冰箱底鋼板沖壓工藝分析及模具設(shè)計方案套筒熱擠壓工藝與模具設(shè)計方案

本文通過對冰箱底鋼板沖壓工藝進行分析，合并工序，減少ＨYＰＥRLＩNK"hｔtｐ：/／mｏｕｌｄ.ｎｅwｍaker．ｃom／＂\t”_bｌａnｋ”模具數(shù)量，節(jié)約模具投入,縮短產(chǎn)品的加工周期,有效地控制生產(chǎn)成本.??1引言?

圖1所示零件，是某冰箱配件的重要零件-—底鋼板。材料為0。０３mm厚的鍍鋅鋼板，年產(chǎn)量200萬件，要求沖壓加工后表面光潔平整、無飛邊、無毛刺，不允許起皺、拉裂等現(xiàn)象.從零件結(jié)構(gòu)分析，要保證該零件順利成型，關(guān)鍵是凸模與凹模的間隙、成形中部凸苞時的壓邊力調(diào)整合理，如果把它分開加工，很容易保證,但模具的數(shù)量會增加，模具投入會成倍增長,產(chǎn)品的加工周期會延長，因此，經(jīng)過認(rèn)真的分析后，采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)來解決這一問題。?圖1底鋼板零件圖2工藝分析?

要保證零件的質(zhì)量，沖壓工藝的方法有兩種：

?①按落料→沖凸苞→沖月牙→彎四周邊→彎“Ｚ"形。這樣的工序加工，沒有任何問題.但模具的數(shù)量會增加到5副，這樣模具投入增加，模具制造周期延長，最關(guān)鍵的是增加兩道工序后產(chǎn)品的加工周期延長,加工成本居高；按年產(chǎn)量２0０萬件計，成本會增加不少；?

②把落料→沖凸苞→沖月牙合并成一副復(fù)合模（這里主要討論此復(fù)合模)，合理配置各凸模與各凹模之間間隙、中部凸苞成形區(qū)域內(nèi)合理調(diào)整壓邊力.可有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量。通過對以上兩種方案對比，很直觀地選用方案②。

?3模具結(jié)構(gòu)及工作過程??模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。凹模結(jié)構(gòu)如圖3所示。?

模具工作過程：把正確地安裝在HＹPERLINK"httｐ:／／ｃｎ.neｗｍ/proｄｕｃt／1０50012００1.2060．１.ｈｔｍｌ”＼ｔ"_ｂlanｋ"沖床上，上滑塊下行時,卸料板3在彈簧或聚氨酯的作用下壓緊零件表面繼續(xù)向下，中部成形凸苞凸模逐步進入下模1３，在達(dá)到下死點前1ｍm時，其它凸模開始切削，達(dá)到下死點后，完成各孔切削及中部凸苞成形.滑塊上行,在彈簧(壓縮彈簧）或聚氨酯的作用下卸料板3推出零件，成形、切切削結(jié)束。重復(fù)這一循環(huán)過程，得到落料、月牙成形后的凸苞成形后的合格零件。

圖2模具結(jié)構(gòu)

1．下模座2．導(dǎo)柱3。卸料版4.同定板５。導(dǎo)套6.上模座7．上墊板8。凸模Ⅰ9.凸模Ⅱ１0.凸模Ⅲ11.凸模Ⅳ1２．HYPERLINK＂hｔｔｐ：/／cｎ.nｅwｍ/cat_12200０5.hｔml”\t＂_blank”螺釘１3。下模１４．凸模Ⅴ１5.凸模Ⅵ16.凸模Ⅶ１7.凸模Ⅷ１8．下墊板１9.凸模Ⅸ２０．月牙凸模21.柯凸苞凸模?圖3凹模結(jié)構(gòu)4模具關(guān)鍵零件的加工

?該模具加工的難點是凹模、固定板。根據(jù)上述凹模、同定板的結(jié)構(gòu)來看,孔多，且形狀不同、凸凹模之間的間隙又小，形位公差要求高。結(jié)合已有設(shè)備，選用慢走絲加工凹模、固定板上各孔。??５沖壓設(shè)備選用

因零件結(jié)構(gòu)較大,切邊、沖孔沖壓力較小,中部成形凸苞的壓力較大，模具外形較大。結(jié)合本公司現(xiàn)有設(shè)備,選用ＪＨ36-2５0沖床，完全滿足要求。?

6結(jié)束語??該模具經(jīng)試模調(diào)試，現(xiàn)已批量生產(chǎn)使用6個月，加工產(chǎn)品95萬件。模具未發(fā)現(xiàn)異常。實踐證明，采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)方案完全能保證零件的尺寸、質(zhì)量要求擠壓件設(shè)計和坯料的計算??套筒零件如圖１所示,材料為3０Mn。采用反擠壓工藝成形毛坯.??零件尺寸精度超出了熱擠壓所能達(dá)到的要求，需加放機加工余量。根據(jù)圖1的產(chǎn)品零件圖，可知D＝39mｍ,H/d=６0／31=1.94。查資料得單邊余量為1．25mm，徑向公差為-0。3＋０.6；中心偏差0.４mm；高度方向的單邊余量6mｍ，公差為—0。5+１．0。從而設(shè)計套筒的熱擠壓件如圖2所示。經(jīng)計算得到擠壓件體積為516３7mm3。

?根據(jù)體積相等的原則和擠壓件體積(加上１%的燒損量），初步算得坯料尺寸為φ35×54.２mｍ，再加上下料負(fù)公差0。７ｍm，確定下料尺寸為φ35×54．９ｍm.

?2工藝過程?

（１）下料.將整根的30Mｎ棒料剪切成φ35×5４。９mｍ.剪切斜度不得大于０。5mm,剪切后的坯料斷面不許有剪切毛刺。??(2）加熱。加熱設(shè)備選用中頻感應(yīng)加熱爐，鋼溫不低于１２０0℃,采用流水加熱，坯料中心與表面的溫差不大于５０℃.??（3）鐓粗預(yù)制坯。為便于毛坯在凹模腔內(nèi)準(zhǔn)確定位，將加熱坯料外徑鐓粗至φ４1．3mm(預(yù)制坯高度Ｈ≈40mｍ）。??(4)熱擠壓。將鐓粗后的毛坯放在反擠壓模內(nèi)擠壓.開始擠壓溫度為１150~1２00℃,終止擠壓溫度不得低于900℃,擠壓件的中心偏差為0．3ｍｍ，上口高低不平度不得大于5mｍ,彎曲度在6６mｍ長度內(nèi)不得大于0.25mm。?

（5)熱處理。采用余熱退火處理，擠壓件退火處理后的硬度為２0７～2４0HB。??（６）清理。熱處理后擠壓件應(yīng)進行酸洗清理,清理后的擠壓件表面不許有過蝕麻點和殘留氧化鐵皮存在。??擠壓成形工步如圖３所示。工藝計算和設(shè)備選擇

３．1變形程度計算??反擠壓筒形件的變形程度即斷面收縮率(參見圖2）。滿足鋼質(zhì)零件熱擠壓變形程度εＦ<60％的要求。?

3.2擠壓力的計算??已知擠壓方法，被擠壓材料，終止擠壓溫度不低于９00℃。單位擠壓力p和總擠壓力P按下式計算：式中Ｋ-—安全系數(shù),取１。3

?A——凸模與坯料接觸表面在凸模施力方向的投影面積,算得A＝6３8ｍｍ２??Ｚ-—ＨYＰEＲLINK"httｐ:／/moulｄ.neｗmａkeｒ．ｃom/"＼ｔ"_blaｎｋ"模具的形狀系數(shù),查資料可知，Ｚ＝1。２??ｎ——擠壓方式及變形程度修正系數(shù),查資料可知,當(dāng)反擠壓斷面收縮率4７。2％時，ｎ=４．5?如何定義象高壓線、城墻這類帶形（Ｓｈaｐe）定義的線型httｐ：//wｗw。qｘｃad。ｃｏm/cadjc/７67。hｔｍｌ電極縮放量選取的誤區(qū)http:/／ｗww。qingｘinjx。ｃom／zyzｓ/2８2．ｈtml網(wǎng)頁設(shè)計中風(fēng)格定位與版面編排http://ｗww.qxcｄr。cｏm/zyｚｓ/２４1.ｈtml字號大小的確定與字距和行距的再設(shè)計hｔｔp:／／www。qingxｉnjiａoyu。coｍ/pｍsj／1８9.ｈｔml模具加工中沖模的失效形式ｈttp:／/wwｗ．qｘｕgpｘ.com/ｚｙzｓ/278。ｈｔmｌ菲林的組成成分的正確認(rèn)識菲林網(wǎng)點大小的識別方法hｔｔｐ：//wｗw．ｚ/zyzs/２82.ｈｔml?σb-—擠壓溫度下材料的極限強度,終鍛溫度９2０℃的30Mn鋼,σｂ=５5MPａ

?將以上數(shù)據(jù)代人兩式得單位擠壓力p=2９７MPa，模具材料可以承受;擠壓力P=246kN。??3.3擠壓行程的計算??從凸模接觸坯料至擠壓結(jié)束凸模下移的距離S(見圖3c）為擠壓行程.

?S=預(yù)制坯高度－擠壓件底部厚度=40－7=３３（mｍ)。??根據(jù)反擠壓力和擠壓行程計算及現(xiàn)有設(shè)備情況，選擇有下頂料裝置1０００kＮ液壓機。??４模具結(jié)構(gòu)設(shè)計??套筒熱擠壓模具如圖4所示.

圖４套筒熱擠壓模具?1.導(dǎo)柱２。凹模壓緊圈３．凹模芯4。凹模5.帶凸肩HYＰERLINＫ”hｔtp：/／ｃn．ｎｅwｍaker.coｍ／caｔ_122000５。htｍl＂＼t"_bｌaｎｋ”螺釘6.彈簧７．導(dǎo)套8.凸模壓緊圈9．上模座１0.壓力板１1。上砧塊１２。卸料板１3.凸模14．下砧塊１5.柱銷16．高度調(diào)節(jié)塊１7．斜楔18.凹模墊板１9。頂桿20。沉套2１.下模座22。調(diào)節(jié)螺釘凹模4以凹模墊板18與下模座21定位。凹模與凹模壓緊圈2采用錐面配合，用內(nèi)六角螺釘與下模座21緊緊連接。由沉套20和頂桿1９組成頂出機構(gòu)，在氣墊的作用下將擠壓件從凹模內(nèi)頂出。沉套20的一部分伸出下模座，是為了降低合模高度。將熱擠壓模安裝在液壓機上時，需在下模座21下面增加一個中間有孔的附加墊板，沉套２0下部伸進附加墊板的孔內(nèi);若熱擠壓模安裝在曲柄壓力機上時,沉套２０下部伸進壓力機工作臺孔內(nèi)。?

脫料板１2和帶凸肩螺釘5及彈簧6組成卸料機構(gòu)，用于將箍在凸模13上的擠壓件脫下.彈簧的作用是支承脫料板，并能保證脫料板和帶凸肩螺釘上下移動，從而減少凸模的長度，增強了凸模彎曲強度，彌補壓力機行程不夠大的不足。??凸模13與凸模壓緊圈8也采用錐面配合，凸模壓緊圈與壓力板10通過螺釘緊固在上模座９上。??凹模的冷卻，是將自來水由管接頭通入凹模壓緊圈和凹模之間的兩道凹槽，自上而下地對凹模進行冷卻.凹模墊板18與凹模4不做成一體,主要是為了加工和修理的方便.反擠壓凹?？勺龀烧w式的,也可做成如圖４所示的鑲套式。

?在反擠壓模的側(cè)面，由上砧塊１1、下砧塊14、高度調(diào)節(jié)塊16、柱銷15和調(diào)節(jié)螺釘2２等組成鐓粗臺.設(shè)置鐓粗臺的目的,主要是為了清除氧化鐵皮和改變坯料直徑.?CAD中自動標(biāo)注公差的方法ｈttｐ：//www.qxcａd。ｃｏｍ/cａdjc／765.htmｌ模具尺寸精度的電火花強化修復(fù)強化層表面粗糙度的刷鍍修復(fù)hｔｔp:／／qiｎgxinｊx．com/ｚyｚｓ／2８0。hｔｍl分辨率和定尺寸什么是分辨率？象素的屬性象素尺寸hｔtp：／/qｘcdr．com/zｙzｓ/239.htｍl基于設(shè)計思路的三維實體設(shè)計基于關(guān)聯(lián)的設(shè)計httｐ：／/ｑｉngxinjiaｏyu.cｏｍ／mjsj/1８7.ｈｔmｌＵG裝配的設(shè)計方法與基于ＵG裝配建模的策略ｈttｐ：//qｘugpｘ。com／zyzs／2７５.htｍｌＵＶ網(wǎng)印油墨的新應(yīng)用ＵV網(wǎng)印油墨的發(fā)展ｈｔtp：//zzsｎ/zyzs/280。ｈtｍl?由圖3可以看出,只要更換凸模１3、凸模壓緊圈８、凹模芯３和卸料板12，便可生產(chǎn)不同規(guī)格的反擠壓杯形擠壓件。??5凹模與凸模設(shè)計??５.1反擠壓凹模??根據(jù)擠壓件的外徑先算出凹模型腔的工作直徑，然后根據(jù)凹模型腔的工作直徑確定其他各部尺寸。反擠壓凹模如圖5所示。用簡化公式計算當(dāng)量線膨脹率:式中α1——鍛件材料終鍛溫度時的的線膨脹系數(shù)，α1＝１６．６×10—6／℃?

α２——模具材料在工作溫度下的線膨脹系數(shù),α２=12．4×10—6/℃?

ｔ1—-鍛件終鍛溫度，ｔ1＝９0０℃

?t2——模具型腔工作溫度t２