1、12 Die and Mould Technology No6 20 1 4 文章编号：10014934(2014)060012-04 冷辗凸模的反击冷校 王凤兰 (锦州华光电子管有限公司，辽宁 锦州 121001) 摘 要：为了解决生产中出现的凸模弯曲报废的问题，分析了冷辗凸模制造工艺，探 讨了对冷辗凸模反击冷校的方法，详细介绍了校直的工具和过程，并从理论上分析了 校直机理。把校直后的凸模应用在实际生产中取得了满意的结果。实践证明，反击校 直不仅可以校直小直径的工件，也可以校直大直径的杆类以及带有简单阶台、有一定 长度的轴类工件。 关键词：冷辗；反击冷校；硬度；挠度 中图分类号：TG 386
2、 文献标识码：B Cold straightening by inverted hit for the cold spreading punch WANG Feng-lan Abstract：To deal with the bending obsolescence of the punch，the manufacturing process of the cold spreading punch is analyzed，and the straightening method with inverted hit is dis cussed in detailThe tools and pro
3、cess of straightening are introduced，and the straightening mechanismis theoretically analyzed in this paperThe punch after straightening can satisfy the demands in practical applicationIt has proved that not only the small diameter work- pieces but also the bars with large diameters and the shafts w
4、ith certain distances and simple steps can be straightened Keywords：cold spreading；cold straightening by inverted hit；hardness；deflection 1冷辗凸模工艺分析 冷辗锡磷青铜波纹管圆筒凸模的尺寸为 妒80 mm1 200 mm，经热处理后，硬度为57 60 HRC。凸模形状如图1所示。 i 、 f 一一一一一 ?| 图1 80 mmX 1 200 mm冷辗凸模 收稿日期：20140704 作者简介：王凤兰(1972一)，女，高级工程师。 凸模是用妒100 mm的
5、CrWMn圆钢经车制 成形。热处理时采用45 kw箱式电阻炉加热， 其热处理工艺见图2。 在热处理后，2根凸模均产生了较严重的弯 曲变形。凸模中部最大弯曲量分别为273 mm 和256 mm(在磨床上用千分表测量)，这个弯 曲量远远大于凸模车制后所预留的10 mm的 磨量。很显然，对这样弯曲的凸模，若不进行校 直减小其弯曲量，就只能报废。为了挽救这2 根凸模，并为今后生产创造有利条件，根据已有 模具技术2014No6 13 5O 时间min 图2凸模热处理工艺曲线 的校直经验，采用反击冷校法进行校直。以往 对于高硬度(4062 HRC)、小直径(驴5 mm 40 mm)工件的反击冷校是比较有把
6、握的，而 对 80 mm这样较大直径凸模的冷校就比较困 难。在反击冷校前曾以为，这样硬的大直径工件 ： I ： 凹 用锤敲可能不能校直，尤其是敲击凹处，会越敲 越弯，难以把工件校直，即使校直了，在辗压时， 也不免还得弯曲。因此，对校直过程中有可能 遇到的问题做了充分分析。 2 校直工具 在校直过程中，所使用的工具十分简单，操 作起来也很方便。 (1)一台自制的简易校直台。如图3所示， 台上有2条供紧固螺杆架移动的凹形槽，其上 有2个可移动的紧固螺杆架，每个架上有一个 用梯形螺纹升降的螺杆，螺杆下端有一个V形 紧固钳口，供卡工件之用。 图3 自制简易校直台 (2)2块V形垫铁。V形垫铁材料为45
7、 钢，经淬火、回火后硬度为4O45 HRC，表面粗 糙度为Ra040肚m，形状如图4所示。 图4 V形垫铁 (3)千分表一块。 (4)长方形垫铁一块。长方形垫铁材料也 是45钢，经淬火、回火后，硬度为4045 HRC。 (5)校直敲击用钢锤。锤头呈菱形，如图5 所示。钢锤质量约4 kg，材料为T7，淬火、回火 后硬度为5256 HRC，锤头工作面光滑。 3 校直过程 图5棱形锤头 (1)将凸模用V形垫铁支起，用千分表测 量凸模各部位弯曲量，并用笔标好位置及弯曲 p 赠 14 Die and Mould Technology No6 2014 量，其方法如图6所示。 图6用干分表测量凸模各部位弯
8、曲量示意图 (2)将长方形垫铁放在凸模弯曲最大部位 的下方，将凸模垫起(长方形垫铁比V形垫铁高 一些)。转动凸模使其凹面向上，两端用可移动 螺杆将它卡住，此时凸模完全离开V形垫铁的 支持，其示意图如图7所示。 加力 加力 图7 用长方形垫铁和紧固螺杆将凸模凹面向上卡紧 示意图 (3)将2个紧固螺杆旋转，给凸模两端加 力，使凸模被压紧，以防止在锤击时凸模因受力 而转动，并适当加力，凸模产生一定的弹性变 形，但不能加力过大或过快，以免凸模挠度过大 而断裂。 (4)用棱形锤头用力敲击凸模最大凹点处 (即敲击部位)，当用力敲击10次左右，再向敲 击部位的两侧由近而远地轻敲几次，然后仍用 力敲击凹点处，
9、敲击1O次左右后再向两侧轻敲 几次，以此循环。当敲击l0几个循环后，可松开 螺杆，撤掉长方形垫铁，使凸模落在2块V形铁 上，如图6所示。重复步骤(1)的方法测量各部位 弯曲量，掌握校直进展情况。如果发现最大弯曲 部位有变动时，按步骤(2)操作，改变长方形垫铁 的位置，对准其最大凹点处。然后重复步骤(3)、 (4)的方法继续校直，直至达到要求为止。 用上述方法约校直1O几个小时，就将一根 凸模的最大弯曲量由273 mm校直至058 mm， 此弯曲量远远小于所预留10 mm的磨量(此时 在磨床上测量)，完全可以磨出成品。用同样方 法也将另一根凸模校直成功。 4 校直机理 所谓反击冷校是相对正击冷校
10、而言。一般 硬度较低的(小于30 HRC)工件在校直时采用 正击冷校，其方法为：用小于工件硬度的锤头 (如铜锤、未淬火的钢锤)来敲击工件弯曲的凸 起部位，或者用压力压其凸起部位。而反击冷 校恰恰相反，是用硬度较高的钢锤敲击硬度更 高的工件弯曲的凹下部位。从应用上来讲，反 击校直并不亚于正击校直，尤其经淬火的轴类、 杆类弯曲后的校直多用反击校直，但由于对反 击校直的机理研究的甚少，推广又差，致使许多 热处理工作者未能充分认识它。 众所周知，工件热处理时产生变形是不可 避免的，只是在热处理过程中采取各种有利措 施尽可能地减小变形而已。淬火工件的变形 则是由于内应力(热应力与组织应力)所致。 妒8O
11、 mm1 200 mm凸模的弯曲变形同样也是 由内应力所引起的。如果淬火时凸模各边产生 的内应力一致，则凸模就不会发生弯曲变形。 当产生的内应力较小、未超过弹性极限，则凸模 只产生弹性变形，也不会弯曲。当产生的内应 力很大、各边又不一致时，将产生较大的弯曲变 形。如果淬火时凸模一边冷却快，马氏体转变 的速度也较快，产生马氏体的量较大，体积增加 也大；反之另一边冷却较慢，马氏体转变的速度 也较慢，产生马氏体的量较小，体积变化也小。 于是冷却快的一边体积增大到大于另一边时， 则此边产生了张应力，而另一边产生了压应力。 受压应力的一边，使未来得及转变的奥氏体晶 粒受到压制而稳定化，不再向马氏体转变，
12、以残 余奥氏体的形式保留下来。正是由于奥氏体比 马氏体的比容小而塑性又大，因此当受到的压 应力大于张应力时，就产生了弯曲塑性变形。 图8是凸模弯曲变形的示意图。从图8中可以 看出：受张应力的一边即凸起的一边尺寸相对 伸长；受压应力的一边即凹下的一边尺寸相对 缩短。要消除这种弯曲变形，就必须消除凸模 两边的内应力，使其产生一定塑性变形，凸起和 凹陷两边尺寸达到相等或接近相等。 模具技术2014No6 15 图8 凸模淬火后的弯曲变形示惫图 如果用正击校直法或正压校直法，以外力 施加于伸长一边的最高点之上，克服内应力使 其产生很大的塑性变形而伸直。这对于塑性较 高的工件是完全可以的，但对于硬度在5
13、8 62 HRC的凸模来说，就很不易办到。因为施加 外力过小，不足以产生塑性变形，当然无法校 直；当施加外力过大，凸模弯曲超过一定挠度 时，就要断裂而报废。在这种情况下，只能用连 续不断地施加小外力，使它产生小的局部塑性 变形，逐渐消除凸模两边不平衡的内应力使其 逐渐伸直的办法，即反击校直法。 在反击校直时，用较硬的钢锤连续不断地 用力敲击凸模弯曲的凹点处(即敲击部位)，使 被敲击的表面产生了一定的压应力，而在这表 面层下方周围的区域就相应产生了一定的张应 力。这新产生的张应力，一方面使形成的马氏 体产生大量的亚结构的亚晶界上堆积着的大量 位错(如图9所示)，克服着强烈交互作用的势 阱，而能进
14、行自由运动，位错的自由运动就失去 了对某些马氏体晶粒的束缚作用，使得某些晶 粒在外加应力下的作用产生一定的塑性变形， 使内应力得到一定的松弛。又由于在校直过程 中不断地拧紧凸模两端的紧固螺杆，对其两端 施加外力，这又对凸模凹下一边将起张应力的 作用，有助于凹下一边伸长塑性变形。在不断 地敲击过程中不断配合两端施加外力，使凹下 一边因不断克服压应力而产生塑性变形导致伸 长，凸起一边不断减小张应力，当两边的内应力 接近平衡，凸模凹下和凸起的两边尺寸基本上 就达到平衡，即完成了校直过程。 在此应该说明2点：(1)在校直过程中，用 紧固螺杆对凸模两端施加外力只起辅助作用， 它单独不能使凸模校直，主要作
15、用还是钢锤的 敲击力；(2)在校直过程中经常测量凸模弯曲量 的变化和部位的变化，不然可能校直过头，向相 反方向弯曲。 图9在亚结构的亚晶界上堆积大量位错的 示意图 为了检验校直的结果，把两根校直后的凸 模应用在实际生产中一年多，辗出了1万多个 零件，经测量凸模仍无弯曲变形，可继续使用。 5 结论 (1)从反击校直妒80 mm1 200 mm辗压 凸模的过程以及以往所积累的反击校直经验得 出，反击校直不仅可以校直小直径的工件，如： 销钉、顶杆、导杆、导柱及轴类，也可以校直大直 径的杆类，甚至可以校直带有简单阶台的轴类 工件，但工件必须要具有一定的长度。 (2)硬度低的工件(4055 HRC)容易校 直，硬度较高(大于60 HRC)的工件较难校直。 (3)工件直径大，使用敲击的锤头质量和敲 击时力量也要大，且锤头呈菱形，棱形锤头工作 面的R要选得合适，太大时敲击力量不集中，太 小时易将工件表面击伤，造成伤痕过深而报废。 同时R小时也易损或崩刃。 (4)敲击过程中，在工件两端不断施加外力 促进校直加快，但要防止加力过大或过快，以免 造成工件断裂。 (5)经过反击校直的工件，磨光后工件表面 硬度不降低，在使用过程中不会再恢复原来的 弯曲变形。
