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

2、大經(jīng)濟(jì)效益。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

3、析和參考有關(guān)資料可知，在零件制成410 筒形后用縮口工藝方法，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 4 40 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)

4、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；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

5、計(jì)算1、先將工件展開成簡(jiǎn)單的蓋形如下圖所示：h 可由公式 hd (1d0 ) 0.57r計(jì)算，2D式中 d 408mm, d0378mm, D410mm, r 4mm, t 2mm，代入公式得 h=17.30mm,由 H h1 h r t , h1 30mm, 計(jì)算出 H=41mm。2、零件毛坯直徑D 的確定零件為拉延件，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。D(d2R) 22 R(d2R)8R24d( HR)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

6、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PLtb 求得，式中： L 沖裁零件的周長(zhǎng)，LD1507mmt零

7、件材料厚度，t=2mmb 零件材料的抗拉強(qiáng)度，b323N / mm 2注：一般用 P1.3Lt (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P1.3(P1Q) 計(jì)算，P1dbC ，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P33 tb (dd0 )式中： d縮口前外徑， d=410mmd0 縮口后直徑，d0 378mmt材料厚度， t=2mmb 材料抗拉強(qiáng)度，b 323N / mm2經(jīng)計(jì)

8、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、銷子； 17、螺釘；18、落料凹模；

9、19、螺釘；20、銷；21、導(dǎo)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：123451、上模板； 2、上模； 3、工件； 4、下模板； 5、下模。d378，m 遠(yuǎn)大于理論可達(dá)的縮口系數(shù) 0.75。縮口系數(shù) m0.922D410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)