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壳盖零件工艺冲压分析及设计

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：韦国召

[导读] 本文通过设计壳盖零件模具来优化该工件的生产工艺，加强生产效率和提高质量。该零件为矩形盒状高盒形零件，零件上部有翻边孔，零件侧壁有四个侧冲孔。本本次设计采用模具，拉深模和冲孔翻边侧冲孔复合模。在拉深过后设计斜楔机构来进行侧冲孔达到加工零件的目的。

柳州市北部生态新区行政审批局韦国召广西柳州市 545000

摘要：本文通过设计壳盖零件模具来优化该工件的生产工艺，加强生产效率和提高质量。该零件为矩形盒状高盒形零件，零件上部有翻边孔，零件侧壁有四个侧冲孔。本本次设计采用模具，拉深模和冲孔翻边侧冲孔复合模。在拉深过后设计斜楔机构来进行侧冲孔达到加工零件的目的。斜楔机构是使压力机由上而下的压力通过斜面和滑块来改变压力的方向，不需要单独增加横向的压力源，不会使得模具结构复杂而且效率低、不经济。冲压模具的发展迅速，相对于传统的加，冲压模具能生产更加精密的零件。
关键词：冲压拉深翻边冲孔复合模具
        1零件工艺性分析和工艺方案的确定
        1.1材料性能分析
        在冲压生产发展迅速的背景下，为了能够更大规模的生产产品，冲压制造向着更智能化、更高效化的方向发展着。
        零件为壳盖零件，所选材料为08F(含碳量为万分之8的沸腾钢)，这种钢的强度低，塑性韧性较好，容易深冲、拉深、弯曲及焊接。08F常用于深冲压和深拉深的各种受到压力小的覆盖件产品，例如套筒、各类机械装置盖板和发动机盖类零件。08F抗拉强度σb≥295MPa, 屈服强度 σs≥175 MPa, 伸长率 δ35%,断面收缩率ψ≥60%。
        1.2工艺结构分析
        零件为壳盖类零件，厚度为1.5mm，拉深的深度为45mm，零件长度为110mm，宽度为90mm，零件结构对称，上部有冲孔翻边直径31mm，零件四周侧壁上有异形冲孔。零件过渡连接部分有圆角R7，有利于模具使用寿命。零件为方形盒状盖类，形状简单有利于条料排样，材料的利用率也高。这个零件属于外壳盖零件，不参与直接接触的工作，主要起保护作用，因此零件精度要求不高。
        综合上述分析，零件的模具设计工艺可以通过落料，拉深，冲孔，翻边，侧冲孔工艺来实现。本次模具设计的主要要点是落料拉深和侧冲孔的机构设计。
        1.3工艺方案的确定
        初步可以确定模具的设计方案，经过上述工艺性和结构性的分析可以确定方案设计模具。
        方案：采用两套复合模具和一套单工序模具，工序顺序为落料第一次拉深复合模具、第二次拉深模具和翻孔侧冲孔复合模具。对于方案的设计减少了模具的设计量，比起单工序模具有着跟高的精度。在拉深后可以根据零件的斜面有凹模镶块定位来保证预冲孔的位置精度。本方案用模具相对于全部使用单工序模具精度要高，生产效率也能保证批量要求，该复合模具的制造也较为简单，所以选用方案比较合理和经济。
        2模具设计及工作过程
        2.1冲孔翻边工序模具装配图和工作过程
        如图1所示，将前两道工序加工好的零件放在本套模具的推件块37上定位，当压力机带动上模向下运动的时候，预冲孔凸模28冲出预冲孔，弹顶推件块37通过推杆29使得橡胶33压缩，然后由凸凹模20和翻边凹模19相互作用进行翻边。当翻边工序完成的时候，推件块37压在侧冲孔凹模36上，这时橡胶不再压缩。同时模具上模固定的斜楔滑块9向下带动斜滑块5，并且使得弹簧25处于拉伸状态，斜滑块5上固定的侧冲孔凸模7向里运动和侧冲孔凹模36作用冲出侧冲孔，完成该模具预冲孔、翻边、侧冲孔的所有工序过程。模具回程时，斜滑块5在弹簧25的作用下斜滑块5通过导槽2回程，带动侧冲孔凸模28脱离侧冲孔凹模36。同时在模具回程的过程中，压缩的橡胶33通过顶杆23和推件块37的作用，使得工件脱离凸凹模20，达到推件作用。若工件附在翻边凹模19上，可以通过推件块18和顶杆15的作用，经过顶杆14和顶板12的作用，可以使得工件从翻边凹模19上脱出。然后完成整个模具的工作过程。

        图1 壳盖零件冲孔翻边侧冲复合模
        1—下模座 2—导槽 3—下垫板 4—翻边凸模固定板 5—斜滑块 7—侧冲孔凸模 8、10、24、25、31—内六角螺钉 9—斜楔滑块 11—上模座 12、32—顶板 13—模柄 14、29—推杆 15、23—顶杆16—上垫板 17—冲孔凸模固定板 18、37—推件块 19—翻边凹模 20—凸凹模 21—导套 22—导柱25—弹簧 26—限位板 27—下模座 28—预冲孔凸模 30—销 33—橡胶 34—螺柱 35—锁紧螺母 36—侧冲孔凹模
        2.2侧冲机构的设计
        由于零件侧壁上有侧孔，如果先冲孔在拉深在拉深过程中材料向拉深边过渡会导致冲孔的形状变形。所以在拉深过后设计斜楔机构来进行侧冲孔达到加工零件的目的。斜楔机构是使压力机由上而下的压力通过斜面和滑块来改变压力的方向，如果单独增加横向的压力源会使得模具结构复杂而且效率低、不经济。在侧壁上有侧孔群的工件，在批量较大的情况下，侧壁上的四个孔群应该用冲压加工一次冲出所有侧孔，则该斜楔机构左右对称。加工的零件通过凹模镶块了进行定位，可以不设置定位机构。

               滑块尺寸的确定,两孔间距57mm，当滑块的宽度是孔间距的两倍以上时才可以获得稳定的滑块机构，所以滑块宽度B可取45mm。滑块的长度需要比滑块的宽度略短所以L可以取40mm。斜滑块的接触面要大于工作面的2/3,所以斜面长度可以取60mm。
        2.3斜楔机构和工作过程
        从图1，当压力机向下运动的过程中，上模座带动斜楔块运动，在斜楔滑块的作用下推动斜滑块向侧冲孔凹模镶块移动。由于侧冲孔凸模进入侧冲孔凹模只有1.5mm，所以不会干涉到中间部分的冲孔翻边凹凸模。当斜楔滑块运动到一定位置后，被限位块3挡住从而停止运动。当压力机回程的时候，设置的弹簧带动斜滑块通过导槽运动回程，达到回程的目的。卸下的废料通过凹模掉出，完成先把侧冲孔回程，然后冲孔翻边凸模回程的整个过程。整个过程滑块的运动通过导槽来减小摩擦阻力。
        3总结
        本设计汽车壳盖零件的模具设计，设计零件的落料拉深模具并优化工艺分析、设计模具侧向冲孔机构，模具图纸绘制（装配图、零件图），模具尺寸的计算、向导机构的设计，模具压力机的选择和模架的选用等等。确定了模具的机构的设计；确定工件的加工方案。
参考文献
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[4]柯旭贵，张荣清.冲压工艺及模具设计[M]. 北京：机械工业出版社,2012:78-120
作者简介：韦国召，（1992-）男，壮族，广西河池人，本科，助理工程师，主要从事行政审批、材料初审工作。