程芳慶　朱名玉

摘要：隨著我國(guó)加入WTO以及經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在汽車(chē)行業(yè)為節(jié)約油耗能源慢慢的實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，并實(shí)現(xiàn)汽車(chē)方面混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，故在汽車(chē)生產(chǎn)所有企業(yè)里由原鑄件過(guò)度到鋼件并過(guò)度到鋁件的一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì).在旋壓行業(yè)里，就是以鋼件代替鑄鐵件實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的一個(gè)新穎技術(shù)并實(shí)現(xiàn)汽車(chē)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展.

關(guān)鍵詞：冷成型、旋壓模具、曲軸扭轉(zhuǎn)減震器

旋壓技術(shù)是一項(xiàng)具有悠久歷史的傳統(tǒng)技術(shù)，據(jù)文獻(xiàn)記載最早起源于我國(guó)唐代，由制陶工藝發(fā)展出了金屬的旋壓工藝。到20世紀(jì)中葉以后，隨著工業(yè)的發(fā)展和宇航事業(yè)的開(kāi)拓，普旋工藝大規(guī)模應(yīng)用于金屬板料成形領(lǐng)域，從而促進(jìn)了該工藝的研究與發(fā)展。在二十世紀(jì)中葉以后，普通旋壓有了以下三個(gè)方面的重大進(jìn)展：一是，普通旋壓設(shè)備逐漸機(jī)械化與自動(dòng)化，在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了模擬手工旋壓的設(shè)備，即采用液壓助力器等驅(qū)動(dòng)旋輪往復(fù)移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給和回程，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。二是，在20世紀(jì)60～70年代出現(xiàn)了能單向多道次進(jìn)給的、電器液壓程序控制的半自動(dòng)旋壓機(jī)。三是，由于電子技術(shù)的發(fā)展，于20世紀(jì)60年代后期，國(guó)外在半自動(dòng)旋壓機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了數(shù)控和錄返式旋壓機(jī)。這些設(shè)備的快速發(fā)展將旋壓工藝帶進(jìn)了中、大批量化的生產(chǎn)中。

強(qiáng)力旋壓是上世紀(jì)五十年代在普通旋壓的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，最早是在瑞典、德國(guó)被用于民間工業(yè)（例如，加工鍋皿等容器）。由于旋壓工藝的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，且該工藝具有變形力小，節(jié)約原材料等特點(diǎn)，在近四十年中，旋壓技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，不僅在航空航天領(lǐng)域，而且在化工、機(jī)械、輕工等民用工業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。目前，旋壓技術(shù)已日趨成熟，已經(jīng)成為金屬壓力加工中的一個(gè)新的領(lǐng)域。近20年來(lái)，旋壓成形技術(shù)突飛猛進(jìn)，高精度數(shù)控和錄返旋壓機(jī)不斷出現(xiàn)并迅速推廣應(yīng)用，目前正向著系列化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。在許多國(guó)家，如美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、日本和加拿大等國(guó)己生產(chǎn)出先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的旋壓設(shè)備，這些旋壓設(shè)備己基本定型，旋壓工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品多種多樣，應(yīng)用范圍日益廣泛。

我國(guó)旋壓技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與國(guó)外先進(jìn)水平相比有較大差距。但近年來(lái)取得了較大發(fā)展，許多產(chǎn)品精度和性能都接近或達(dá)到了國(guó)外較先進(jìn)水平。國(guó)內(nèi)許多研究所（如北航現(xiàn)代技術(shù)研究所、黑龍江省旋壓技術(shù)研究所、長(zhǎng)春55所等）已經(jīng)研制出了性能較好的旋壓機(jī)并配有性能最優(yōu)的旋壓模具與旋壓技術(shù).目前北京已成立全國(guó)旋壓協(xié)會(huì)，主要以技術(shù)探討與技術(shù)培訓(xùn)為主，重點(diǎn)是與世界旋壓成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)近接軌，本文主要介紹旋壓模具的設(shè)計(jì)與選材，希望能給廣大讀者一些借鑒。

1.旋壓模具選材與設(shè)計(jì)

1.1.模具零件介紹：旋壓模具零件主要包括：上模，下模芯，下模芯座，下模外套，下模外套支撐座，頂料套，旋壓輪等主要部件;

1.2.模具材料：上模（Cr12），下模芯（Cr12），下模芯座（45），下模外套（Cr12），下模外套支撐座（45），頂料套（40Cr），旋壓輪（Cr12Mov）;

綜上所述，模具與被旋壓產(chǎn)品接觸的均選用Cr12，間接接觸的均選用造價(jià)與處理便宜的45號(hào)鋼等材料，旋壓輪必須選用Cr12Mov，以上材料均是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)優(yōu)先采用的材料，熱處理硬度為Cr12（HRC54-58），Cr12Mov（HRC56-58），此硬度不需要再回火處理，造價(jià)成本已調(diào)節(jié)至最低.

1.2.1.模具開(kāi)模行程為380 mm，也就是說(shuō)模具裝配后的總高度不能超過(guò)270 mm，

以此推算還有110 mm的產(chǎn)品放置空間.如上圖示.

1.2.2.如上圖示：封料部分，比如說(shuō)齒邊厚度為1.2 mm，那么封料0.8 mm深，以此類(lèi)推，均封住邊厚2/3即可.

1.2.3.產(chǎn)品定位面：模具要比產(chǎn)品待定位面大單邊0.1 mm，是指在產(chǎn)品此尺寸的基準(zhǔn)值，放此余量主要考慮是產(chǎn)品的本身圓度等問(wèn)題，放完余量后，公差定義為+0.1

/+0.03mm.

1.2.4.頂料部分讓開(kāi)的目的是防止在合模過(guò)程中壓縮產(chǎn)品，致使高度變化.

1.2.5.扎齒紋目的是針對(duì)上面圖示這樣模腔空間太小的產(chǎn)品，需要增加此項(xiàng)，以增大合模摩擦力，以增加模具壽命.

1.2.6.所有模腔均可允許有最大一度的脫模角度，以便產(chǎn)品能夠順利頂出，但脫模基準(zhǔn)要與產(chǎn)品要求的基準(zhǔn)尺寸一致，一般設(shè)計(jì)在根部，也就是產(chǎn)品能順利測(cè)量部位.

1.2.7.外套與模芯配合公差為0.1-0.15 mm之間，此處為間隙配合.

在我們拿到新品要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)毛坯時(shí)，首先要評(píng)估與定義好工藝路線，比如是U，I還是W形毛坯，在定義好后，再進(jìn)行每一步的模具及旋壓輪設(shè)計(jì)，其參數(shù)設(shè)定與數(shù)控車(chē)床類(lèi)似，也就是X，Z兩個(gè)坐標(biāo)，在此不詳細(xì)講解，具體因產(chǎn)品而異，比如在粗旋壓時(shí)，進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速均設(shè)定為高進(jìn)給，高轉(zhuǎn)速，越往精加工越低.

1.3旋壓模具設(shè)計(jì)及步驟：根據(jù)產(chǎn)品毛坯與終成型產(chǎn)品尺寸，性能，形狀結(jié)構(gòu)等在CAD里計(jì)算出有效使用面積，并設(shè)計(jì)出總成圖，然后通過(guò)鏡像將總成圖導(dǎo)出，再將分零件圖逐一分解出來(lái)并標(biāo)注出尺寸公差，形位公差，粗糙度，技術(shù)要求及加工方法等.

1.4總成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：總成圖是由上模，折彎輪，平輪，下模芯，下模外套支撐座，下模法蘭，頂料套，50度成型輪，40度成型輪，下模外套，下模芯座，下模芯座連接花鍵四個(gè)組成.模具之間由不同的公差間隙或過(guò)盈等配合完成，并通過(guò)上模連接座與主軸上模連接，下模連接座與下模底盤(pán)傳動(dòng)軸連接，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)平穩(wěn)，讓產(chǎn)品毛坯在旋壓輪與旋壓模具形成的有效的模腔空間內(nèi)成型.通過(guò)旋壓參數(shù)設(shè)定與工藝步驟實(shí)現(xiàn)程序控制.致使產(chǎn)品制作出來(lái)后表面光滑，齒上無(wú)毛刺.

1.5.分零件圖設(shè)計(jì)

1.5.1.上模：材料：CR12，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC54--56;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的平行度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi);功能：與旋壓機(jī)上主軸連接，并轉(zhuǎn)遞扭矩給產(chǎn)品毛坯，實(shí)現(xiàn)與下模同步運(yùn)轉(zhuǎn).

1.5.2.頂料塊：材料：CR12，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC54--56;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的平行度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi);功能：與下模芯配合連接，起到產(chǎn)品上料時(shí)對(duì)產(chǎn)品毛坯限位，產(chǎn)品出料時(shí)將產(chǎn)品頂出.

1.5.3.下模芯：材料：CR12，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC54--56;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi);功能：起到對(duì)產(chǎn)品毛坯定位，并形成有效的模腔空間.

1.5.4.下模芯座：材料：CR12，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC54--56;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi).功能：與下模芯通過(guò)四個(gè)花鍵連接，并傳遞扭矩給產(chǎn)品毛坯，實(shí)現(xiàn)與上模同步運(yùn)轉(zhuǎn).

1.5.5.下模外套：材料：CR12，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC54--56;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi).功能：與下模法蘭連接，控制產(chǎn)品成型時(shí)多余部份材料向外流出.

1.5.6.下模法蘭：材料：45號(hào)鋼，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC42--45;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在3.2微米以內(nèi).功能：與下模外套連接，并傳遞扭矩給下模外套，實(shí)現(xiàn)與下模外套同步運(yùn)轉(zhuǎn).

1.5.7.折彎輪：材料：Cr12mov，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC56--58;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在1.6微米以內(nèi).功能：起到改變產(chǎn)品毛坯形狀及流向作用.

1.5.8.平輪：材料：Cr12mov，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC56--58;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在1.6微米以內(nèi).功能：起到將產(chǎn)品毛坯流向定向成同一厚度作用.

1.5.9.50度預(yù)成型輪：材料：Cr12mov，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC56--58;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在1.6微米以內(nèi).功能：起到預(yù)成型出50度齒作用.

1.5.10.40度預(yù)成型輪：材料：Cr12mov，數(shù)量1件.技術(shù)要求：1.去除尖角，毛刺;2.熱處理HRC56--58;3.未注倒角均為R1;4.熱處理后精車(chē)至圖紙尺寸;5，清理干凈各孔（包括螺紋孔 ）;注意事項(xiàng)：與下模配合面尺寸公差要求不能超過(guò)0.1mm.并控制上下安裝平面的垂直度不能超過(guò)0.03 mm，外圓與內(nèi)孔同軸度不能超過(guò)0.03 mm.表面熱處理硬度擺動(dòng)范圍不能超過(guò)HRC正負(fù)3度.表面粗糙度為去除材料的加工方式保證在1.6微米以內(nèi).功能：起到終成型出40度齒作用.

2、結(jié)論：

從前面我們明白了旋壓技術(shù)及成型參數(shù)及毛坯設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)行業(yè)輕量化所起到的作用.旋壓技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品合格率有了較大的提高，提升了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益.給汽車(chē)行業(yè)的輕量化發(fā)展起到了較大的作用.

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[3]程芳慶.旋壓技術(shù)在曲軸扭轉(zhuǎn)減震器成型中的應(yīng)用：CN：43-9000/TU，ISSN：2095-6630《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》

作者簡(jiǎn)介：程芳慶（1984-）男，漢，籍貫：廣西臨桂，職務(wù)：教師;職稱：工程師，高級(jí)企業(yè)管理咨詢師，學(xué)歷：碩士研究生，研究方向：中小企業(yè)運(yùn)營(yíng)與管理。