大長度零件的多孔加工與模具設(shè)計

廣東倍海建筑有限公司 (陽江 529900) 何大開

圖1 工件

1.零件特性分析

墻體模板是需大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，材料是6061-T6擠壓鋁合金型材，產(chǎn)品總長，8孔直線排列，孔徑，任意兩孔的孔距公差為±0.1 mm。如何保證任何兩孔孔距的精度，就成為加工所要解決的問題。

2.工藝方案分析

對于工件中8 孔的加工，我們嘗試過兩個方案:方案一:利用廠內(nèi)現(xiàn)有的Z5132 鉆床，分8 次鉆孔加工;方案二:利用廠內(nèi)現(xiàn)有的J23—63 型壓力機沖孔，一次沖2 個孔，分4 次加工。

由于工件長度長，孔數(shù)多，用上述的兩種方案，受限于裝備的定位精度，產(chǎn)品頭尾兩孔的孔距公差均大于±0.5 mm，遠(yuǎn)未達(dá)到零件的精度要求，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用性能。

為了保證加工精度，我們設(shè)計了專用組合機與沖孔模具，通過實踐，成功解決了這類零件的加工精度問題。下面將該沖多孔模作一介紹。

3.沖孔模設(shè)計

(1)總沖裁力和壓力中心計算

式中，K 為安全系數(shù)，可取K=1.3;L 為沖裁周邊總長，孔的直徑為17 mm，經(jīng)計算得L=53.4 mm;t 為材料的厚度，取t=8 mm;τ 為材料的抗剪強度，查材料手冊得τ=245 MPa。

將參數(shù)代入公式，得

該零件有8 個孔，則總沖孔力為

術(shù)后發(fā)生神經(jīng)功能損傷7例。截癱1例，AISA分級A級，急診手術(shù)減壓后，神經(jīng)功能無改善；不全癱1例，AISA分級B級，術(shù)后恢復(fù)為C級；一過性神經(jīng)功能損害5例，保守治療后均恢復(fù)正常。

總沖壓力為P2=P1+Px=1142.9 (kN)。

基于經(jīng)濟節(jié)能的出發(fā)點，此考慮將沖孔凸模的工作長度設(shè)計成兩種尺寸，每4 個凸模為一組，長度相差一個料厚，即相差8 mm，如圖2a 所示。這樣就可以使總沖壓力減半，則總沖壓力

由此得，壓力機的公稱壓力超過571.5 kN 即可。

為了減少沖裁力，我們還將凸模的刃口加工成雙斜面，即將凸模刃口的一半以傾斜2°或等于板料厚度1/10 的傾斜度磨削，如圖2b 所示，轉(zhuǎn)180°，依法磨另一半。這樣凸模除可以減輕沖孔力外，還可以得到光潔的孔，并使卸料力減少到幾乎為零。

壓力中心的確定:如圖2a 所示。

孔的周長為53 mm。因為凸模有兩種高度，所以沖孔過程是分兩批進(jìn)行的，先沖第1、3、6 和8 這4個孔，則

圖2

后沖第2、4、5 和7 這4 個孔，則

根據(jù)計算確定沖壓的壓力中心位于距原點0 向右1050 mm 處。

式中，d=17 mm。另查模具設(shè)計手冊得:χ=0.5，Δ=0.2 mm，δp=0.02 mm，δd=0.02 mm，Zmin=0.88 mm，Zmax=1.04 mm。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，算得:凸模刃口尺寸dp=，凹模刃口尺寸。

(3)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計:工件沖多孔模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。下模、下模固定板和上模固定板這3 個零件，為了便于加工制造，此將這幾個零件做成600 mm長，各做4 個，最后通過螺紋聯(lián)接拼裝于機架上。材料選擇方面，考慮制作成本，盡可能地選用本廠內(nèi)現(xiàn)有的材料，同時結(jié)合模具硬度的考慮，沖孔是由凸模楔入材料，是經(jīng)受磨損的工作零件，其硬度應(yīng)大些。為此，上模用Cr12，熱處理硬度60～63 HRC;下模用T10，熱處理硬度57～60 HRC;導(dǎo)柱與導(dǎo)套用GCr15，熱處理硬度61～65 HRC。

工件在一個固定擋料塊及7 個橡膠壓料輪的作用下進(jìn)行定位，手動壓緊，一次完成沖多孔工序。工件由剛性卸料板卸料，廢料自然漏料。由于工件本身沒有形位公差要求，此定位精度達(dá)到設(shè)計要求。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

(4)模具的修模與失效:當(dāng)在生產(chǎn)過程中模具間隙大于Zmax=1.04 mm 時，需要對模具的凹、凸模進(jìn)行修模。多次修模后，凹、凸模之間的嚙合長度小于或等于工件厚度8 mm 時，需要更換新模具。

4.結(jié)語

圖4

結(jié)合該工件的特點，選擇加工方法，利用專門設(shè)計的組合機沖孔模(見圖4)，有效地解決了常規(guī)裝備加工多孔保證不了加工精度的問題，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性得到顯著提高。目前，該套沖孔模用于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟效益。