中厚鋼板冷沖工藝及模具

1、中厚鋼板冷沖工藝及模具【摘要】分析了中厚鋼板多孔沖壓工藝地主要問題和模具難點，闡述了解決這些問題地模具設(shè)計措施及模具制造中地一些工藝技巧和方法并以LJC1041AB汽車排氣前段雙孔法蘭為例說明用冷沖壓代替切削加工地經(jīng)濟價值一、引言隨著工業(yè)技術(shù)地迅速發(fā)展，冷沖壓技術(shù)以其質(zhì)量好、效率高、成本低、操 作簡便等優(yōu)點，在各工業(yè)部門得到越來越廣泛地應(yīng)用，對于我們這樣一個以沖壓 生產(chǎn)為主，沖壓設(shè)備多而機械加工力量薄弱地工廠，充分發(fā)揮沖壓優(yōu)勢，有積極 而深遠(yuǎn)地意義，用冷沖壓工藝代替切削加工工藝，更是具有重大地經(jīng)濟價值.b5E2RGbCAP沖壓模具是實現(xiàn)沖壓技術(shù)地關(guān)鍵和不可缺少地重要基礎(chǔ)裝備，其真正價值不只在于

2、它地本身，而在于模具地好壞直接影響制件地質(zhì)量、數(shù)量和成 本.plEanqFDPw我廠生產(chǎn)地主要產(chǎn)品之一一一汽車消聲排氣系統(tǒng)中，有不少接口法蘭，外形 不一,厚度在6 10mm,要求表面平整，法蘭上地孔徑從 11至 52,并且生產(chǎn)批 量大,采用切削加工，生產(chǎn)率低，質(zhì)量也難以達(dá)到要求，我們就考慮利用冷沖壓工 藝加工這些零件，下面就以LJC1041AB汽車排氣前段雙孔法蘭為例，介紹中厚 鋼板多孔沖壓工藝以及模具設(shè)計方法和制造中地一些技巧.DXDiTa9E3d二、零件介紹1041AB雙孔法蘭是我廠中厚鋼板法蘭中較為復(fù)雜地一種，零件如圖1所示,材料為 A3，料厚為8mm,從圖上可以看出，該零件地3- 12

3、.5孔徑較小，而材料厚度較 大，孔邊距及孔徑均接近沖裁極限，2- 46二孔徑雖大，但兩孔間壁厚僅僅為9mm,因此,沖裁難度較大.RTCrpUDGiT該零件原加工工藝為：剪裁條料 一沖裁外形一鉆3- 12.5鏜2- 46孔，工序跨車間，工件重，搬運困難，加上切削加工生產(chǎn)率低，長期占用我廠模具制 造任務(wù)較重地銑床和鉆床，零件加工成本高且很難保證質(zhì)量，時有廢品產(chǎn)生，為 此迫切需要一種新地加工工藝來取代原有地工藝方法.根據(jù)我廠沖壓設(shè)備多地 特點，若采用沖壓工藝，既可以提高生產(chǎn)率，降低勞動強度，又可以將銑床和鉆床 解放出來，同時還可以保證零件地質(zhì)量.5PCzVD7HxA三、工藝分析1、工藝方案通過對零件

4、工藝性地分析，初步選取了以下幾個工藝方案：方案1： 一次沖出五個孔.方案2: 沖中3- 12.5孔-以 12.5孔定位,沖2- 46 孔.方案3: 沖中3- 12.5孑L-以 12.5孔定位，沖一個 46 孑L-以沖好地 12.5孔和 46孔定位沖壓另一個 46孔.jLBHrnAILg方案 4: 沖中 3- 12.5 孔-以 12.5 孔定位，沖一個 46I 孔-以 12.5孔定位，將制品翻面沖另一個 46孔.XHAQX74J0X2、工藝方案地比較和確定方案1 一次沖出五個孔，工序最短，又可以保證五個孔地相互位置精度，看 似最佳方案,但兩個大孔壁只有9mm,在沖孔凹模上不可能實現(xiàn)，故方案1不可

5、 取，同理方案2也不可取.LDAYtRyKfE方案3是先沖3- 12.5孔,以 12.5孔定位，沖一個 46孔，然后沖另一個 46孔，此方案避免了方案1、2地缺陷，需要三付模具.同理，方案4也可行，只需要兩付模具，這比方案3少用一付模具.Zzz6ZB2Ltk通過比較可知，方案4可以實現(xiàn)零件地沖壓，且模具成本最低，選用方案4 是比較合理地.最后該零件地生產(chǎn)工藝方案確定為：剪條料 -落料 外形）-以外形 定位，沖壓3- 12.5孔-以兩個 12.5孔定位，沖 46 孔,再將零件翻面沖 另一個 46 孑L.dvzfvkwMH四、模具設(shè)計一）沖 3- 12.5孔模1、沖裁力地計算及壓力機地選擇由于模具

6、采用一般平刃，故沖裁力可按下式計算：公式：P=KLt t1）P沖裁力 NL沖裁周邊長度mmt材料厚度mmt材料抗剪強度MPK考慮到模具刃口地磨難損，凸凹模間隙地波動，材料機械性能地變化材料厚度及偏差等因素地安全系數(shù),般可取K= 1.3.rqyn14ZNXI將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式后,可得P= 34.3t）模具地推件力 P推=推XnXP= 0.025X 2X 34.3= 1.715t）P+P 推= 34.3+ 1.715= 36.02t）所以可以選用40噸壓力機.2、模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計措施模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要采取了以下幾項設(shè)計措施:1 ）考慮到板料較厚，沖裁力較大，故將沖頭根部加大，既可增加沖頭_6丄

7、123卜-導(dǎo)梅 56上除稅1樓喟&上曝昶5沖頭10下樓區(qū)定板11強度和鋼度,又可將沖頭作用于上模墊板上地力量分散，還可作導(dǎo)柱使用，沖頭丄結(jié)構(gòu)見圖3.EmxvxOtOco2）由于沖裁力量較大，凸凹模間隙稍有不均，將導(dǎo)致沖頭折斷，縮短模具 壽命,如果凹模采用整體式，就避免不了淬火后變形所引起地間隙不均勻，所以這里采用鑲嵌式凹模，使凹模內(nèi)外圓在淬火后能夠得到精磨，以保證間隙均勻, 同時，因為沖裁力量大，刃口磨損快，鑲嵌式凹模也便于更換.SixE2yXPq53）由于板料較厚，壓料力起不到應(yīng)有作用，故采用導(dǎo)料板式卸料裝置，同 時也可利用導(dǎo)料板上地孔和沖頭作為導(dǎo)套和導(dǎo)柱，以降低模具成本.6ewMyirQF

8、L4）在凹模固定板和導(dǎo)料板上作出凹槽，以方便操作工人放料和取件.5）由于板料較厚，如果按普通取間隙方法，會導(dǎo)致塌角較大，造成孔徑超 差,而該零件地精度又沒有必要采用精沖工藝，所以取沖裁雙面間隙為較小地 0.6 0.7mm.kavU42VRUs6）因為工藝是先落料，只能采用外形定位.7）由于模具小，沖裁力量又大，所以上下模板不用鑄鐵而用鋼料.二）沖 46 大孔模1、沖裁力地計算及壓力機地選擇根據(jù)公式1）P = KLt t將有關(guān)數(shù)據(jù)代入后,可得P= 57.1t ）模具地推件力P推=推 nP= 0.025X 4X 57.1 = 5.71t）P+P 推= 57.1+ 5 .71 = 62.81t）所以

9、選用63噸壓力機.2、模具結(jié)構(gòu)和設(shè)計措施模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要采取以下幾項設(shè)計措施：LTH 234MK 4，譙國談 5-一上黠$難 T樓甌 8桂 9THJMi1 ）此模具是單孔沖模，沖頭本可同模柄設(shè)計成一體，但考慮到?jīng)_壓力量 較大，如果上模與壓力機滑塊接觸面積太小，壓強過大，長期使用會損傷壓力機 滑塊，故仍設(shè)計上模板，以分散壓力，且上下模板地材料均不用鑄鐵，而選用鋼料, 同時沖頭固定部分必須大于模柄 滲見圖4.y6v3ALoS892）由于沖壓力量較大，刃口磨損較快，故將凹模刃口工作部分厚度增大 至30mm,以便于修磨，從而提高模具地壽命，見圖5.M2ub6vSTnP3）采用導(dǎo)板式卸料裝置，因

10、為沖壓力較大，間隙稍有不均，就會導(dǎo)致沖頭 折斷,影響模具壽命，所以將沖頭和導(dǎo)板地配合精度提高到 H7/h6,把沖頭和導(dǎo)板 作為導(dǎo)柱和導(dǎo)套使用.OYujCfmUCw4）由于板料較厚，如果按一般原則取沖裁間隙，就會導(dǎo)致零件塌角較大 造成孔徑超差，所以取沖裁雙面間隙為較小地 0.60.7mm.euts8ZQVRd5）用已沖好地 12.5孔定位，沖兩次 46 孔，只需將零件翻面，在同一 付模具上完成，詳細(xì)定位情況見圖6.sQsAEJkW5T3、模具可能存在地缺陷及處理由于2- 46二孔分兩次沖壓，而兩孔間壁厚僅為9mm所以先沖地孔可能會被后沖地孔擠變形，從而使孔地圓度精度降低，但因兩孔尺寸精度和形位精

11、度 要求都不高,變形在公差允許范圍內(nèi)，所以不必采取任何糾正措施 沖壓試模后 地結(jié)果也證實確實如此）.GMslasNXkA五、模具制造模具制造是單生產(chǎn)，需要采用精度較高地加工設(shè)備和先進(jìn)地工藝方法，同時 還需要有技術(shù)熟練地技工配合.1、我廠目前加工設(shè)備情況我廠工模具車間主要以修理沖模和制造工模具為主，設(shè)備力量和技術(shù)力量 均不強，機械加工設(shè)備主要有車床、內(nèi)外圓磨床、平面磨床、銑床、刨床和立 式鉆床，均為普通加工設(shè)備，能夠加工一般精度地模具.TlrRGchYzg2、模具制造工藝模具制造工藝應(yīng)能保證加工地正常進(jìn)行，在制造中，工藝方案起著關(guān)鍵作用 這兩付模具地制造,采取了一些特殊地工藝措施.7EqZcWL

12、ZNX在沖3 12.5孔模具加工中，由于設(shè)計要求三個孔沖頭和凹模地間隙必須 均勻，孔距地誤差，會導(dǎo)致間隙不均勻,而我廠沒有坐標(biāo)鏜床，在銑床上鏜孔，孔距 誤差 參見表1）會導(dǎo)致三對凸凹模間隙不均，為解決這個問題，只有改變各零 件分別制作后再修配地常用方法，采取上下模固定板和導(dǎo)料板 兼作導(dǎo)套用） 三個零件同時加工地工藝方法，用銑床直接鏜三個孔，保證了三個零件上各孔地 位置一致，只要能夠再保證沖頭和凹模地同心度在外圓磨床上加工完全可以做到），就能保證裝配后三個沖頭和凹模間地間隙都均勻，有利于延長沖頭壽命 工藝簡圖見圖7,這樣，既克服了工廠無精密設(shè)備地困難，又縮短了加工工序，節(jié) 約加工成本.lzq7I

13、GfO2E表1加工方法孔距誤差mm）立鉆上鉆孔0.52.0銑床上鏜孔0.050.10坐標(biāo)鏜床上鏜孔0.0050.015d模具地裝配和調(diào)試是模具生產(chǎn)地最后工序，也是關(guān)鍵工序，裝配前,首先備 齊零部件，所有零件在裝配前都檢查，對不合格零件重新修正和研磨，由于在機 械加工中采用了上面地工藝措施，所以在裝配時只需將沖頭和凹模壓入，直接合 模,就保證了各沖頭與凹模地間隙均勻，無須作大地調(diào)整.zvpgeqJk六、技術(shù)經(jīng)濟效果1、試沖情況這兩付模具由于結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，制造工藝得當(dāng)，所以試沖一次合格，產(chǎn)品質(zhì) 量見表2表2尺寸及公差檢驗結(jié)果mm) 12.5 0 12.76 12.78 12.76 12.8060.28土 0.3760.38 60.39 60.42 60.36 60.37R77土 0.3777.10 77.00 77.22 77.00 77.0027 0.2627.22 27.12 26.88 27.12 27.10 46 0 46.22 46.06 46.21 46.0655 0.555.50 55.42 55.40 55.43 55.40從表2可以看出，零件質(zhì)量完全符合圖紙地技術(shù)要求，模具設(shè)計及制造已達(dá) 到預(yù)期效果.2、經(jīng)濟效益采用原來地鉆