圓形零件側(cè)壁沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/王彤勇，李高欣·一拖（洛陽(yáng)）福萊格車身有限公司

圓形零件側(cè)壁沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/王彤勇，李高欣·一拖（洛陽(yáng)）福萊格車身有限公司

王彤勇，工程師，主要從事沖壓工藝、沖壓模具及技術(shù)管理工作。

在一個(gè)圓形制件的側(cè)壁沖出多個(gè)孔，一般采用斜楔側(cè)沖結(jié)構(gòu)，由于制件側(cè)壁每個(gè)孔的沖孔方向不同，每個(gè)孔都需要一套單獨(dú)的側(cè)沖機(jī)構(gòu)，使得生產(chǎn)時(shí)的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，放料、取件操作困難。本文介紹一套圓形制件側(cè)壁的沖孔模具，結(jié)構(gòu)獨(dú)特、簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)中取得了很好的效果。

制件介紹

該零件（圖1）是某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的集油殼，材料為ST12，厚度為1.5mm，零件四周均布8個(gè)φ5mm圓孔，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)4萬(wàn)件。

圖1 圓形零件制件圖

工藝分析

此零件是圓球形，零件側(cè)壁均布8個(gè)φ5mm圓孔，沖孔工藝有三種方案：

⑴正向沖孔，模具結(jié)構(gòu)為一般的沖孔模具，一次沖一個(gè)孔，分8次行程完成，壓力機(jī)選用J23-40。

⑵側(cè)向沖孔，模具選用斜楔側(cè)沖，由于各孔間距離小，無(wú)法在一套模具上同時(shí)布置8個(gè)斜楔側(cè)沖機(jī)構(gòu)，需分2次行程完成，一次沖4個(gè)孔，壓力機(jī)選用JB23-63。

⑶側(cè)向沖孔，模具采用簡(jiǎn)單凸模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，一次沖8個(gè)孔，1次行程完成，壓力機(jī)選用J23-100。

結(jié)合以上進(jìn)行分析：方案⑴模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，維修方便，但是需要8次行程才能將所有孔沖出來(lái)，且零件孔位之間的尺寸也由于多次定位造成精度降低；方案⑵采用正規(guī)斜楔側(cè)面沖孔，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斜楔布置困難，操作困難，并且需要2次行程才能將所有孔完成；方案⑶采用簡(jiǎn)單斜楔凸模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，1次行程沖8個(gè)孔，能減少零件加工工序，保證零件沖孔位置精度，提高零件的生產(chǎn)效率，降低零件的生產(chǎn)制造成本。所以，根據(jù)零件的特點(diǎn)和企業(yè)的實(shí)際情況，選用方案三。

壓力中心、沖壓力計(jì)算和壓力機(jī)的選擇

沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，對(duì)于帶模柄的中小型沖模就要使壓力中心與模柄軸心線重合。否則沖裁過(guò)程中壓力機(jī)滑塊和沖模會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命，甚至損壞模具。因此設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合。此零件為半圓球形，四周均布8個(gè)φ5mm圓孔，壓力中心在零件正中心。

通過(guò)《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》中沖壓力計(jì)算公式，可得沖裁力F為61.23kN。一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力應(yīng)大于或等于成形工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，故壓力機(jī)公稱壓力?。篜≥1.3F=1.3×61.23 kN =79.599 kN。

由P的值和模具結(jié)構(gòu)大小可初步將壓力機(jī)型號(hào)選定為開式壓力機(jī)J23-100。

模具結(jié)構(gòu)

圖2 模具總裝圖

如圖2所示，模柄4安裝在上底板1的上方，壓料板2安裝在上底板1下方；模柄4、上底板1、壓料板2通過(guò)模柄緊固螺釘3連接在一起組成上模。8個(gè)凹模13安裝在凹模固定板5中，凹模固定板5通過(guò)圓柱銷6、緊固螺釘7固定在凸模導(dǎo)板8的凹槽中，彈簧9安裝在凸模導(dǎo)板8和斜楔固定板11對(duì)應(yīng)的彈簧安裝孔內(nèi)，斜楔17安裝在斜楔固定板11中，斜楔固定板11通過(guò)緊固螺釘14、圓柱銷15安裝在下底板10上方，8個(gè)凸模16安裝在凸模導(dǎo)板8側(cè)面孔內(nèi)，斜楔17導(dǎo)軌面穿過(guò)凸模16滑槽，凸模導(dǎo)板8上的斜楔讓開孔和斜楔17中心對(duì)應(yīng)，并壓進(jìn)斜楔17，凸模導(dǎo)板8通過(guò)限位螺釘12和下底板10連接，組成模具下模。

工作開始前，上模、下模分開，將圓形制件放在下模的凹模固定板上。工作開始，上模隨機(jī)床滑塊下行，壓料板推動(dòng)制件、凹模固定板、凹模、凸模導(dǎo)板、凸模一起下行；凸模在斜楔的作用下，在作向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)，向模具中心運(yùn)動(dòng)距離L（圖3），凸模與凹模接觸，沖出圓形制件側(cè)壁的8個(gè)φ5mm孔，機(jī)床滑塊下行停止。上模隨機(jī)床滑塊上行，彈簧通過(guò)壓料板推動(dòng)制件、凹模固定板、凹模、凸模導(dǎo)板、凸模一起上行；凸模在斜楔的作用下，在作向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)，向模具中心的反方向運(yùn)動(dòng)距離L（圖3），凸模與凹模分離，機(jī)床滑塊上行停止，取出制件，圓形制件側(cè)壁沖孔完成。

圖3 斜楔安裝及運(yùn)動(dòng)圖

結(jié)束語(yǔ)

該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，模具的制造費(fèi)用大大降低。制件側(cè)壁的8個(gè)孔一次沖出，提高了零件的生產(chǎn)效率，并且能夠保證零件的沖孔質(zhì)量，降低零件的生產(chǎn)制造成本。該模具已經(jīng)連續(xù)使用6年，實(shí)際生產(chǎn)20多萬(wàn)件，取得了良好的效果。