15136260858 咨询热线

汽车模具设计培训
学校动态

汽车空调磁吸盘冲压工艺与模具设计

作者:111

1 零件结构及工艺分析

图1所示为汽车空调磁吸盘零件,材料为10钢,料厚6.0mm,零件表面要求磨削加工至厚度5.5mm,表面粗糙度要求几=0.8μm。零件有3个深度0.8mm圆环形凹槽,加工精度要求高,还均匀分布6个细长腰形孔,其宽度为3.0mm,孔深比t/D(料厚/孔径) ≥1,加工工艺方法为深孔冲裁,细长腰形孔之间的孔边距为5mm。零件生产批量大。根据零件结构特点分析,制造中存在以下技术难点:①零件属于厚料小孔冲裁工艺,加工难度大;②冲制6个细长腰形孔时,凸模易失稳折断、凹模刚性、结构强度难以保证;③3个圆环形凹槽采用数控车床切削加工,切削难度大,加工周期长,若采用冷挤压加工,可以提高工效,减轻劳动强度。由于零件圆环形凹槽尺寸精度高,必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法保证。

newmaker.com 
长沙汽车模具设计培训学校-图1 汽车空调磁吸盘

2 冲压成形方案比较及选择

冲压、成形工艺方案主要根据零件材料特性、结构特点与要求来选定。由于零件的制造关键在6个细长腰形孔的冲裁和3个圆环形凹槽的加工,其工艺设计主要应考虑零件制造工艺的编制及合理的模具结构。具体工艺方案有以下3种:

(1)复合冲孔、落料→分2次冲制6个细长腰形孔→车3个圆环形凹槽→磨端面。
(2)复合冲孔、落料→液压机压制3个圆环形凹槽→分2次冲制6个细长腰形孔、磨端面。
(3)复合冲孔、落料→液压机压制3个圆环形凹槽→1次冲制6个细长腰形孔→磨端面。

方案(1)由于分2次冲制6个细长腰形孔,由机械加工3个圆环形凹槽。该方法多了1道冲孔工序且采用机械加工圆环形凹槽,故零件生产周期长费用高,且6个腰形孔位协调性较差,因此该方案虽可行但不可取。

方案(2)由机械加工3个圆环形凹槽改为液压机压制3个圆环形凹槽,实现了无切削加工,但是要分2次冲制6个细长腰形孔,加工工序多,零件尺寸难以协调保证。 长沙汽车模具设计培训学校

方案(3)是在方案(2)的基础上由2次冲制6个细长腰形孔改为1次冲制6个细长腰形孔,减少了1道冲孔工序,而且采用液压机压制3个圆环形凹槽,既提高了工效又实现了无切削加工,所以该方案为加工工艺方案。

3 模具设计

零件工序采用复合模进行冲孔、落料,其冲裁力一般按下式计算:

P = 1.3 Ltτ

式中:L-展开周长,mm;t-材料厚度,mm;τ-10钢材料抗剪强度,MPa。

按式(1)计算磁吸盘零件的冲裁力约为152kN,但考虑到模具结构和实际情况,选用了400kN冲床。由于选择了合理的模具结构、冲床设计以及冲裁间隙,确保了该工序零件的加工质量。以下主要介绍细长腰形冲孔模、压槽模。

3.1 腰形冲孔模

模具结构如图2所示,腰形冲孔模是保证该零件加工制造成功的技术关键。由于零件料厚6mm,6个细长腰形孔之间的孔过止巨只有5mm氏零件生产批量又大,凸、凹模工作部分结构、刚度及强度尤为重要,要保证厚料冲小孔的连续进行,就必须提高凸、凹模工作时的强度和刚度,同时还要保证整副模具的刚性和稳定性。

newmaker.com

newmaker.com

对于上述问题,通常采用以下4种方法来解决:

(1)由于料厚,工作时冲裁力大,为保证凸、凹模的强度、刚性,模具材料均选用热处理后变形小,内应力小的Cr13MbV,淬火硬度58-62HRC。
(2)在凸模全长或局部增设保护套(导向块或导向板)。
(3)采用超短凸模。
(4)降低冲裁力,既要考虑凸、凹模的强度,又要考虑凸、凹模损坏以后能快换,才能提高工作效率。

3.1.1 模具设计要点

为了提高模具使用时的稳定性,卸料板4既是卸料板又是凸模保护套,小导柱11有4个,它与凸模固定板采用H7/r6紧配合,与卸料板采用Hg/h6滑配合,与凹模采用HS/h6滑配合。这样4个小导柱就将3块板连在一起(凸模固定板、卸料板、凹模),起到了定位和导向作用,增加了模具刚性和稳定性。为尽量减小凸模长度没有采用橡胶卸料,而是采用强力弹簧8,即用8个强力弹簧装在上模板上,通过顶杆5卸料。零件通过定位销3定位。

3.1.2 腰形冲孔凸模

为了减小冲裁力,凸模刃口做成斜刃,凸模固定没有采用常规方法,而是采用1个内六角螺钉拉紧,这样有2个好处:一是凸模损坏后可以快换;二是凸模加了护套浮动,装配时可以减少不必要的干涉。冲孔凸模见图3。

3.1.3 冲孔凹模

由于一次冲制6个细长腰形孔,孔与孔之间的边距仅为5mm、小于6mm的材料厚度。为了降低冲裁力和推件力,凹模刃口也做成斜刃;为了延长凹模寿命,凸、凹模单边间隙取0.4mm;为了达到快换的目的,凹模用4个M10沉头螺钉固定在凹模加强板上;为了增加凹模强度,在凹模下面加了1块凹模加强板。冲孔凹模见图4。

newmaker.com
图3 细长腰形冲孔凸模

newmaker.com 
长沙汽车模具设计培训学校-图4 腰形冲孔凹模

3.1.4 强力弹黄的选用

强力弹簧主要起卸料作用,所以必须计算卸料力,卸料力的计算公式为:

Px = KxP (2)

式中:Px--卸料力,N;Kx--卸料力系数;P--冲裁力,N。

首先计算冲裁力:按公式(1)P=1.3Ltτ计算,细长腰形孔周长按图5计算,L=85.6mm;t=6mm;τ=260~340MPa。

将已知条件代入公式(1) P=1.3X85.6X6X340X6=1362kN。

再计算卸料力:

按公式(2) Px=KxP 计算,Kx=0.03;Px=KxP=0.03X1362=40.86kN。

用8个强力弹簧卸料,每个强力弹簧的卸料力必须不小于5.1kN,通过计算,所选强力弹簧标准是:QB1001-070.232 32x6。

newmaker.com 
长沙汽车模具设计培训学校-图5 细长腰形孔

3.2 压槽模

制件3个圆环形凹槽尺寸精度要求高,原采用数控车床切削加工,切削难度大,加工周期长,制造费用也高,现采用冷挤压加工,可提高工效,减轻劳动强度,但必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法保证。

压槽模结构见图6。工作时将冲孔落料后的毛坯用定位销8定位在凹模上,凸模下行时先将毛坯压入凹模框,凸模继续下行,由于毛坯的内孔和外圆均被凹模约束,毛坯在液压机的巨大压力下(450kN),材料产生塑性变形。凸模上的3个凸槽在液压机的压力下将毛坯冷挤压出3个凹槽,槽深在1mm左右。限位块3避免压槽过深,可通过试模确定限位块高度。凸模压至下止点后上行,这时气垫通过顶杆、卸料板将毛坯顶出。

newmaker.com

4 结束语

针对汽车空调磁吸盘零件的加工,设计了合理的冲压、成形模,用无切屑加工代替有切屑加工,实际生产表明,采用这种制造工艺与模具不仅能保证产品质量,而且还提高了劳动生产效率,降低了生产成本和劳动强度。

长沙汽车模具设计培训学校http://csboer.soxsok.com/

为了节省您的时间,请将您要找的培训课程和具体要求填写在表格里,并留下适当的联系方法提交,我校会主动与您联系。 【填写报名表】

您还可以拨打【15136260858】联系我们,或者联系我们的在线客服

在线咨询 在线报名