触臂冷挤压模设计

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触臂产品如图1，材料为T2 Y。该产品是VS1户内高压真空断路器的关键零件，我国电器产品中，它占有相当的市场份额。开关类导电产品，电器性能除设计因素外，主要取决于触头的材质和加工质量。

! G* q3 R# L+ M+ I; K! a1.工艺设计

(1)国内触臂生产企业采用数控车床加工，原材料选用(52×19×162)mm的厚臂铜管，单件加工工时合计2h，单件用料2.625kg，表面粗糙度值Ra=1.6μm，如果采用冷挤加工，挤压产品如图2，单件加工时减至0.5h， 用料仅为1.54kg，省料1.11kg。因此决定采取冷挤压加工工艺。

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(2)冷挤毛坯的开头与尺寸。毛坯选用50 mm图1触臂×33 mm×162 mm的非标准铜管，如图3所示。直径尺寸在挤压产品的基础上，取0.3～0.5mm的间隙，便于坯料放入型腔;由于冷挤压过程中，材料流动和截面受力两因素的影响，两端面特别是34 mm端面凹凸不平，因此均留2 mm的车加工量，致密量按11%取。该规格的铜管，可以在铜加工厂订制，价格不变。

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2.冷挤压工艺分析
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该零件断面缩减率为ε=47.5%，经查阅:有色金属许用变形程度εf=90%～95%，可以一次挤出;P=2670 KN，选用3150 KN四柱液压机。
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# A9 F+ Z1 t$ A0 `4 x3.模具结构及其特点
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模具结构如图4所示。上模用压板固定在液压机活动横梁上。固定板4、上垫板2通过3—M12，3—12 mm圆柱销固定在上模板。凸模与固定板选H7/k6配合，凸模3下端面加工(34×15)mm心轴导入孔。下模用压板固定在液压机工作台上。模套9与凹模8热装，过盈量取0.3 mm，斜度取1.5°。芯轴6取(1/6)°的锥度，便于和工件7分离，表面抛光，表面粗糙度值Ra=0.8μm，且在凹模中自动找正中心。下端面靠顶杆11定位。

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顶杆11加工出(21×3)mm、(34×5)mm的两个台阶，当液压机下缸工作时，顶杆21 mm部分先将活动芯轴顶出工件3 mm，此时，工件与芯轴已分离;继续向上运动，顶杆34 mm部分将工件从凹模中顶出，顶杆长度按照液压机顶缸高度互配。

4.模具工作过程
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6 k* z+ m: Z8 k1 [8 j(1)润滑剂的选择。选用廉价的动物油，加工中用猪油，均匀地刷涂在触臂外表面、芯轴外表面上。
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3 W' X5 w) X) R! G) Y' L& E1 H(2)将芯轴6灌入产品毛坯7后，一起放入凹模内。上模部分下移挤压，高度由调整垫5限位。

( `  }5 ~' }% I6 G, j7 S9 W. @(3)上模上移，液压机下缸工作，推动顶杆11上移，将芯轴6从产品7的内型腔中分离;顶杆继续上移，将产品7从凹模8中顶出。

& b1 J! R+ P0 |* O5.模具设计要点
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(1)顶出部分顶杆11上端面有一3 mm凸台，保证顶出时先分离芯轴与产品，再分离产品与凹模。结构详见装配图4。

& R5 c1 D# k6 Z9 ?. r( {; z9 i(2)芯轴设计如图5，外形加工成斜度，表面抛光至Ra=0.8μm。便于从产品内孔中分离。
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% f8 l0 J& g- k% _- x3 F9 C(3)材料及热处理凹模、凸模、芯轴选用GCr15轴承钢，盐浴炉淬火，要求淬火硬度达58～62 HRC。

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2 d" j5 g7 X; ?: w该模具投入生产后，已加工产品10 000件，尺寸、表面粗糙度均符合图样要求。模具零件没有出现裂纹及变形。惟一不足的是连续挤压200次后，由于产品变形较大，凹模会出现轻微的发热现象，此时应自然冷却约10min，可继续挤压。触臂冷挤压工艺的应用，材料费仅为机加工的58.1%，工效提高4倍，经济效益和社会效益显著。