汽車空調(diào)磁吸盤(pán)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

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1、汽車空調(diào)磁吸盤(pán)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)1零件結(jié)構(gòu)及工藝分析圖1所示為汽車空調(diào)磁吸盤(pán)零件，材料為10鋼，料厚6.0mm，零件表面要求磨削加工至厚度5.5mm，表面粗糙度要求幾=0.8μm。零件有3個(gè)深度0.8mm圓環(huán)形凹槽，加工精度要求高，還均勻分布6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔，其寬度為3.0mm，孔深比t/D(料厚/孔徑)≥1，加工工藝方法為深孔沖裁，細(xì)長(zhǎng)腰形孔之間的孔邊距為5mm。零件生產(chǎn)批量大。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，制造中存在以下技術(shù)難點(diǎn):①零件屬于厚料小孔沖裁工藝，加工難度大;②沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔時(shí)，凸模易失穩(wěn)

2、折斷、凹模剛性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難以保證;③3個(gè)圓環(huán)形凹槽采用數(shù)控車床切削加工，切削難度大，加工周期長(zhǎng)，若采用冷擠壓加工，可以提高工效，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。由于零件圓環(huán)形凹槽尺寸精度高，必須要有合理的模具結(jié)構(gòu)和正確的工藝方法保證。圖1汽車空調(diào)磁吸盤(pán)2沖壓成形方案比較及選擇沖壓、成形工藝方案主要根據(jù)零件材料特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與要求來(lái)選定。由于零件的制造關(guān)鍵在6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔的沖裁和3個(gè)圓環(huán)形凹槽的加工，其工藝設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮零件制造工藝的編制及合理的模具結(jié)構(gòu)。具體工藝方案有以下3種:(1)復(fù)合沖孔、落料→分2次沖制6個(gè)細(xì)

3、長(zhǎng)腰形孔→車3個(gè)圓環(huán)形凹槽→磨端面。(2)復(fù)合沖孔、落料→液壓機(jī)壓制3個(gè)圓環(huán)形凹槽→分2次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔、磨端面。(3)復(fù)合沖孔、落料→液壓機(jī)壓制3個(gè)圓環(huán)形凹槽→1次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔→磨端面。方案(1)由于分2次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔，由機(jī)械加工3個(gè)圓環(huán)形凹槽。該方法多了1道沖孔工序且采用機(jī)械加工圓環(huán)形凹槽，故零件生產(chǎn)周期長(zhǎng)費(fèi)用高，且6個(gè)腰形孔位協(xié)調(diào)性較差，因此該方案雖可行但不可取。方案(2)由機(jī)械加工3個(gè)圓環(huán)形凹槽改為液壓機(jī)壓制3個(gè)圓環(huán)形凹槽，實(shí)現(xiàn)了無(wú)切削加工，但是要分2次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔，

4、加工工序多，零件尺寸難以協(xié)調(diào)保證。方案(3)是在方案(2)的基礎(chǔ)上由2次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔改為1次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔，減少了1道沖孔工序，而且采用液壓機(jī)壓制3個(gè)圓環(huán)形凹槽，既提高了工效又實(shí)現(xiàn)了無(wú)切削加工，所以該方案為最佳加工工藝方案。3模具設(shè)計(jì)零件第一工序采用復(fù)合模進(jìn)行沖孔、落料，其沖裁力一般按下式計(jì)算:P=1.3Ltτ式中：L-展開(kāi)周長(zhǎng)，mm；t-材料厚度，mm；τ-10鋼材料抗剪強(qiáng)度，MPa。按式(1)計(jì)算磁吸盤(pán)零件的沖裁力約為152kN，但考慮到模具結(jié)構(gòu)和實(shí)際情況，選用了400kN沖床。由于

5、選擇了合理的模具結(jié)構(gòu)、沖床設(shè)計(jì)以及沖裁間隙，確保了該工序零件的加工質(zhì)量。以下主要介紹細(xì)長(zhǎng)腰形沖孔模、壓槽模。3.1腰形沖孔模模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，腰形沖孔模是保證該零件加工制造成功的技術(shù)關(guān)鍵。由于零件料厚6mm，6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔之間的孔過(guò)止巨只有5mm氏零件生產(chǎn)批量又大，凸、凹模工作部分結(jié)構(gòu)、剛度及強(qiáng)度尤為重要，要保證厚料沖小孔的連續(xù)進(jìn)行，就必須提高凸、凹模工作時(shí)的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還要保證整副模具的剛性和穩(wěn)定性。對(duì)于上述問(wèn)題，通常采用以下4種方法來(lái)解決:(1)由于料厚，工作時(shí)沖裁力大，為保證凸、凹模的

6、強(qiáng)度、剛性，模具材料均選用熱處理后變形小，內(nèi)應(yīng)力小的Cr13MbV，淬火硬度58-62HRC。(2)在凸模全長(zhǎng)或局部增設(shè)保護(hù)套(導(dǎo)向塊或?qū)虬?。(3)采用超短凸模。(4)降低沖裁力，既要考慮凸、凹模的強(qiáng)度，又要考慮凸、凹模損壞以后能快換，才能提高工作效率。3.1.1模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)為了提高模具使用時(shí)的穩(wěn)定性，卸料板4既是卸料板又是凸模保護(hù)套，小導(dǎo)柱11有4個(gè)，它與凸模固定板采用H7/r6緊配合，與卸料板采用Hg/h6滑配合，與凹模采用HS/h6滑配合。這樣4個(gè)小導(dǎo)柱就將3塊板連在一起(凸模固定板、卸

7、料板、凹模)，起到了定位和導(dǎo)向作用，增加了模具剛性和穩(wěn)定性。為盡量減小凸模長(zhǎng)度沒(méi)有采用橡膠卸料，而是采用強(qiáng)力彈簧8，即用8個(gè)強(qiáng)力彈簧裝在上模板上，通過(guò)頂桿5卸料。零件通過(guò)定位銷3定位。3.1.2腰形沖孔凸模為了減小沖裁力，凸模刃口做成斜刃，凸模固定沒(méi)有采用常規(guī)方法，而是采用1個(gè)內(nèi)六角螺釘拉緊，這樣有2個(gè)好處:一是凸模損壞后可以快換;二是凸模加了護(hù)套浮動(dòng)，裝配時(shí)可以減少不必要的干涉。沖孔凸模見(jiàn)圖3。3.1.3沖孔凹模由于一次沖制6個(gè)細(xì)長(zhǎng)腰形孔，孔與孔之間的邊距僅為5mm、小于6mm的材料厚度。為了降

8、低沖裁力和推件力，凹模刃口也做成斜刃；為了延長(zhǎng)凹模壽命，凸、凹模單邊間隙取0.4mm；為了達(dá)到快換的目的，凹模用4個(gè)M10沉頭螺釘固定在凹模加強(qiáng)板上;為了增加凹模強(qiáng)度，在凹模下面加了1塊凹模加強(qiáng)板。沖孔凹模見(jiàn)圖4。圖3細(xì)長(zhǎng)腰形沖孔凸模圖4腰形沖孔凹模3.1.4強(qiáng)力彈黃的選用強(qiáng)力彈簧主要起卸料作用，所以必須計(jì)算卸料力，卸料力的計(jì)算公式為：Px=KxP（2）式中：Px--卸料力，N；Kx--卸料力系數(shù)；P--沖裁力，N。首先計(jì)算沖裁力：按公式（1）P=1.3Ltτ計(jì)算，細(xì)長(zhǎng)腰形孔周長(zhǎng)按