精沖模具設(shè)計(jì)中冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用

本文主要分析了凸輪制件的精沖工藝，并設(shè)計(jì)出排樣，選擇了壓力機(jī)與精沖力計(jì)算方式，明確精沖模具與凸凹模間隙工作刃口的圓角；然后設(shè)計(jì)精沖復(fù)合的模具結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)精沖的模具工作部件與材料的熱處理規(guī)范性進(jìn)行合理選擇，從而設(shè)計(jì)出齒圈壓板的結(jié)構(gòu)。

模具是汽車的重要零件，產(chǎn)品多種多樣，結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，規(guī)格要求準(zhǔn)確度高。有些模具品種需求量較大，按照模具優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用于擠壓工藝生產(chǎn)。比較模具擠壓技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械切削加工技術(shù)可知，應(yīng)用模具擠壓成形技術(shù)不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且能夠取得較好的力學(xué)性能制件，同時(shí)材料使用次數(shù)高，成本費(fèi)用低，縮短了加工時(shí)間。

1傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方式的不足

為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，因此要研究傳統(tǒng)沖壓工藝以及模具設(shè)計(jì)的不足，并從中找出解決的方法，促進(jìn)沖壓工藝以及模具設(shè)計(jì)的完善。同時(shí)為了保證產(chǎn)品運(yùn)行的有效性，需要從傳統(tǒng)沖壓工藝以及模具設(shè)計(jì)的不足，例如凸包斜面問題、工件內(nèi)腔定位問題以及沖孔問題等問題為出發(fā)點(diǎn)，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量。

沖孔問題

沖孔在對(duì)腰形孔模具進(jìn)行設(shè)置時(shí)，使用特殊工藝進(jìn)行設(shè)定。為了保證零件安裝的質(zhì)量，進(jìn)行沖孔之后,對(duì)卸載工序不夠重視,加之，操作比較困難,容易使零件出現(xiàn)異常，零件底面平行度底面無法保持平行,會(huì)直接影響操作的正常運(yùn)行。

凸包斜面

凸包斜面凸包是影響汽車質(zhì)量的重要因素。凸包的位置在與腰形孔進(jìn)行連接處,但是凸包的斜面沒有和16×1.8毫米或者17×1.9毫米之間腰形孔進(jìn)行接觸。散熱管的摩擦力過大,也會(huì)引起熱管的形狀出現(xiàn)異常,如果沒有對(duì)會(huì)凸包斜面問題進(jìn)行有效解決，則會(huì)嚴(yán)重影響汽車的質(zhì)量。

工件內(nèi)腔

工件內(nèi)腔定位一方面，在對(duì)零件的原翻邊成形模具進(jìn)行設(shè)置時(shí),使用工件內(nèi)腔周邊定位。由于工件內(nèi)腔周邊直線段比較短、內(nèi)腔長度不足、零件長度數(shù)值較大等問題,無法準(zhǔn)確安裝零件，在對(duì)翻邊進(jìn)行設(shè)置后,不能準(zhǔn)確確定高度尺寸數(shù)值。另一個(gè)方面，在對(duì)模具進(jìn)行設(shè)置時(shí)沒有對(duì)卸載工序進(jìn)行細(xì)化,零件翻邊成形后,零件容易被固定在定位塊上,需操作人員利用器具從定位塊上撬起。這種操作方式,過程比較復(fù)雜,容易使零件出現(xiàn)異常,底面無法保持平行,會(huì)直接影響汽車的正常使用。鍛造

2制件分析

圖一是變速箱中一個(gè)擋功能件局部示意圖，此局部結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于選換擋、離合器與座椅調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)中，成形方式為頂沖孔加翻邊成形，成形高度可以決定模具的結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)模具的過程中，通常為合理布置預(yù)沖孔塌角面，需要選擇與翻邊相反方向沖孔。以上因素加大了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，增加了模具維護(hù)、設(shè)計(jì)、使用與制造成本，降低了制件質(zhì)量穩(wěn)定性。

3工藝性的分析

為降低工件設(shè)計(jì)成本，本次研究制件使用原材料的牌號(hào)是寶鋼35號(hào)鋼，其屈服強(qiáng)度控制在360兆帕以內(nèi)，而抗拉強(qiáng)度控制在520兆帕以內(nèi)，延展率超過了20%。按照頂沖孔加翻邊工藝進(jìn)來估算，得出預(yù)沖孔徑直徑的最大值不可以大于Ф64.8毫米。根據(jù)翻邊高度的計(jì)算公式高等于Dx(1-k)+0.43xr+0.72xt，得出極限翻邊的系數(shù)Kmm等于0．2，高度的最大值是8.8毫米，這個(gè)高度超過了圖紙的要求?？梢源_定模具設(shè)計(jì)方案的第1步是預(yù)沖孔，第2步是翻邊，第3步是整形，第4步是復(fù)合性落料[2]。但是在模具方案驗(yàn)證過程中，以下兩個(gè)因素會(huì)致使這個(gè)無法正常進(jìn)行。一是原材料的延展率逐漸將低，一旦達(dá)到4.5毫米翻邊高度時(shí)易出現(xiàn)裂紋；二是公司自身的設(shè)備限制了施工進(jìn)程，加之，制件的外形相對(duì)較大，四工位的反頂缸需要搭橋，而且模具偏載較為嚴(yán)重，無法徹底地消除外形撕裂的情況。因此。為消除以上因素產(chǎn)生的影響，更改了模具設(shè)計(jì)方案。具體如下：第l步為是冷擠壓，第2步是整形，第3步是復(fù)合性落料。目前這個(gè)方案已經(jīng)獲得量產(chǎn)驗(yàn)證，在第1步時(shí)擠壓高度能夠達(dá)到達(dá)5.8-6毫米，制件表面光亮帶達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且模具壽命在每一次刃磨之后可達(dá)到1.5萬次。鍛造

4模具分析

模具機(jī)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)精沖模具擠壓技術(shù)和油壓機(jī)上擠壓技術(shù)的區(qū)別在于應(yīng)用了拉桿頂出系統(tǒng)，為了使模具安裝便利，也應(yīng)用了模柄。模柄內(nèi)的頂桿主要以120°角形狀出現(xiàn)，以加強(qiáng)模板的受力體積。由于擠壓零件外表沒有進(jìn)行加工，就能夠達(dá)到零件的標(biāo)準(zhǔn)，只能應(yīng)用φ14毫米型腔，如果使用12.5mm×φ14mm負(fù)公差的棒料，并安裝于凹模中顯得狹隘，而且頂桿位于高位，若安裝位置較淺，在沖床下行時(shí)極易出線歪斜。鍛造

模具動(dòng)作和特征

模具動(dòng)作的主要內(nèi)容：毛坯放進(jìn)凹模后，模具擠壓開始運(yùn)作，推動(dòng)上模部分向下運(yùn)轉(zhuǎn)和模。凸模導(dǎo)向套首先接觸毛坯然后自行向凹模內(nèi)擠壓，這個(gè)過程的壓力主要由壓縮彈簧所產(chǎn)生，利用托板和頂桿的功能像凸模導(dǎo)向套提供壓力。其次，在導(dǎo)向套指引下凸模通過和凹模的相互觸碰并擠壓毛坯形成小孔。在最后完成反擠壓過程中凸模導(dǎo)向套與凸模相互擠壓毛坯形成φ6毫米小圓臺(tái)，最終擠壓件外形規(guī)格得以統(tǒng)一。鍛造

5精沖模具設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

拉桿系統(tǒng)鍛造

精沖模具擠壓件利用拉桿系統(tǒng)的功能自行頂出，頂出距離根據(jù)其范圍為17-19毫米。如果頂出的空隙較大，可能會(huì)發(fā)生擠壓件接觸凸模和凹模導(dǎo)向套的事件，也可能會(huì)發(fā)生頂桿過高的現(xiàn)象，那么下個(gè)擠壓毛坯就有可能不能進(jìn)入凹模型腔。如果頂出的空隙較小，則會(huì)導(dǎo)致擠壓件只能進(jìn)入凹模型腔的一半，取不出來。

凸模導(dǎo)套

凸模導(dǎo)向套可以確保凸模脫模，擠壓件就不能進(jìn)入到凸模內(nèi)。碟形彈簧的壓力和擠壓件脹模力的相互擠壓，凸模導(dǎo)向套就能確保進(jìn)入凹模內(nèi)，有拉桿系統(tǒng)取出；凹模更換的速度更快。

碟形彈簧

應(yīng)用碟形彈簧限制凸模導(dǎo)向套的運(yùn)轉(zhuǎn)，簡單方便，安全可靠。碟形彈簧的主要特點(diǎn)是力量大、壓縮簡便以及距離大等，精沖模具擠壓成形技術(shù)在規(guī)格較短的沖床上可以確保凸模的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，模具完成任務(wù)時(shí)擠壓件取出，同時(shí)又可以支撐和供應(yīng)充足的壓力輔助擠壓運(yùn)作過程。鍛造

凸模導(dǎo)向套

凸模導(dǎo)向套發(fā)揮其導(dǎo)向功能，確保了擠壓件孔以及外援同軸度為0.1的標(biāo)準(zhǔn)。由于精沖模具擠壓零件7mm內(nèi)孔過小，頭部以圓錐形的形式出現(xiàn)，極易發(fā)生流動(dòng)偏離。純反擠壓將不確保精沖模具擠壓零件同軸度標(biāo)準(zhǔn)。把導(dǎo)向套加載凸模上，就能夠確保這一標(biāo)準(zhǔn)。鍛造

6應(yīng)用冷擠壓技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模芯設(shè)計(jì)

模芯設(shè)計(jì)中對(duì)于閉式冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用在尺寸比較大的情況下，應(yīng)用傳統(tǒng)冷擠壓的方法難以成形的精密度。如果僅是應(yīng)用閉式方式，會(huì)因?yàn)楦吡鲃?dòng)的阻力導(dǎo)致模芯從而產(chǎn)生缺陷。為了獲得高質(zhì)量與高精度模芯，需要使用多工序的方法，也就是模芯通過幾次成形來提高制件質(zhì)量。此外，在多個(gè)模具運(yùn)動(dòng)或是動(dòng)作中組成擠壓成型時(shí)，這種方式是同一個(gè)工位作業(yè)，可以提高工作的效率，保證成形的質(zhì)量。圖二是芯軸圓柱交換成形的過程。在模具工作的過程中，首先將毛坯放入模芯中，滑塊滑行時(shí)，模具上下模具會(huì)閉合，然后模芯逐漸成形，成形后滑塊的運(yùn)動(dòng)停止，同時(shí)在液壓的作用下下芯軸把上芯軸從模具形腔中頂出，從而完成芯軸的交換，當(dāng)壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生第二次下行時(shí)，真正成形。鍛造

應(yīng)用零件

精沖模具設(shè)計(jì)中對(duì)于冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用精沖模具工作零件一般包括凹凸模、凸模與凹模，其是確保精沖件的質(zhì)量關(guān)鍵，尺寸與形狀精度會(huì)直接影響導(dǎo)精沖零件的斷面質(zhì)量與精沖模刃口實(shí)際間隙，而且精沖模具強(qiáng)度會(huì)直接影響導(dǎo)精沖模具使用的壽命，因此，需要合理設(shè)計(jì)凹凸模、凸模與凹模結(jié)構(gòu)，科學(xué)選擇熱處理的規(guī)范與材料。而應(yīng)用冷擠壓技術(shù)，恰好可以在保證精沖模質(zhì)量的同時(shí)，延長精沖模使用壽命，冷擠壓技術(shù)設(shè)計(jì)的精沖模具結(jié)構(gòu)比較簡單，同時(shí)選高強(qiáng)度、耐磨性較好與淬透性好的凹凸模、凸模與凹模，全部應(yīng)用真空方式淬火，其中，凸模的熱處理硬度在60-62HRC之間，凹模與凸凹模熱處理硬度在62-64HRC之間。鍛造

復(fù)合落料沖孔模結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用按照零件尺寸與結(jié)構(gòu)要求，使用復(fù)合落料沖孔模結(jié)構(gòu)，依據(jù)模具中凹模位置差異，可將復(fù)合模分成倒裝的復(fù)合膜與正裝的復(fù)合模，其中需要重點(diǎn)考慮的兩個(gè)因素是生產(chǎn)效率與磨具強(qiáng)度。從凸輪零件的結(jié)構(gòu)中可知，強(qiáng)度比較大的是凸凹模，因此，在確保凸凹模強(qiáng)度以及制件使用的要求前提下，為提高生產(chǎn)的效率、操作安全與操作方便，凹凸模要使用倒裝復(fù)合的膜結(jié)構(gòu)。具體從圖三中可以看出。鍛造

總而言之，改善零件冷擠壓工藝與模具結(jié)構(gòu)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量來，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，需要充分研究傳統(tǒng)冷擠壓工藝以及模具設(shè)計(jì)的不足。例如：凸包斜面問題、工件內(nèi)腔定位問題以及沖孔問題等問題，不斷地完善沖壓工藝以及模具設(shè)計(jì)方法，同時(shí)為了保障零件安裝的準(zhǔn)確度，需要對(duì)操作過程進(jìn)行優(yōu)化，確保汽車可以安全行駛。鍛造