīng)用于流體機(jī)械、化工機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械中等的小直徑彎孔加工。

1 工藝特點(diǎn)

（1）多珠式擠壓小直徑彎孔需有導(dǎo)珠套，否則，在停車(chē)處的彎孔表面上會(huì)出現(xiàn)一圈圈的溝槽無(wú)法消除，為了使多個(gè)鋼珠都勻速進(jìn)入孔中，特設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)珠套，如圖1所示。

（2）多珠式擠壓小直徑彎孔中鋼珠珠心和軸心能始終重合。如圖1所示，當(dāng)O1鋼珠受到偏心壓力時(shí)，鋼珠會(huì)把壓力分解成一個(gè)軸心上的作用力和一個(gè)以珠心為原點(diǎn)的力矩，二個(gè)鋼珠通過(guò)摩擦力的作用，實(shí)現(xiàn)反向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鋼珠的運(yùn)動(dòng)就成復(fù)雜的滾壓和擠壓的合成運(yùn)動(dòng)。而二個(gè)鋼珠的珠心和工件的軸心始終重合。經(jīng)過(guò)幾萬(wàn)件多珠式擠壓小直徑彎孔加工的氣門(mén)套生產(chǎn)實(shí)踐也證明鋼珠珠心和工件軸心能有效地重合。

（3）能實(shí)現(xiàn)用常規(guī)的孔加工方法難以實(shí)現(xiàn)的小直徑彎孔擠壓加工。如圖1所示，O1鋼珠直徑略小于工件加工直徑主要起到壓桿的傳力作用，O2鋼珠和O3鋼珠起到擠壓和滾壓作用，能簡(jiǎn)單、高質(zhì)、高效和可靠地加工出小直徑彎孔。

圖2 擠壓變形圖

2 工藝參數(shù)的計(jì)算與分析（圖2）

（1）前角α和后角β

式中：

i1——擠壓余量；

d——工件孔的名義直徑；

бy——彈性變形量。

前角α越小，對(duì)小直徑彎孔表面熨平作用就越大，經(jīng)過(guò)擠壓加工后孔的表面粗糙度就越細(xì)。后角β過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)對(duì)表面粗糙度產(chǎn)生影響，生產(chǎn)實(shí)踐表明，一般前角α控制在30～50 ，β控制成30～40 。

（2）鋼珠最大工作直徑dk

由于 δбy=i1-δбo1

因此， dk=dmax+i1-δбo1

又因?yàn)?δбo1=mi1-b1

（m—金屬材料變形系數(shù)；b—金屬材料變形常數(shù)，可查資料得出）

故 dk=dmax+i1+b1-mi1

= dmax+ b1-(1-m)i1

式中，

d——工件孔的名義直徑，mm；

Δбy——金屬的彈性變形量，mm；

δбo1——金屬擠壓塑性變形量，mm。

在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際工件進(jìn)行適當(dāng)修正。

表1 不同材料和孔徑的擠壓余量i1 mm

擠壓余量i1。擠壓余量隨工件孔徑的大小、孔的壁厚以及材料性能而變化，所以理論計(jì)算值要根據(jù)實(shí)際工件的情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，一般擠壓余量在O2鋼珠占分配額60%，O1鋼珠占分配額40%。表1為雙鋼珠擠壓小直徑彎孔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，供參考。

3 影響加工的因素

（1）工件材料的硬度越低、塑性越好、金相組織越細(xì)，則加工的效果越好；反之，其效果就越差。

（2）工件小直徑彎孔預(yù)加工的表面粗糙度越小，則小直徑彎孔表面粗糙度值相對(duì)越小。

（3）小直徑彎孔預(yù)留的擠壓余量將直接影響到擠壓加工彎孔的精度、擠壓壓力和表面粗糙度，若預(yù)留擠壓余量過(guò)小，在擠壓加工中，小直徑彎孔表面不平度的波峰被壓平填入波谷就不充分，擠壓加工后表面粗糙度大，精度不高。預(yù)留擠壓余量過(guò)大，則將造成表面擠壓力增大，使鋼珠磨損加劇。

（4）由于在擠壓加工過(guò)程中，隨著金屬材料的塑性變形，這就要求被擠壓加工的工件內(nèi)部組織要均勻。

（5）多珠式小直徑彎孔擠壓的加工速度一般是為1 m/s左右，鋼件或銅件加工件采用機(jī)油作冷卻潤(rùn)滑液，鑄鐵加工件采用煤油作冷卻潤(rùn)滑液。

4 小結(jié)

多珠式擠壓小直徑彎孔加工高效解決了鋼珠珠心和工件軸心重合問(wèn)題，可達(dá)到較細(xì)的小直徑彎孔表面粗糙度，可使小直徑彎孔從預(yù)加工的Ra 3.2～1.6 um下降到Ra 0.4～0.2 um，并且還可校正小直徑彎孔的微觀精度。

[1]方若愚，等. 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987.

[2]程通模. 滾壓和擠壓光整加工. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.