|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
汽车空调磁吸盘冲压工艺与模具设计5 d5 q7 G9 q3 b
. m) z, i7 F1 O* k/ C! L' |0 f
; r1 @" w' a; O1 I0 ^
# ?: k* v4 Y, G" f3 k5 ]作者：胡千祥 刘晓兰) z4 Q# S5 Q1 C/ H2 _8 f
( N0 s( B) D- [; V4 i( b
0 v( o4 B0 Q8 J. d; I1 s ! I! Z9 o5 ~0 b& X
1 零件结构及工艺分析
" b x& _5 @+ j. M0 m* M( R5 ?
; r1 v+ y( `$ W图1所示为汽车空调磁吸盘零件，材料为10钢，料厚6.0mm，零件表面要求磨削加工至厚度5.5mm，表面粗糙度要求几=0.8μm。零件有3个深度0.8mm圆环形凹槽，加工精度要求高，还均匀分布6个细长腰形孔，其宽度为3.0mm，孔深比t/D(料厚/孔径) ≥1，加工工艺方法为深孔冲裁，细长腰形孔之间的孔边距为5mm。零件生产批量大。根据零件结构特点分析，制造中存在以下技术难点:①零件属于厚料小孔冲裁工艺，加工难度大;②冲制6个细长腰形孔时，凸模易失稳折断、凹模刚性、结构强度难以保证;③3个圆环形凹槽采用数控车床切削加工，切削难度大，加工周期长，若采用冷挤压加工，可以提高工效，减轻劳动强度。由于零件圆环形凹槽尺寸精度高，必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法保证。% N) d" Y$ |+ |/ K4 @# ]
4 ?% Y5 W' z3 o" e' j- I
) {3 T! d/ Z$ _" y5 A" a) J
5 a3 L& W) F3 u# k( t, l4 m
( o/ X% F9 X; F A5 r' X2 冲压成形方案比较及选择 2 n, F; O8 E: b/ k6 f" y' f
: V* n' E" P3 ^1 S1 i冲压、成形工艺方案主要根据零件材料特性、结构特点与要求来选定。由于零件的制造关键在6个细长腰形孔的冲裁和3个圆环形凹槽的加工，其工艺设计主要应考虑零件制造工艺的编制及合理的模具结构。具体工艺方案有以下3种: ' X ~, u& n1 C! a( ]4 B
* X! a; s) g2 w% S(1)复合冲孔、落料→分2次冲制6个细长腰形孔→车3个圆环形凹槽→磨端面。 . i* Z* q8 n4 z3 ^/ n# r# h
(2)复合冲孔、落料→液压机压制3个圆环形凹槽→分2次冲制6个细长腰形孔、磨端面。 1 w6 M9 H# G8 v+ A
(3)复合冲孔、落料→液压机压制3个圆环形凹槽→1次冲制6个细长腰形孔→磨端面。
- X) a; H5 a* k+ g7 v( T" Z' `5 z6 s
方案(1)由于分2次冲制6个细长腰形孔，由机械加工3个圆环形凹槽。该方法多了1道冲孔工序且采用机械加工圆环形凹槽，故零件生产周期长费用高，且6个腰形孔位协调性较差，因此该方案虽可行但不可取。 8 C6 x4 j/ K9 Y2 ?3 k
/ G! ~* a) z0 Y4 M! s
方案(2)由机械加工3个圆环形凹槽改为液压机压制3个圆环形凹槽，实现了无切削加工，但是要分2次冲制6个细长腰形孔，加工工序多，零件尺寸难以协调保证。 ' i$ K# z! g7 i& u1 d1 L
# h8 \' g+ W* K8 _1 E
方案(3)是在方案(2)的基础上由2次冲制6个细长腰形孔改为1次冲制6个细长腰形孔，减少了1道冲孔工序，而且采用液压机压制3个圆环形凹槽，既提高了工效又实现了无切削加工，所以该方案为最佳加工工艺方案。 ' \& y& f3 M$ q8 z; K
3 R% ^$ }. k& B1 T' `6 B3 模具设计
* {' W, Z3 o$ J. k; L
, k+ ]/ }2 J1 N零件第一工序采用复合模进行冲孔、落料，其冲裁力一般按下式计算: + A0 J9 `: g H$ K
0 D- V3 {+ r0 K) x! X' p4 ]P = 1.3 Ltτ
/ i( @9 W& S! ~! m( ]+ G( { W" d6 r% n
式中：L-展开周长，mm；t-材料厚度，mm；τ-10钢材料抗剪强度，MPa。 ! L: M8 K7 A Q6 P& [3 s; ^0 P* R; ?
$ I( n7 I' B) `. b# h
按式(1)计算磁吸盘零件的冲裁力约为152kN，但考虑到模具结构和实际情况，选用了400kN冲床。由于选择了合理的模具结构、冲床设计以及冲裁间隙，确保了该工序零件的加工质量。以下主要介绍细长腰形冲孔模、压槽模。
' ]+ S7 Z# E# j) N" `/ u0 E6 V
4 E, y; @# j2 y+ a* R3 K! B. W3.1 腰形冲孔模 # q4 K$ a& |3 j& }
2 X( L1 r, c4 {! e模具结构如图2所示，腰形冲孔模是保证该零件加工制造成功的技术关键。由于零件料厚6mm，6个细长腰形孔之间的孔过止巨只有5mm氏零件生产批量又大，凸、凹模工作部分结构、刚度及强度尤为重要，要保证厚料冲小孔的连续进行，就必须提高凸、凹模工作时的强度和刚度，同时还要保证整副模具的刚性和稳定性。 * y; P* o! S5 l) y
6 x: w) y" t/ D
& ~+ k* @% p2 d+ G ?* z
( }/ l7 L4 ^( K6 [/ |
0 a6 r8 Q! ^/ e6 q& g对于上述问题，通常采用以下4种方法来解决:
5 r, G0 P2 m, Q- o4 k7 E8 @. j0 T% H% k# p# D c. J
(1)由于料厚，工作时冲裁力大，为保证凸、凹模的强度、刚性，模具材料均选用热处理后变形小，内应力小的Cr13MbV，淬火硬度58-62HRC。 % H% i6 Z7 U4 b+ |: ?2 i7 ]( f
(2)在凸模全长或局部增设保护套(导向块或导向板)。 * x U6 Y7 E% J( _1 i( g
(3)采用超短凸模。
0 h# G% O# L. w# r& E# C4 s( n(4)降低冲裁力，既要考虑凸、凹模的强度，又要考虑凸、凹模损坏以后能快换，才能提高工作效率。 7 `0 I& `8 x+ d; m, b0 ^
2 J( A6 U$ l7 `6 T
3.1.1 模具设计要点 ) N# Y. p8 S7 L5 V" e
_3 `% v, q' f
为了提高模具使用时的稳定性，卸料板4既是卸料板又是凸模保护套，小导柱11有4个，它与凸模固定板采用H7/r6紧配合，与卸料板采用Hg/h6滑配合，与凹模采用HS/h6滑配合。这样4个小导柱就将3块板连在一起(凸模固定板、卸料板、凹模)，起到了定位和导向作用，增加了模具刚性和稳定性。为尽量减小凸模长度没有采用橡胶卸料，而是采用强力弹簧8，即用8个强力弹簧装在上模板上，通过顶杆5卸料。零件通过定位销3定位。
& w' s5 A5 w' j' J) Z6 R
' s: _- D2 j$ y) p: b3.1.2 腰形冲孔凸模
. L9 m/ O! z, A. J) A3 e& u* c3 N+ Z/ d+ J( P4 w' \ p% l5 ?- a
为了减小冲裁力，凸模刃口做成斜刃，凸模固定没有采用常规方法，而是采用1个内六角螺钉拉紧，这样有2个好处:一是凸模损坏后可以快换;二是凸模加了护套浮动，装配时可以减少不必要的干涉。冲孔凸模见图3。 2 v3 l" w$ W/ a* Y1 ?
$ }; x( R5 P. n1 [6 v3.1.3 冲孔凹模
; T. { g) K7 n% R# f) X( P! m- V- x
由于一次冲制6个细长腰形孔，孔与孔之间的边距仅为5mm、小于6mm的材料厚度。为了降低冲裁力和推件力，凹模刃口也做成斜刃；为了延长凹模寿命，凸、凹模单边间隙取0.4mm；为了达到快换的目的，凹模用4个M10沉头螺钉固定在凹模加强板上;为了增加凹模强度，在凹模下面加了1块凹模加强板。冲孔凹模见图4。
0 r% G4 n# ~/ }. r. a- W; m7 @3 x4 O) i }
( V: w+ B( `6 e
0 C+ T+ g$ P2 ?) Z6 o: N8 \6 N
! H# {) T" ~$ o* K2 M* N% M$ i
0 b+ S a+ m/ u
- d1 ?/ G4 h4 G; c" M% K3.1.4 强力弹黄的选用 + l9 W; e9 U- l- ~& j5 o4 K
: y( y6 e! Y8 |3 I$ g ~& T
强力弹簧主要起卸料作用，所以必须计算卸料力，卸料力的计算公式为： ' q& _+ u7 u3 X. a
2 _. r2 B' R. N8 e! L' z
Px = KxP （2） 6 t, w5 v7 o) R$ G/ S5 D
6 r7 i) x5 r; v8 |8 Z' i' j& H式中：Px--卸料力，N；Kx--卸料力系数；P--冲裁力，N。 7 |. N" o6 J7 C% v
$ ~+ Y' G% R/ n+ M* J5 K& E# _$ ^首先计算冲裁力：按公式（1）P=1.3Ltτ计算，细长腰形孔周长按图5计算，L=85.6mm；t=6mm；τ=260~340MPa。
# K$ } Z/ I; v# [: ~: l3 J* Z! r7 ~$ o' |. e/ G
将已知条件代入公式（1） P=1.3X85.6X6X340X6=1362kN。
; }, y d# V9 e* k
@7 o: I2 ~+ k' L再计算卸料力：
' F6 A$ \4 T, ^* g6 D2 Z/ c/ p. k2 n) ^+ m) O/ A
按公式（2） Px=KxP 计算，Kx=0.03；Px=KxP=0.03X1362=40.86kN。
2 @; q; C* E ]% K; r2 H! z" u; n( y
用8个强力弹簧卸料，每个强力弹簧的卸料力必须不小于5.1kN，通过计算，所选强力弹簧标准是：QB1001-070.232 32x6。
4 k3 M( H; Z7 J5 d8 ?1 D. w5 B
+ |$ p2 _# g" {" p) M' E
5 Q' M3 Q* y( k) e
0 b; C3 u) Q2 ?/ r$ R3.2 压槽模
" L% v6 F$ I. Z. V! m1 ~2 _( n2 }1 P" r0 \4 F5 C! C
制件3个圆环形凹槽尺寸精度要求高，原采用数控车床切削加工，切削难度大，加工周期长，制造费用也高，现采用冷挤压加工，可提高工效，减轻劳动强度，但必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法保证。 $ \' z5 W0 i# ^7 ]
& A& O6 E; `2 g- R- \! s% H% n压槽模结构见图6。工作时将冲孔落料后的毛坯用定位销8定位在凹模上，凸模下行时先将毛坯压入凹模框，凸模继续下行，由于毛坯的内孔和外圆均被凹模约束，毛坯在液压机的巨大压力下(450kN)，材料产生塑性变形。凸模上的3个凸槽在液压机的压力下将毛坯冷挤压出3个凹槽，槽深在1mm左右。限位块3避免压槽过深，可通过试模确定限位块高度。凸模压至下止点后上行，这时气垫通过顶杆、卸料板将毛坯顶出。
1 j/ y4 x& G# f0 K* i5 c( L: W* F8 W1 s- ^
3 o# U `: D+ o9 u1 H" _7 n
' \3 H1 N6 f5 H9 }" e) L
. V+ q8 ~- W6 Z4 结束语
! @3 |* ?7 ~ e$ s9 e. h/ [. I# h2 }
针对汽车空调磁吸盘零件的加工，设计了合理的冲压、成形模，用无切屑加工代替有切屑加工，实际生产表明，采用这种制造工艺与模具不仅能保证产品质量，而且还提高了劳动生产效率，降低了生产成本和劳动强度。(end) |
|
发表于 2010-7-2 13:12:13