回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件工藝及模具設(shè)計(jì)

1、回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件工藝及模具設(shè)計(jì)昆明地質(zhì)調(diào)查所機(jī)械廠 柳文1996年12月回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件工藝及模具設(shè)計(jì)【摘要】分析了回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件冷沖壓工藝的主要工藝難點(diǎn)，闡述了解決這些工藝難點(diǎn)的關(guān)鍵工序的模具設(shè)計(jì)，并以踏圈為例對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)關(guān)鍵工序的模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。一、引言隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，冷沖壓技術(shù)以其質(zhì)量好、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)部門(mén)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于我們這樣一個(gè)以沖壓生產(chǎn)為主、沖壓設(shè)備力量雄厚的企業(yè)，充分利用沖壓優(yōu)勢(shì)，有著積極而深遠(yuǎn)的意義。沖壓模具是實(shí)現(xiàn)沖壓技術(shù)的關(guān)鍵和不可缺少的重要基礎(chǔ)裝備，其真正價(jià)值不只在于它的本身，而且還在于它所創(chuàng)造的巨大經(jīng)濟(jì)效益

2、。模具的好壞，將直接影響制件的質(zhì)量、數(shù)量和成本。我廠生產(chǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件較多，下面就以踏圈為例，介紹該類(lèi)零件的工藝設(shè)計(jì)及關(guān)鍵工序的模具結(jié)構(gòu)。二、零件介紹踏圈是回轉(zhuǎn)體縮口沖壓件中較為典型的一個(gè)零件，采用的材料是B2GB70888 / 08GB71088，零件尺寸較大，上有424孔、57孔及25組V形凸筋均布圓周。零件圖如圖所示。三、工藝分析該零件最主要的尺寸是424孔距2740.3用于安裝，16周邊使零件剛性、強(qiáng)度大大提高。零件結(jié)構(gòu)主要難點(diǎn)：1、翻16周邊（即縮口）；2、沖25組V形凸筋；3、尺寸較大。如何采用最簡(jiǎn)單的方法呢？通過(guò)分析和參考有關(guān)資料可知，在零件制成410筒形后用縮口工

3、藝方法，成形16周邊后加以整形是可行的；25組V形筋及57孔可以設(shè)計(jì)一付楔塊模，將正面壓力轉(zhuǎn)換為側(cè)壓力進(jìn)行沖壓。1、工藝方案通過(guò)分析，沖壓加工踏圈的工藝路線可有多種，而較好的有以下兩種：方案I：剪板落料沖孔（424底孔）拉延成形（410）縮口沖370梅花孔及整形孔翻邊（424）沖57孔及V形凸筋。方案II：剪板落料引伸（410）縮口沖57孔及V形凸筋沖370梅花孔及整形壓440凸臺(tái)沖424孔。2、 工藝方案的比較和確定以上兩種方案從技術(shù)工藝性分析，各有所長(zhǎng)。方案I模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但大模具多，且在拉延成形和縮口工序中易使先沖的孔徑和孔位發(fā)生變化，直接影響關(guān)鍵尺寸2740.3，不易保證產(chǎn)品質(zhì)量；

4、方案II是先將產(chǎn)品的主要形狀沖出，再加工關(guān)鍵尺寸，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，雖然模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但大模具較少，開(kāi)模費(fèi)用略低；從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度考慮，選擇方案II比較合理。通過(guò)以上分析，確定零件的工藝方案為：（1）、剪條料；（2）、落料引伸成為410圓蓋；（3）、縮口；（4）、沖57孔及V形凸筋（楔塊模，將正面壓力轉(zhuǎn)換為側(cè)壓力分五次進(jìn)行沖壓）；（5）、沖370梅花孔及整形；（6）、壓440凸臺(tái)；（7）、沖424孔。四、模具設(shè)計(jì)（一）、零件毛坯尺寸計(jì)算1、 先將工件展開(kāi)成簡(jiǎn)單的蓋形如下圖所示：h可由公式 計(jì)算，式中，代入公式得h=17.30mm,由計(jì)算出H=41mm。2、零件毛坯直徑D的確定零件為拉

5、延件，毛坯直徑D可按拉延前后毛坯與工件的表面積不變的原則確定。式中各尺寸均為幾何中性層尺寸，d=408mm,R=5mm,H=40mm.求得D477.75mm所以，毛坯直徑D確定為478mm。（二）、各工序工藝尺寸的確定工序工藝尺寸是模具設(shè)計(jì)的主參數(shù)，而工序尺寸與選定的工藝方案是密切相關(guān)的。根據(jù)工藝方案，各工序尺寸確定為：1、剪條料：寬為486的矩形條料，長(zhǎng)度根據(jù)板材規(guī)格而定；2、落料引伸：該工序意在將毛坯落成478片料后，引伸成為410的筒形件，其尺寸如圖： 3、縮口：利用縮口的工藝翻16圓周尺寸如圖： 4、沖57孔及V形凸筋，尺寸見(jiàn)零件圖；5、沖370梅花孔，尺寸見(jiàn)零件圖，同時(shí)對(duì)縮口工序的翻

6、邊進(jìn)行整形；6、壓440凸臺(tái)，尺寸見(jiàn)零件圖；7、沖424孔，尺寸見(jiàn)零件圖。（三）、壓力機(jī)的選擇1、落料引伸落料所需沖裁力可按公式求得，式中：L沖裁零件的周長(zhǎng)，t零件材料厚度， t=2mm零件材料的抗拉強(qiáng)度， 注：一般用材料抗剪強(qiáng)度），兩式計(jì)算結(jié)果幾乎相等。經(jīng)計(jì)算，P97.4噸。引伸所需沖壓力可按公式計(jì)算，式中Q0.25P，C0.7經(jīng)計(jì)算，P94.6噸落料引伸過(guò)程中受力相當(dāng)復(fù)雜，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，所需沖壓力為1.3（落料力+拉延力），經(jīng)計(jì)算，所需沖壓力為249.6噸，所以選用400噸壓力機(jī)較為合適。2、縮口式中：d縮口前外徑，d=410mm縮口后直徑，378mmt材料厚度，t=2mm材料抗拉強(qiáng)度，323

7、經(jīng)計(jì)算，求得縮口所需沖壓力為22噸，考慮到零件的外形尺寸和公司設(shè)備情況，選用160噸壓力機(jī)較為合適。其他工序的壓力情況在此不一一作計(jì)算。（四）、主要工序的模具結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)措施從上述零件工藝分析和零件圖可知，落料引伸和縮口工序是該產(chǎn)品沖壓的難點(diǎn)和關(guān)鍵工序，這兩付模具設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響工件的質(zhì)量。1、落料引伸模模具裝配圖如下： 1、工件；2、拉延凸模；3、銷(xiāo)子；4、退料螺釘；5、彈簧；6、退料桿；7、螺釘；8、上模板；9、落料凸模、成形凹模；10、退料板；11、螺釘；12、退料板；13、退料螺釘；14、彈簧；15、下模板；16、銷(xiāo)子；17、螺釘；18、落料凹模；19、螺釘；20、銷(xiāo)；21、導(dǎo)

8、柱；22、錐套；23、墊圈；24、螺釘；25、螺釘；26、導(dǎo)套。設(shè)計(jì)措施有以下幾方面：（1）、為減少模具的制造積累誤差、提高裝模精度，取消了凸凹模固定板，將凸凹模直接固定在上、下模板上；（2）、增加凸凹模工作刃口高度1倍以上，以提高刃磨次數(shù)、延長(zhǎng)模具壽命；（3）、為彌補(bǔ)我公司壓力機(jī)動(dòng)態(tài)精度差，采用大直徑可卸式導(dǎo)柱，以利于刃磨；（4）、上下模板采用球墨鑄鐵，厚度大于80mm；（5）、在成形（拉延）凸模上開(kāi)設(shè)必要的通氣孔，以利于成形和退料。2、縮口模模具結(jié)構(gòu)如圖所示： 1、上模板；2、上模；3、工件；4、下模板；5、下模。 縮口系數(shù)，m遠(yuǎn)大于理論可達(dá)的縮口系數(shù)0.75。設(shè)計(jì)措施如下：（1）、采用無(wú)支承模具成形，取為15；（2）、縮口容易引起失穩(wěn)，如實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生可通過(guò)加大解決；（3）、考慮材料的回彈，模具可能達(dá)不到預(yù)期效果，因此，在沖370梅花孔時(shí)利用壓邊力將工件進(jìn)一步整形。五、結(jié)束語(yǔ)按照工藝方案設(shè)計(jì)和制造模具后，由于沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在試沖時(shí)僅作了少量調(diào)整和修模即