中厚钢板冷冲工艺及模具

1、中厚钢板冷冲工艺及模具【摘要】分析了中厚钢板多孔冲压工艺地主要问题和模具难点，阐述了解决这些问题地模具设计措施及模具制造中地一些工艺技巧和方法并以LJC1041AB汽车排气前段双孔法兰为例说明用冷冲压代替切削加工地经济价值一、引言随着工业技术地迅速发展，冷冲压技术以其质量好、效率高、成本低、操 作简便等优点，在各工业部门得到越来越广泛地应用，对于我们这样一个以冲压 生产为主，冲压设备多而机械加工力量薄弱地工厂，充分发挥冲压优势，有积极 而深远地意义，用冷冲压工艺代替切削加工工艺，更是具有重大地经济价值.b5E2RGbCAP冲压模具是实现冲压技术地关键和不可缺少地重要基础装备，其真正价值不只在于

2、它地本身，而在于模具地好坏直接影响制件地质量、数量和成 本.plEanqFDPw我厂生产地主要产品之一一一汽车消声排气系统中，有不少接口法兰，外形 不一,厚度在6 10mm,要求表面平整，法兰上地孔径从 11至 52,并且生产批 量大,采用切削加工，生产率低，质量也难以达到要求，我们就考虑利用冷冲压工 艺加工这些零件，下面就以LJC1041AB汽车排气前段双孔法兰为例，介绍中厚 钢板多孔冲压工艺以及模具设计方法和制造中地一些技巧.DXDiTa9E3d二、零件介绍1041AB双孔法兰是我厂中厚钢板法兰中较为复杂地一种，零件如图1所示,材料为 A3，料厚为8mm,从图上可以看出，该零件地3- 12

3、.5孔径较小，而材料厚度较 大，孔边距及孔径均接近冲裁极限，2- 46二孔径虽大，但两孔间壁厚仅仅为9mm,因此,冲裁难度较大.RTCrpUDGiT该零件原加工工艺为：剪裁条料 一冲裁外形一钻3- 12.5镗2- 46孔，工序跨车间，工件重，搬运困难，加上切削加工生产率低，长期占用我厂模具制 造任务较重地铣床和钻床，零件加工成本高且很难保证质量，时有废品产生，为 此迫切需要一种新地加工工艺来取代原有地工艺方法.根据我厂冲压设备多地 特点，若采用冲压工艺，既可以提高生产率，降低劳动强度，又可以将铣床和钻床 解放出来，同时还可以保证零件地质量.5PCzVD7HxA三、工艺分析1、工艺方案通过对零件

4、工艺性地分析，初步选取了以下几个工艺方案：方案1： 一次冲出五个孔.方案2: 冲中3- 12.5孔-以 12.5孔定位,冲2- 46 孔.方案3: 冲中3- 12.5孑L-以 12.5孔定位，冲一个 46 孑L-以冲好地 12.5孔和 46孔定位冲压另一个 46孔.jLBHrnAILg方案 4: 冲中 3- 12.5 孔-以 12.5 孔定位，冲一个 46I 孔-以 12.5孔定位，将制品翻面冲另一个 46孔.XHAQX74J0X2、工艺方案地比较和确定方案1 一次冲出五个孔，工序最短，又可以保证五个孔地相互位置精度，看 似最佳方案,但两个大孔壁只有9mm,在冲孔凹模上不可能实现，故方案1不可

5、 取，同理方案2也不可取.LDAYtRyKfE方案3是先冲3- 12.5孔,以 12.5孔定位，冲一个 46孔，然后冲另一个 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，只需要两付模具，这比方案3少用一付模具.Zzz6ZB2Ltk通过比较可知，方案4可以实现零件地冲压，且模具成本最低，选用方案4 是比较合理地.最后该零件地生产工艺方案确定为：剪条料 -落料 外形）-以外形 定位，冲压3- 12.5孔-以两个 12.5孔定位，冲 46 孔,再将零件翻面冲 另一个 46 孑L.dvzfvkwMH四、模具设计一）冲 3- 12.5孔模1、冲裁力地计算及压力机地选择由于模具

6、采用一般平刃，故冲裁力可按下式计算：公式：P=KLt t1）P冲裁力 NL冲裁周边长度mmt材料厚度mmt材料抗剪强度MPK考虑到模具刃口地磨难损，凸凹模间隙地波动，材料机械性能地变化材料厚度及偏差等因素地安全系数,般可取K= 1.3.rqyn14ZNXI将有关数据代入公式后,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）所以可以选用40吨压力机.2、模具结构及设计措施模具结构如图2所示，主要采取了以下几项设计措施:1 ）考虑到板料较厚，冲裁力较大，故将冲头根部加大，既可增加冲头_6丄

7、123卜-导梅 56上除稅1樓喟&上曝昶5冲头10下樓區定板11强度和钢度,又可将冲头作用于上模垫板上地力量分散，还可作导柱使用，冲头丄结构见图3.EmxvxOtOco2）由于冲裁力量较大，凸凹模间隙稍有不均，将导致冲头折断，缩短模具 寿命,如果凹模采用整体式，就避免不了淬火后变形所引起地间隙不均匀，所以这里采用镶嵌式凹模，使凹模内外圆在淬火后能够得到精磨，以保证间隙均匀, 同时，因为冲裁力量大，刃口磨损快，镶嵌式凹模也便于更换.SixE2yXPq53）由于板料较厚，压料力起不到应有作用，故采用导料板式卸料装置，同 时也可利用导料板上地孔和冲头作为导套和导柱，以降低模具成本.6ewMyirQF

8、L4）在凹模固定板和导料板上作出凹槽，以方便操作工人放料和取件.5）由于板料较厚，如果按普通取间隙方法，会导致塌角较大，造成孔径超 差,而该零件地精度又没有必要采用精冲工艺，所以取冲裁双面间隙为较小地 0.6 0.7mm.kavU42VRUs6）因为工艺是先落料，只能采用外形定位.7）由于模具小，冲裁力量又大，所以上下模板不用铸铁而用钢料.二）冲 46 大孔模1、冲裁力地计算及压力机地选择根据公式1）P = KLt t将有关数据代入后,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、选用63吨压力机.2、模具结构和设计措施模具结构如图4所示，主要采取以下几项设计措施：LTH 234MK 4，谯国談 5-一上黠$難 T樓甌 8桂 9THJMi1 ）此模具是单孔冲模，冲头本可同模柄设计成一体，但考虑到冲压力量 较大，如果上模与压力机滑块接触面积太小，压强过大，长期使用会损伤压力机 滑块，故仍设计上模板，以分散压力，且上下模板地材料均不用铸铁，而选用钢料, 同时冲头固定部分必须大于模柄 渗见图4.y6v3ALoS892）由于冲压力量较大，刃口磨损较快，故将凹模刃口工作部分厚度增大 至30mm,以便于修磨，从而提高模具地寿命，见图5.M2ub6vSTnP3）采用导板式卸料装置，因

10、为冲压力较大，间隙稍有不均，就会导致冲头 折断,影响模具寿命，所以将冲头和导板地配合精度提高到 H7/h6,把冲头和导板 作为导柱和导套使用.OYujCfmUCw4）由于板料较厚，如果按一般原则取冲裁间隙，就会导致零件塌角较大 造成孔径超差，所以取冲裁双面间隙为较小地 0.60.7mm.euts8ZQVRd5）用已冲好地 12.5孔定位，冲两次 46 孔，只需将零件翻面，在同一 付模具上完成，详细定位情况见图6.sQsAEJkW5T3、模具可能存在地缺陷及处理由于2- 46二孔分两次冲压，而两孔间壁厚仅为9mm所以先冲地孔可能会被后冲地孔挤变形，从而使孔地圆度精度降低，但因两孔尺寸精度和形位精

11、度 要求都不高,变形在公差允许范围内，所以不必采取任何纠正措施 冲压试模后 地结果也证实确实如此）.GMslasNXkA五、模具制造模具制造是单生产，需要采用精度较高地加工设备和先进地工艺方法，同时 还需要有技术熟练地技工配合.1、我厂目前加工设备情况我厂工模具车间主要以修理冲模和制造工模具为主，设备力量和技术力量 均不强，机械加工设备主要有车床、内外圆磨床、平面磨床、铣床、刨床和立 式钻床，均为普通加工设备，能够加工一般精度地模具.TlrRGchYzg2、模具制造工艺模具制造工艺应能保证加工地正常进行，在制造中，工艺方案起着关键作用 这两付模具地制造,采取了一些特殊地工艺措施.7EqZcWL

12、ZNX在冲3 12.5孔模具加工中，由于设计要求三个孔冲头和凹模地间隙必须 均匀，孔距地误差，会导致间隙不均匀,而我厂没有坐标镗床，在铣床上镗孔，孔距 误差 参见表1）会导致三对凸凹模间隙不均，为解决这个问题，只有改变各零 件分别制作后再修配地常用方法，采取上下模固定板和导料板 兼作导套用） 三个零件同时加工地工艺方法，用铣床直接镗三个孔，保证了三个零件上各孔地 位置一致，只要能够再保证冲头和凹模地同心度在外圆磨床上加工完全可以做到），就能保证装配后三个冲头和凹模间地间隙都均匀，有利于延长冲头寿命 工艺简图见图7,这样，既克服了工厂无精密设备地困难，又缩短了加工工序，节 约加工成本.lzq7I

13、GfO2E表1加工方法孔距误差mm）立钻上钻孔0.52.0铣床上镗孔0.050.10坐标镗床上镗孔0.0050.015d模具地装配和调试是模具生产地最后工序，也是关键工序，装配前,首先备 齐零部件，所有零件在装配前都检查，对不合格零件重新修正和研磨，由于在机 械加工中采用了上面地工艺措施，所以在装配时只需将冲头和凹模压入，直接合 模,就保证了各冲头与凹模地间隙均匀，无须作大地调整.zvpgeqJk六、技术经济效果1、试冲情况这两付模具由于结构设计合理，制造工艺得当，所以试冲一次合格，产品质 量见表2表2尺寸及公差检验结果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从表2可以看出，零件质量完全符合图纸地技术要求，模具设计及制造已达 到预期效果.2、经济效益采用原来地钻