多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)

文／施永飛·江蘇啟力鍛壓機(jī)床有限公司

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)

文／施永飛·江蘇啟力鍛壓機(jī)床有限公司

施永飛，董事長(zhǎng)，高級(jí)工程師，國(guó)家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 10925《臥式冷擠壓壓力機(jī)》第一起草人。

冷擠壓工藝是目前國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的金屬成形工藝，具有無(wú)切削加工、高效、節(jié)能、省工、省料等特點(diǎn)，歐美一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛應(yīng)用，如在汽車制造行業(yè)，一臺(tái)轎車中經(jīng)冷擠壓成形的金屬零件一般在50kg左右。冷擠壓工藝在我國(guó)起步較晚，21世紀(jì)初開始應(yīng)用在軍工、汽車制造等行業(yè)，現(xiàn)已顯露出明顯的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，不過(guò)目前冷擠壓工藝在我國(guó)的發(fā)展仍落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，如我國(guó)汽車制造行業(yè)應(yīng)用的冷擠壓成形零件僅在30kg/臺(tái)左右。實(shí)踐證明，在金屬塑性成形行業(yè)，誰(shuí)先掌握并應(yīng)用冷擠壓技術(shù)，誰(shuí)就具有技術(shù)和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展情況從側(cè)面反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)制造水平的高低。

相對(duì)于一般沖床的曲柄—連桿機(jī)構(gòu)(圖1），多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)所采用的多連桿肘桿式機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖2）可使冷擠壓成形的產(chǎn)品金屬組織更致密、力學(xué)性能更好。

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用變形肘桿方式，通常由一個(gè)曲軸、五個(gè)連桿組成，如圖3所示。其特點(diǎn)是：⑴該機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)有一個(gè)較長(zhǎng)的擠壓行程，也稱做功行程。⑵滑塊行進(jìn)在擠壓行程中時(shí)，擠壓力越來(lái)越大(俗稱增力壓力機(jī)），最大值可達(dá)公稱力的1.5倍左右，以滿足金屬坯料被擠壓成形時(shí)所需擠壓力越來(lái)越大的要求。⑶行進(jìn)速度越來(lái)越慢，有利于金屬坯料被擠壓時(shí)的塑性變形，延長(zhǎng)模具的使用壽命。⑷滑塊行進(jìn)至下死點(diǎn)時(shí)有約0.3s的保壓時(shí)間，有利于減少擠壓成形后的塑性回彈，保證擠壓成形的相對(duì)穩(wěn)定，保持?jǐn)D壓成形產(chǎn)品精度的一致性。

圖1 一般沖床的結(jié)構(gòu)示意圖

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的上述特點(diǎn)表明，其擠壓成形的工作過(guò)程是柔和的、平穩(wěn)的、自然過(guò)渡的，不具備上述4個(gè)特點(diǎn)的壓力機(jī)實(shí)質(zhì)上是冷沖壓壓力機(jī)。冷擠壓壓力機(jī)較之冷沖壓壓力機(jī)，在連桿結(jié)構(gòu)、工作原理以及成形過(guò)程等方面都具有根本性的改進(jìn)和優(yōu)化，因此冷擠壓成形產(chǎn)品的品質(zhì)相對(duì)于冷沖壓產(chǎn)品具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)在我國(guó)應(yīng)用的時(shí)間比發(fā)達(dá)國(guó)家短一些，應(yīng)用范圍尚不夠廣泛，人們對(duì)此尚缺少了解，所以常將多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)與傳統(tǒng)的冷沖壓壓力機(jī)混為一談。多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的冷擠壓工藝優(yōu)于一般沖床的多道拉深工藝：冷擠壓工藝是一次成形來(lái)滿足金屬塑性變形的要求，產(chǎn)品金屬組織更致密，從而產(chǎn)品的韌性、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度也更高；而一般沖床的多道拉深工藝，不僅生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，而且經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的變形發(fā)熱和成形后的冷卻，成形的產(chǎn)品變硬變脆，致使其力學(xué)性能減弱。

圖2 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

圖3 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)

圖5 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)冷擠壓成形的產(chǎn)品

由于冷擠壓成形產(chǎn)品非常多樣化，故而多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的冷擠壓工藝對(duì)模具形狀、幾何角度等的設(shè)計(jì)以及模具材料的選擇、模具的加工制造工藝等都有較高的要求。下模常采用硬質(zhì)合金，如YG20、YG15、YG8等；上模一般采用高速鋼，如ASSAB 88，要求高一些的采用性能更好的材料，如CALDIE等。根據(jù)產(chǎn)品的形狀制定模鍛斜度和工作帶，并與下模座、上模座、出料機(jī)構(gòu)配合協(xié)調(diào)。

近些年來(lái)，多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的冷擠壓工藝在我國(guó)的現(xiàn)代制造業(yè)中得到了快速的推廣和廣泛的應(yīng)用，如軍工行業(yè)中的37mm炮彈、57mm炮彈、鋁制榴彈、12.7mm高機(jī)彈等，鋰動(dòng)力汽車制造業(yè)中的動(dòng)力電池鋁殼(圓形、方形、長(zhǎng)方形、橢圓形均可）和鋁罐(管）類汽車零件等，均已采用該工藝生產(chǎn)，較之以前一般沖床的多道拉深工藝，該工藝在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都跨上了新臺(tái)階。我公司生產(chǎn)的多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)和該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品如圖4、5所示。

結(jié)束語(yǔ)

綜觀目前國(guó)內(nèi)外多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的冷擠壓工藝的應(yīng)用和發(fā)展情況可以看出，應(yīng)用多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)的冷擠壓工藝替代傳統(tǒng)的一般沖床的多道拉深工藝，將使國(guó)內(nèi)歷來(lái)的傳統(tǒng)成形方法得以徹底改變，對(duì)我國(guó)金屬成形行業(yè)將產(chǎn)生重大且深遠(yuǎn)的影響，具有里程碑式的意義。同時(shí)，隨著該工藝應(yīng)用范圍的不斷加大，對(duì)于多連桿肘桿式冷擠壓壓力機(jī)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)這也將是一次難得的、極其重要的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。