1鐓擠成形模設計

汽車輪轂軸管在鐓擠成形階段易出現的主要問題是在內弧形R處易出現折疊。折疊是成為軸管的早期疲勞源，最終導致軸管承載面積下降而斷裂，生產中必須加以避免。折疊形成的原因有三種：

（1）由兩股流動的金屬對流匯合而成.從塑性變形的角度進行分析，在輪轂軸管的法蘭及部分內腔鐓擠成形過程中，當凸模向下運動接觸坯料時，由于凹模下端已充滿，所以金屬只有沿著與凸模運動方向相反的方向（即向上）流動，向上快速流動的金屬在R過渡區遇到了阻力。同時，當凸模沖孔達到一定的位置后，成形法蘭的壓頭與坯料也開始接觸，向下的壓力將迫使部分金屬沿著與壓頭相同的方向（即向下）流動，這樣向上、向下的兩股金屬對流最終在R過渡處匯集形成折疊。

（2）金屬流動速度不一致而形成。在更換凸模時，由于凸模處于室溫狀態，造成與凸模接觸的坯料表層溫度下降，致使這一部分金屬流動速度變慢，而與之相鄰的中間較快的金屬帶著流速較慢的金屬一起流動，由于流速的差異，最終在流動阻力最大處R過渡區域形成折疊。

（3）一部分金屬被壓入另一部分金屬內形成。由于熱擠壓工藝設計不合理，零件內腔復雜，預沖孔直徑偏小，在擴孔或成形法蘭時，將預沖孔后表面已氧化的表層金屬壓入工件表面而形成折疊。因此，要在滿足產品要求的前提下，采用較大的R過渡，減少金屬流動時的阻力，正確地使用模具，提高模具的光潔度，減少金屬流動的阻力，同時正確的預熱模具與潤滑冷卻也是減少折疊產生的措施之一。

2反擠壓模具設計

2.1反擠壓工序金屬變形特點

反擠壓工序較為簡單，因為鐓擠成形工序已將工件內外尺寸基本成形，反擠僅是將內孔擠深即可。反擠時，工件被放置在反擠模中，反擠模下端已被頂桿頭封閉，坯料在反擠壓凸模的作用下，金屬在反擠凸模轉角處產生分流，由于下部已無充填空間，這部分金屬只得向上流動不斷形成工件側壁。另外，在反擠壓凸模的正下方還存在一剛性區域，它與沖頭下壓的速度基本相同，該區域的金屬僅向下作剛性移動而沒有發生塑性變形，隨著反擠凸模的繼續壓下，凸模底部剛性區域逐漸減小，該區的金屬開始慢慢參與流動，以滿足體積不變條件，彌補金屬軸向供給量的不足，隨著擠壓的繼續進行，主要變形區的金屬在流動至形成杯壁后，不再參與變形只是向上做剛性平移，于是導致坯料高度增加形成深孔。

2.2反擠壓工序易出現的問題

零件在反擠壓時，最易出現的問題是壁厚不均勻，將導致工件局部因加工余量不足無法滿足機械加工要求而報廢。而影響壁厚偏差的主要因素為反擠壓凸模與凹模不對中，不在一條中心線上；其次工件加熱溫度、潤滑不均勻；反擠壓凹模型腔直徑與鐓擠成型后工件的直徑相差過大等都會導致壁厚偏差的產生。

3精整內孔模具設計

3.1精整內孔工序金屬變形特點

反擠壓工序無法將內孔直接沖成通孔，需留一定厚度的擠余金屬在專門的沖底模中沖穿。針對本文而言，將要沖除擠余金屬（連皮）的工件放入沖底凹模中，隨著設備工作橫梁的下移，使沖底凸模與工件的擠余金屬（連皮）接觸，在壓力的作用下，工件對擠余金屬（連皮）發生剪切作用，待應力達到剪切破壞強度時，擠余金屬（連皮）就被切離擠壓件而落下，擠壓件仍回留在沖底凹模內。在這個過程中，沖底凹模起著支承擠壓件的作用，而沖底凸模則起刀刃的作用。

3.2精整內孔工序易出現的問題

在工件精整內孔階段，主要存在問題是斷面質量，因為斷面質量的好壞，直接影響工件的最終產品質量。一般而言，采用冷態比熱態好，因為可以得到斷面光滑平整而沒有塑性變形的擠壓件，但對合金結構鋼和中碳鋼以上零件，冷態條件下金屬很脆，在沖除擠余金屬（連皮）時，擠壓件容易產生裂紋或被拉裂；對于剪切斷面較大的擠壓件，若采用冷態沖底，則需很大的變形力，將導致設備噸位的增加。因此沖除擠余金屬（連皮）通常都是在熱擠壓后利用余熱進行，優點是沖底力較小，擠壓件不易出現裂紋等缺陷，但工步之間配合較嚴，模具的調整和修配比較復雜。

4結語

該文主要通過對汽車輪轂軸管零件熱擠壓各工序金屬變形特點的理論分析，介紹了各工序變形時金屬的流動規律，分析了各工序在金屬成形時易形成弊端的原因，并簡要地提出了解決方案。同時依據工藝要求，完成了熱擠壓各工序的模具設計工作。

作者：周鳳嬋 單位：河南工業和信息化職業學院