1.4 H62黄铜LED灯具散热底座芯棒挤压成形

1.4.1 问题描述

图1-1所示是某型号LED灯具散热底座芯棒设计简图，为杯杆类零件，芯棒材料为H62黄铜，采用挤压的方法热塑性成形芯棒半成品，再经切削加工至设计尺寸。研究任务：①确定合理的坯料尺寸；②确定合理的凹模倾角。

图1-1 LED灯具散热底座芯棒设计简图

该LED灯具散热底座芯棒零件图如图1-2所示，与挤压件最大外径接近的常用铜棒主要有三种：ϕ50mm，ϕ56mm，ϕ58mm。根据体积不变原则，坯料下料尺寸为ϕ50mm×54mm，ϕ56mm×43mm，ϕ58mm×40mm，因此本次工艺参数模拟分为三组。根据生产实际，拟定芯棒挤压成形工艺方案见表1-1，以确定合理的坯料尺寸。坯料温度为450℃，实验前预热模具。坯料的加热采用箱式电阻加热炉，加热温度为440℃±10℃，保温30min±5min。实验过程中采用动物油润滑。实验设备为Y32-200型万能四柱液压机。

图1-2 LED灯具散热底座芯棒零件图

表1-1 芯棒挤压成形工艺方案

采用标准挤压模架，凸凹模设计简图如图1-3所示（凸凹模挤压圆角为0.5mm），复合挤压凸凹模选用了Crl2MoV制造，热处理后硬度为58～62HRC，应力圈采用45钢制造，热处理硬度为38～42HRC。模具的凸凹模表面全部抛光。预应力配合角度为0.5°，必须保证配合面积达到80%以上。

图1-3 复合挤压凸凹模简图

根据生产实际，此案例采用温锻成形工艺。在有限元模拟时，采用圆柱形坯料，坯料材料选择CuZn37[1100～1500℉（600～800℃）]，模具材料为H13（美国牌号，对应我国牌号为4Cr5MoSiV1）；模具和坯料间的传热系数设为11kW/（m2·K）；采用剪切摩擦模型，设置摩擦因数为0.25；坯料预热温度为450℃，模具预热温度为150℃。