本文關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

您所在的位置：技術(shù)文章 >> 專業(yè)論文

汽車空調(diào)磁吸盤沖壓工藝與模具設(shè)計

2016年03月28日 供稿：Author     打印

    1 零件結(jié)構(gòu)及工藝分析

    圖1所示為汽車空調(diào)磁吸盤零件，材料為10鋼，料厚6.0mm，零件表面要求磨削加工至厚度5.5mm，表面粗糙度要求幾=0.8μm。零件有3個深度0.8mm圓環(huán)形凹槽，加工精度要求高，還均勻分布6個細(xì)長腰形孔，其寬度為3.0mm，孔深比t/D(料厚/孔徑) ≥1，加工工藝方法為深孔沖裁，細(xì)長腰形孔之間的孔邊距為5mm。零件生產(chǎn)批量大。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點分析，制造中存在以下技術(shù)難點:①零件屬于厚料小孔沖裁工藝，加工難度大;②沖制6個細(xì)長腰形孔時，凸模易失穩(wěn)折斷、凹模剛性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難以保證;③3個圓環(huán)形凹槽采用數(shù)控車床切削加工，切削難度大，加工周期長，若采用冷擠壓加工，可以提高工效，減輕勞動強(qiáng)度。由于零件圓環(huán)形凹槽尺寸精度高，必須要有合理的模具結(jié)構(gòu)和正確的工藝方法保證。

圖1 汽車空調(diào)磁吸盤

    2 沖壓成形方案比較及選擇

    沖壓、成形工藝方案主要根據(jù)零件材料特性、結(jié)構(gòu)特點與要求來選定。由于零件的制造關(guān)鍵在6個細(xì)長腰形孔的沖裁和3個圓環(huán)形凹槽的加工，其工藝設(shè)計主要應(yīng)考慮零件制造工藝的編制及合理的模具結(jié)構(gòu)。具體工藝方案有以下3種:

    (1)復(fù)合沖孔、落料→分2次沖制6個細(xì)長腰形孔→車3個圓環(huán)形凹槽→磨端面。

    (2)復(fù)合沖孔、落料→液壓機(jī)壓制3個圓環(huán)形凹槽→分2次沖制6個細(xì)長腰形孔、磨端面。

    (3)復(fù)合沖孔、落料→液壓機(jī)壓制3個圓環(huán)形凹槽→1次沖制6個細(xì)長腰形孔→磨端面。

    方案(1)由于分2次沖制6個細(xì)長腰形孔，由機(jī)械加工3個圓環(huán)形凹槽。該方法多了1道沖孔工序且采用機(jī)械加工圓環(huán)形凹槽，故零件生產(chǎn)周期長費用高，且6個腰形孔位協(xié)調(diào)性較差，因此該方案雖可行但不可取。

    方案(2)由機(jī)械加工3個圓環(huán)形凹槽改為液壓機(jī)壓制3個圓環(huán)形凹槽，實現(xiàn)了無切削加工，但是要分2次沖制6個細(xì)長腰形孔，加工工序多，零件尺寸難以協(xié)調(diào)保證。

    方案(3)是在方案(2)的基礎(chǔ)上由2次沖制6個細(xì)長腰形孔改為1次沖制6個細(xì)長腰形孔，減少了1道沖孔工序，而且采用液壓機(jī)壓制3個圓環(huán)形凹槽，既提高了工效又實現(xiàn)了無切削加工，所以該方案為最佳加工工藝方案。

    3 模具設(shè)計

    零件第一工序采用復(fù)合模進(jìn)行沖孔、落料，其沖裁力一般按下式計算:

    P = 1.3 Ltτ

    式中：L-展開周長，mm；t-材料厚度，mm；τ-10鋼材料抗剪強(qiáng)度，MPa。

    按式(1)計算磁吸盤零件的沖裁力約為152kN，但考慮到模具結(jié)構(gòu)和實際情況，選用了400kN沖床。由于選擇了合理的模具結(jié)構(gòu)、沖床設(shè)計以及沖裁間隙，確保了該工序零件的加工質(zhì)量。以下主要介紹細(xì)長腰形沖孔模、壓槽模。

    3.1 腰形沖孔模

    模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，腰形沖孔模是保證該零件加工制造成功的技術(shù)關(guān)鍵。由于零件料厚6mm，6個細(xì)長腰形孔之間的孔過止巨只有5mm氏零件生產(chǎn)批量又大，凸、凹模工作部分結(jié)構(gòu)、剛度及強(qiáng)度尤為重要，要保證厚料沖小孔的連續(xù)進(jìn)行，就必須提高凸、凹模工作時的強(qiáng)度和剛度，同時還要保證整副模具的剛性和穩(wěn)定性。

    對于上述問題，通常采用以下4種方法來解決:

    (1)由于料厚，工作時沖裁力大，為保證凸、凹模的強(qiáng)度、剛性，模具材料均選用熱處理后變形小，內(nèi)應(yīng)力小的Cr13MbV，淬火硬度58-62HRC。

    (2)在凸模全長或局部增設(shè)保護(hù)套(導(dǎo)向塊或?qū)虬?。

    (3)采用超短凸模。

    (4)降低沖裁力，既要考慮凸、凹模的強(qiáng)度，又要考慮凸、凹模損壞以后能快換，才能提高工作效率。

    3.1.1 模具設(shè)計要點

    為了提高模具使用時的穩(wěn)定性，卸料板4既是卸料板又是凸模保護(hù)套，小導(dǎo)柱11有4個，它與凸模固定板采用H7/r6緊配合，與卸料板采用Hg/h6滑配合，與凹模采用HS/h6滑配合。這樣4個小導(dǎo)柱就將3塊板連在一起(凸模固定板、卸料板、凹模)，起到了定位和導(dǎo)向作用，增加了模具剛性和穩(wěn)定性。為盡量減小凸模長度沒有采用橡膠卸料，而是采用強(qiáng)力彈簧8，即用8個強(qiáng)力彈簧裝在上模板上，通過頂桿5卸料。零件通過定位銷3定位。

    3.1.2 腰形沖孔凸模

    為了減小沖裁力，凸模刃口做成斜刃，凸模固定沒有采用常規(guī)方法，而是采用1個內(nèi)六角螺釘拉緊，這樣有2個好處:一是凸模損壞后可以快換;二是凸模加了護(hù)套浮動，裝配時可以減少不必要的干涉。沖孔凸模見圖3。

    3.1.3 沖孔凹模

    由于一次沖制6個細(xì)長腰形孔，孔與孔之間的邊距僅為5mm、小于6mm的材料厚度。為了降低沖裁力和推件力，凹模刃口也做成斜刃；為了延長凹模壽命，凸、凹模單邊間隙取0.4mm；為了達(dá)到快換的目的，凹模用4個M10沉頭螺釘固定在凹模加強(qiáng)板上;為了增加凹模強(qiáng)度，在凹模下面加了1塊凹模加強(qiáng)板。沖孔凹模見圖4。

圖3 細(xì)長腰形沖孔凸模

圖4 腰形沖孔凹模

    3.1.4 強(qiáng)力彈黃的選用

    強(qiáng)力彈簧主要起卸料作用，所以必須計算卸料力，卸料力的計算公式為：

    Px = KxP （2）

    式中：Px--卸料力，N；Kx--卸料力系數(shù)；P--沖裁力，N。

    首先計算沖裁力：按公式（1）P=1.3Ltτ計算，細(xì)長腰形孔周長按圖5計算，L=85.6mm；t=6mm；τ=260~340MPa。

    將已知條件代入公式（1） P=1.3X85.6X6X340X6=1362kN。

    再計算卸料力：

    按公式（2） Px=KxP 計算，Kx=0.03；Px=KxP=0.03X1362=40.86kN。

    用8個強(qiáng)力彈簧卸料，每個強(qiáng)力彈簧的卸料力必須不小于5.1kN，通過計算，所選強(qiáng)力彈簧標(biāo)準(zhǔn)是：QB1001-070.232 32x6。

圖5 細(xì)長腰形孔

    3.2 壓槽模

    制件3個圓環(huán)形凹槽尺寸精度要求高，原采用數(shù)控車床切削加工，切削難度大，加工周期長，制造費用也高，現(xiàn)采用冷擠壓加工，可提高工效，減輕勞動強(qiáng)度，但必須要有合理的模具結(jié)構(gòu)和正確的工藝方法保證。

    壓槽模結(jié)構(gòu)見圖6。工作時將沖孔落料后的毛坯用定位銷8定位在凹模上，凸模下行時先將毛坯壓入凹�？�，凸模繼續(xù)下行，由于毛坯的內(nèi)孔和外圓均被凹模約束，，毛坯在液壓機(jī)的巨大壓力下(450kN)，材料產(chǎn)生塑性變形。凸模上的3個凸槽在液壓機(jī)的壓力下將毛坯冷擠壓出3個凹槽，槽深在1mm左右。限位塊3避免壓槽過深，可通過試模確定限位塊高度。凸模壓至下止點后上行，這時氣墊通過頂桿、卸料板將毛坯頂出。

    4 結(jié)束語

    針對汽車空調(diào)磁吸盤零件的加工，設(shè)計了合理的沖壓、成形模，用無切屑加工代替有切屑加工，實際生產(chǎn)表明，采用這種制造工藝與模具不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且還提高了勞動生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度。(end)

  本文關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。