转向轴冷挤模具的设计

转向轴冷挤模具的设计

【摘要】结合汽车转向管柱产品零部件中转向轴及轴套的结构特点，简要介绍冷挤成型模具在实际生产中的应用。

【关键词】转向轴；轴套；冷挤成型模具

冷挤压就是让金属毛坯通过冷挤压型腔，在室温下，通过压力机向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。冷挤压模具是将金属毛坯通过塑性变形制成实际生产过程中所需要的零件或毛坯的一种特殊工艺装备。

一、冷挤压成形技术的优点

1）节约零件生产过程中所需的原材料。冷挤压由于采用冷加工技术，减少了实际生产过程中大量的金属切削工作，实现了材料利用最大化这一目的。冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。

2）提高劳动生产率。用冷挤压工艺生产制造零件单位所耗的基本时间要比实现同样目的所需的金切时间要少的多，生产率能提高几倍、几十倍、甚至上百倍。

3）获得较高的制件表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可达IT7～IT8级，表面粗糙度可达R0.2～R0.6。

4）提高零件的表面及内在的力学性能。由于冷加工的冷作硬化层的形成，提高了表面的疲劳强度的同时提高了零件的使用寿命，因此对于某些产品而言由于冷挤压工艺的应用相关零部件降低了对钢材的性能要求并且省去了热处理工艺。

5）可加工形状复杂的，难以由于切削加工而制造的零件。如异形截面、复杂内腔、内花键及表面看不见的内槽等。

6）降低零件成本。由于冷挤压工艺具有上述的多种优点，如节约原材料、提高生产效率、减少工艺环节等，故冷挤工艺的应用不失为降本增效、提升产品质量的有效途径。

二、转向轴冷挤压模具设计

1.零件的技术要求及工艺性分析

1）转向轴技术要求如图1所示：

尺寸公差要求表面粗糙度要求1.6形位公差对称度要求0.04

2）结构工艺性分析

从图1上可以看出，转向轴冷挤成型部分属于异形细长轴，在冷挤过程中容易出现弯曲造成对称度超差，影响轴套配合。

2.毛坯结构设计及尺寸的计算

该轴采用圆形棒料毛坯冷挤成型，根据体积相等原则计算毛坯尺寸。具体毛坯结构尺寸见图2为￠20X206.5表面经造化处理的棒料毛坯。

3.冷挤型腔设计

如图3所示

棒料毛坯在经过冷挤模具成型过程中经常会出现由于腔体材料的强度不够，结构设计缺陷造成模具开裂现象；由于腔体材料硬度不够造成的成型制件尺寸不稳定，模具寿命不足；由于型腔表面粗糙度不够造成的摩擦阻力偏大致使成型困难；由于腔体结构设计不合理、组成部件加工误差及冷挤模具装配误差造成的冷挤制件弯曲等等冷挤缺陷。

冷挤型腔在设计过程中要考虑上述的冷挤缺陷，从设计、选材、加工制造等方面加以杜绝。

冷挤型腔材料选择强度、硬度相对较好的硬质合金采用热压相拼工艺组合而成，按照基准统一原则，以内腔作为精基准经线切割、电火花加工、研抛等工艺流程加工到型腔设计尺寸要求（原则上，设计之初型腔尺寸留有一定的调整余量），经试模验证后在调整加工到实际尺寸要求。

三、冷挤压模具取得的质量与经济效益

冷挤压模具的试验成功使现行生产过程中多了一种生产手段；冷挤压模具选用硬质合金作为型腔基体材料，其高强度、高硬度、高耐磨性使生产出来的冷挤压制件尺寸在大批大量生产过程中保持了较好的一致性，同时了节约频繁更换模具所承担的材料、加工费用及相应增加的质量成本；冷挤压成型工艺由于其较高的生产效率，解决了实际生产过程中产能不足的问题，同时减少了对于原材料的使用，减少了生产环节，减少了对于设备、人员的需求，降低了生产成本，取得了可观的经济效益。