中厚钢板冷冲工艺及模具设计

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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的主要问题和模具难点，阐述了解决这些问题的模具设计措施及模具制造中的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的经济价值。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，冲压设备多而机械加工力量薄弱的工厂，充分发挥冲压优势，有积极而深远的意义，用冷冲压工艺代替切削加工工艺，更是具有重大的经济价值。冲压模具是实现冲

2、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，而在于模具的好坏直接影响制件的质量、数量和成本。我厂生产的主要产品之一——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，法兰上的孔径从φ11至φ52，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的一些技巧。二、零件介绍1041AB双孔法兰是我厂中厚钢板法兰中较为复杂的

3、一种，零件如图1所9示，材料为A3，料厚为8mm，从图上可以看出，该零件的3-φ12.5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-φ46孔径虽大，但两孔间壁厚仅仅为9mm，因此，冲裁难度较大。该零件原加工工艺为：剪裁条料—冲裁外形—钻3-φ12.5—镗2-φ46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的铣床和钻床，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的加工工艺来取代原有的工艺方法。根据我厂冲压设备多的特点，若采用冲压工艺，既可以提高

4、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的质量。三、工艺分析1、工艺方案通过对零件工艺性的分析，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3-φ12.5孔-----以φ12.5孔定位，冲2-φ46孔。方案3：冲3-φ12.5孔-----以φ12.5孔定位，冲一个φ46孔-----以冲好的φ12.5孔和φ46孔定位冲压另一个φ46孔。9方案4：冲3-φ12.5孔-----以φ12.5孔定位，冲一个φ46孔-----以φ12.5孔定位，将制品翻面冲另一个φ46孔。2、工艺方

5、案的比较和确定方案1一次冲出五个孔，工序最短，又可以保证五个孔的相互位置精度，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不可取，同理，方案2也不可取。方案3是先冲3-φ12.5孔，以φ12.5孔定位，冲一个φ46孔，然后冲另一个φ46孔，此方案避免了方案1、2的缺陷，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。通过比较可知，方案4可以实现零件的冲压，且模具成本最低，选用方案4是比较合理的。最后该零件的生产工艺方案确定为：剪条料-----落料（外形）-----以

6、外形定位，冲压3-φ12.5孔-----以两个φ12.5孔定位，冲φ46孔，再将零件翻面冲另一个φ46孔。四、模具设计（一）冲3-φ12.5孔模1、冲裁力的计算及压力机的选择由于模具采用一般平刃，故冲裁力可按下式计算：公式：P=KLtτ―――――（１）Ｐ――冲裁力　　ＮＬ――冲裁周边长度　　ｍｍｔ――材料厚度　　ｍｍτ――－材料抗剪强度　　ＭＰＫ――9考虑到模具刃口的磨难损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度及偏差等因素的安全系数，一般可取Ｋ＝1.3。将有关数据代入公式后，可得Ｐ＝34.3（t）模具的推件

7、力Ｐ推＝Ｋ推×ｎ×Ｐ＝0.025×2×34.3＝1.715（t）P＋Ｐ推＝34.3＋1.715＝36.02（t）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，既可增加冲头强度和钢度，又可将冲头作用于上模垫板上的力量分散，还可作导柱使用，冲头结构见图3。（2）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的间隙不均匀，所以这里采用镶嵌式凹模，使凹模内外

8、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。（3）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的孔和冲头作为导套和导柱，以降低模具成本。（4）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。9（5）由于板料较厚，如果按普通取间隙方法，会导致塌角较大