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1、1996 年 12 月回转体缩口冲压件工艺及模具设计【摘要】分析了回转体缩口冲压件冷冲压工艺的主要工艺难点，阐述了解决这些工艺难点的关键工序的模具设计，并以踏圈为例对有关参数进行了计算，对关键工序的模具结构进行了设计。一、引言随着工业技术的迅速发展，冷冲压技术以其质量好、效率高、成本低、操作简便等优点，在各工业部门中得到越来越广泛的应用。对于我们这样一个以冲压生产为主、冲压设备力量雄厚的企业，充分利用冲压优势，有着积极而深远的意义。冲压模具是实现冲压技术的关键和不可缺少的重要基础装备，其真正价值不只在于它的本身，而且还在于它所创造的巨大经济效益。模具的好坏，将直接影响制件的质量、数量和成本。我
2、厂生产生产的产品，回转体缩口冲压件较多，下面就以踏圈为例，介绍该类零件的工艺设计及关键工序的模具结构。二、零件介绍踏圈是回转体缩口冲压件中较为典型的一个零件，采用的材料是B 2GB708 88/ 08GB710 88，零件尺寸较大，上有 4 24孔、 5 7孔及 25 组 V 形凸筋均布圆周。零件图如图所示。三、工艺分析该零件最主要的尺寸是4 24孔距274±0.3 用于安装， 16 周边使零件刚性、强度大大提高。零件结构主要难点：1、翻 16 周边（即缩口）；2、冲 25 组 V 形凸筋； 3、尺寸较大。如何采用最简单的方法呢？通过分析和参考有关资料可知，在零件制成410筒形后用缩
3、口工艺方法，成形16 周边后加以整形是可行的；25 组 V 形筋及5 7孔可以设计一付楔块模，将正面压力转换为侧压力进行冲压。1、工艺方案通过分析，冲压加工踏圈的工艺路线可有多种，而较好的有以下两种：方案 I：剪板 落料冲孔（ 4 24底孔） 拉延成形（ 410） 缩口 冲 370梅花孔及整形 孔翻边（ 4 24） 冲 5 7孔及 V 形凸筋。方案 II ：剪板 落料引伸（ 410） 缩口 冲 5 7孔及 V 形凸筋 冲 370梅花孔及整形 压 4 40凸台 冲 4 24孔。2、 工艺方案的比较和确定以上两种方案从技术工艺性分析，各有所长。方案I 模具结构相对简单，但大模具多，且在拉延成形和缩
4、口工序中易使先冲的孔径和孔位发生变化，直接影响关键尺寸274 ±0.3，不易保证产品质量；方案II 是先将产品的主要形状冲出，再加工关键尺寸，可以保证产品的质量稳定，虽然模具结构比较复杂，但大模具较少，开模费用略低；从技术经济的角度考虑，选择方案II 比较合理。通过以上分析，确定零件的工艺方案为：（ 1）、剪条料；（ 2）、落料引伸成为 410圆盖；（ 3）、缩口；（ 4）、冲 5 7孔及 V 形凸筋（楔块模，将正面压力转换为侧压力分五次进行冲压）；（ 5）、冲 370梅花孔及整形；（ 6）、压 4 40凸台；（ 7）、冲 4 24孔。四、模具设计（一）、零件毛坯尺寸计算1、先将工件
5、展开成简单的盖形如下图所示：h 可由公式dd 0) 0.57r计算，h(1D2式中 d408mm,d 0378mm, D410mm, r 4mm,t 2mm，代入公式得h=17.30mm,由h r th1mmH h1。,30 , 计算出 H=41mm2、零件毛坯直径D 的确定零件为拉延件，毛坯直径D 可按拉延前后毛坯与工件的表面积不变的原则确定。D(d2R) 22 R( d2R)8R 24d (HR)式中各尺寸均为几何中性层尺寸，d=408mm,R=5mm,H=40mm.求得 D 477.75mm所以，毛坯直径D 确定为 478mm。（二）、各工序工艺尺寸的确定工序工艺尺寸是模具设计的主参数，
6、而工序尺寸与选定的工艺方案是密切相关的。根据工艺方案，各工序尺寸确定为：1、剪条料：宽为486 的矩形条料，长度根据板材规格而定；2、落料引伸：该工序意在将毛坯落成478片料后，引伸成为410的筒形件，其尺寸如图：3、缩口：利用缩口的工艺翻16 圆周尺寸如图：4、冲 5 7孔及 V 形凸筋，尺寸见零件图；5、冲 370梅花孔，尺寸见零件图，同时对缩口工序的翻边进行整形；6、压 4 40凸台，尺寸见零件图；7、冲 4 24孔，尺寸见零件图。（三）、压力机的选择1、落料引伸落料所需冲裁力可按公式 PLtb 求得，式中： L 冲裁零件的周长，LD 1507mmt 零件材料厚度， t=2mmb 零件材
7、料的抗拉强度，b 323N / mm2注：一般用P1.3Lt( 材料抗剪强度），两式计算结果几乎相等。经计算， P 97.4吨。引伸所需冲压力可按公式 P 1.3(P1Q) 计算，P1dbC ，式中 Q 0.25P， C 0.7经计算， P 94.6吨落料引伸过程中受力相当复杂，根据经验，所需冲压力为1.3（落料力 +拉延力），经计算，所需冲压力为249.6 吨，所以选用400 吨压力机较为合适。2、缩口P3 3 tb (d d0 )式中： d 缩口前外径，d=410mmd0 缩口后直径，d0 378mmt 材料厚度， t=2mmb 材料抗拉强度，b 323 N / mm2经计算，求得缩口所需
8、冲压力为 22 吨，考虑到零件的外形尺寸和公司设备情况，选用 160 吨压力机较为合适。其他工序的压力情况在此不一一作计算。（四）、主要工序的模具结构及模具设计措施从上述零件工艺分析和零件图可知，落料引伸和缩口工序是该产品冲压的难点和关键工序，这两付模具设计的好坏，将直接影响工件的质量。1、落料引伸模模具装配图如下：1、工件； 2、拉延凸模；3、销子； 4、退料螺钉；5、弹簧； 6、退料杆； 7、螺钉；8、上模板； 9、落料凸模、成形凹模； 10、退料板； 11、螺钉； 12、退料板； 13、退料螺钉； 14、弹簧； 15、下模板； 16、销子； 17、螺钉； 18、落料凹模； 19、螺钉；
9、20、销； 21、导柱； 22、锥套； 23、垫圈； 24、螺钉； 25、螺钉； 26、导套。设计措施有以下几方面：（ 1）、为减少模具的制造积累误差、提高装模精度，取消了凸凹模固定板，将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，以提高刃磨次数、延长模具寿命；（ 3）、为弥补我公司压力机动态精度差，采用大直径可卸式导柱，以利于刃磨；（ 4）、上下模板采用球墨铸铁，厚度大于80mm；（ 5）、在成形（拉延）凸模上开设必要的通气孔，以利于成形和退料。2、缩口模模具结构如图所示：123451、上模板； 2、上模； 3、工件； 4、下模板； 5、下模。d3780.922
10、 ，m 远大于理论可达的缩口系数0.75。缩口系数 m410D设计措施如下：（1）、采用无支承模具成形，取为 15；（2）、缩口容易引起失稳，如实际生产中发生可通过加大解决；（3）、考虑材料的回弹，模具可能达不到预期效果，因此，在冲370梅花孔时利用压边力将工件进一步整形。五、结束语按照工艺方案设计和制造模具后，由于冲压工艺和模具结构设计合理，在试冲时仅作了少量调整和修模即冲出合格产品，使该产品得以正常生产。将这种工艺方法推广到其他产品上，取得了较好的效果。参考文献1、陈炎嗣、郭景仪冲压模具设计与制造技术，北京出版社，1991 年；2、李硕本冲压工艺学，机械工业出版社，1982 年；3、王孝培冲压设计资料，机械工业出版社，1983 年。