多連桿肘桿式冷擠壓壓力機

文／施永飛·江蘇啟力鍛壓機床有限公司

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機

文／施永飛·江蘇啟力鍛壓機床有限公司

施永飛，董事長，高級工程師，國家機械行業標準JB/T 10925《臥式冷擠壓壓力機》第一起草人。

冷擠壓工藝是目前國內外最先進的金屬成形工藝，具有無切削加工、高效、節能、省工、省料等特點，歐美一些工業發達國家已廣泛應用，如在汽車制造行業，一臺轎車中經冷擠壓成形的金屬零件一般在50kg左右。冷擠壓工藝在我國起步較晚，21世紀初開始應用在軍工、汽車制造等行業，現已顯露出明顯的技術領先優勢和顯著的經濟效益，不過目前冷擠壓工藝在我國的發展仍落后于歐美發達國家，如我國汽車制造行業應用的冷擠壓成形零件僅在30kg/臺左右。實踐證明，在金屬塑性成形行業，誰先掌握并應用冷擠壓技術，誰就具有技術和市場的競爭力。冷擠壓技術的應用和發展情況從側面反映了一個國家工業制造水平的高低。

相對于一般沖床的曲柄—連桿機構(圖1），多連桿肘桿式冷擠壓壓力機所采用的多連桿肘桿式機械傳動機構(圖2）可使冷擠壓成形的產品金屬組織更致密、力學性能更好。

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的機械傳動機構采用變形肘桿方式，通常由一個曲軸、五個連桿組成，如圖3所示。其特點是：⑴該機構帶動滑塊運動有一個較長的擠壓行程，也稱做功行程。⑵滑塊行進在擠壓行程中時，擠壓力越來越大(俗稱增力壓力機），最大值可達公稱力的1.5倍左右，以滿足金屬坯料被擠壓成形時所需擠壓力越來越大的要求。⑶行進速度越來越慢，有利于金屬坯料被擠壓時的塑性變形，延長模具的使用壽命。⑷滑塊行進至下死點時有約0.3s的保壓時間，有利于減少擠壓成形后的塑性回彈，保證擠壓成形的相對穩定，保持擠壓成形產品精度的一致性。

圖1 一般沖床的結構示意圖

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的上述特點表明，其擠壓成形的工作過程是柔和的、平穩的、自然過渡的，不具備上述4個特點的壓力機實質上是冷沖壓壓力機。冷擠壓壓力機較之冷沖壓壓力機，在連桿結構、工作原理以及成形過程等方面都具有根本性的改進和優化，因此冷擠壓成形產品的品質相對于冷沖壓產品具有無可比擬的優越性。

多連桿肘桿式冷擠壓壓力機在我國應用的時間比發達國家短一些，應用范圍尚不夠廣泛，人們對此尚缺少了解，所以常將多連桿肘桿式冷擠壓壓力機與傳統的冷沖壓壓力機混為一談。多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的冷擠壓工藝優于一般沖床的多道拉深工藝：冷擠壓工藝是一次成形來滿足金屬塑性變形的要求，產品金屬組織更致密，從而產品的韌性、抗拉強度、抗壓強度和抗彎強度也更高；而一般沖床的多道拉深工藝，不僅生產效率低、生產成本高，而且經過多次反復的變形發熱和成形后的冷卻，成形的產品變硬變脆，致使其力學性能減弱。

圖2 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機機械傳動機構示意圖

圖3 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機結構示意圖

圖4 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機

圖5 多連桿肘桿式冷擠壓壓力機冷擠壓成形的產品

由于冷擠壓成形產品非常多樣化，故而多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的冷擠壓工藝對模具形狀、幾何角度等的設計以及模具材料的選擇、模具的加工制造工藝等都有較高的要求。下模常采用硬質合金，如YG20、YG15、YG8等；上模一般采用高速鋼，如ASSAB 88，要求高一些的采用性能更好的材料，如CALDIE等。根據產品的形狀制定模鍛斜度和工作帶，并與下模座、上模座、出料機構配合協調。

近些年來，多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的冷擠壓工藝在我國的現代制造業中得到了快速的推廣和廣泛的應用，如軍工行業中的37mm炮彈、57mm炮彈、鋁制榴彈、12.7mm高機彈等，鋰動力汽車制造業中的動力電池鋁殼(圓形、方形、長方形、橢圓形均可）和鋁罐(管）類汽車零件等，均已采用該工藝生產，較之以前一般沖床的多道拉深工藝，該工藝在生產效率、生產成本、產品質量等方面都跨上了新臺階。我公司生產的多連桿肘桿式冷擠壓壓力機和該設備生產的產品如圖4、5所示。

結束語

綜觀目前國內外多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的冷擠壓工藝的應用和發展情況可以看出，應用多連桿肘桿式冷擠壓壓力機的冷擠壓工藝替代傳統的一般沖床的多道拉深工藝，將使國內歷來的傳統成形方法得以徹底改變，對我國金屬成形行業將產生重大且深遠的影響，具有里程碑式的意義。同時，隨著該工藝應用范圍的不斷加大，對于多連桿肘桿式冷擠壓壓力機制造企業來說這也將是一次難得的、極其重要的機遇和挑戰。