【作 者】匡余华
图1为某产品上的自动控制凸轮,其结构复杂,对尺寸精度和相互位置要求高。其工作过程为:动力由八棱角输入,中间四方输出,凸轮控制另一个执行元件的动作,时间分配由控制凸轮角度α决定。α分别为95º, 117º, 128º这3种规格。由于产品寿命的需要,控制凸轮要有足够的强度、一定的硬度和韧性。零件材料为A1Si7 Mg铝合金,A1Si7 Mg铝合金具有良好的铸造性能,可适用于砂型、金属型和熔模铸造等工艺,以铸造复杂形状、薄壁、承受中等载荷的零件。生产企业根据实际生产条件和材料特性,对毛坯采用半固态挤压精密铸造[1]。但企业通过一定量的控制凸轮生产后,发现存在如下问题。
(1)控制凸轮挤压铸造合格率不高,只有85%左右,其主要缺陷为压铸不足,八棱角形状不够饱满;部分毛坯中发现缩孔、缩松缺陷。通过改善挤压铸造模具结构和调整挤压铸造工艺参数等措施后[1],控制凸轮挤压铸造的合格率有所提高,达到90%。
(2)产品在例行寿命试验时,发现控制凸轮八棱角有部分断齿,影响了产品整体寿命。测试控制凸轮八棱角强度,强度指标达不到技术要求,剖开八棱角部分,通过显微镜观察,发现其组织晶粒不够细密,并伴有微小气孔存在。
如采用冷挤压工艺代替压铸,冷挤压件内部的金属流线保持连续,晶粒得到不同程度的破碎和拉长,可提高零件的综合力学性能,同时可提高生产效率、节约原材料、降低生产成本。冷挤压工艺的关键技术是挤压方案的确定和模具结构的设计,只有在保证模具具有足够寿命的前提下,才能确保冷挤压工艺的实施[2]。
【结 语】
冷挤压工艺是一种精密塑性成形技术,具有切削加工无可比拟的优点。通过生产证明,采用优化后的整形与方孔挤压成形模生产的控制凸轮,经检验完全达到图纸要求,与半固态挤压铸造生产控制凸轮相比,控制凸轮的合格率提高了4%左右,生产效率提高了4倍以上,模具寿命在18000一22000次之间。通过模具结构优化设计,不仅能提高产品质量,而且还提高了生产效益,控制凸轮零件质量更稳定、可靠。
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