机械5

在冲压生产中，常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成，这种在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本工序的模具就称为复合模具。 冷冲压是一种先进的金属加工方法，与其它加工方法(切削)比较，它有以下特点： 1)它是无屑加工被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形．不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。 2)所用设备是冲床冲床供给变形所需的力。 3)所用的工具是各种形式的冲模冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变成所需的零件。 4)所用的原材料多为金属和非金属的板料。 冷冲压与其它加工方法比较，在技术上、经济上有许多优点： 1）在压床简单冲压下．能得到形状复杂的零件．而这些零件用其它的方法是不可能或者很难得到的。如汽车驾驶室的车门、顶盖和翼子板这些具有流线型零件。 2)制得的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有定精度，具有互换性。 3)在耗料不大的情况下。能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件。 4)材料利用率高，一般为70一85％。 5)生产率高，冲床冲一次一般可得一个零件．而冲床一分钟的行程少则几次，多则几百次。同时，毛坯相零件形状规则，便于实现机械化和自动化。 6)冲压零件的质量主要靠冲模保证．所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。 7)在大量生产的条件下，产品的成本低。 冷冲压的缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵．因而在小批量生产中受到限制。另外．冲压件的精度决定于模具精度．如零件的精度要求过高、用冷冲压生产就难以达到。 一、冲压件的工艺分析 有工件图看，该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。 因为该工件是轴对称件，材料厚度仅为1.0mm，冲裁性能较好。为了减少工序数经对该工件进行详细分析，并查阅有关资料后，可采用复合模一次压制成形。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺孝产品质量较高，而且大大提高了生产效率。所以经分析，决定设计复合摸来完成此工件的加工。 二、工艺方案的确定 计算翻边前是否需要进行拉深，这要核算翻边的变形程度，由模具设计手册查的极限翻边系数：Kmi
n=0.62,则可只允许的最大翻边高度Hmax为： 式中Hmax最大翻边高度 D翻边直径 r圆角半径 t材料厚度 则 =5.93mm 零件竖直高度H=4mm<Hmax=5.93mm 所以翻边时可一次翻边成型，无需进行拉深。 根据以上分析计算，冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻边。 根据以上基本工序，可拟定以下几个冲压工艺方案： 方案一：落料、冲孔同步、内翻边与外翻边同步。方案特点是内翻边与外翻边同时进行使模具制造复杂，使冲孔凹模与内外翻边凸凹模做为一体，不但节省材料，也使模具结构紧凑，并提高制造精度。 方案二：落料、冲孔、内翻边与外翻边同步。方案特点是：与第一方案相比因落料与冲孔分步进行可进小冲裁力，但降低了冲裁速度。 方案三：落料、冲孔同步，内翻边、外翻边分步进行。方案特点是模具制造比较简单，模具使用寿命较高，但精度低。 分析比较以上三种方案，可以看到选用第一种方案比较合理。 三、工艺参数的计算 （一）毛坯的尺寸计算 （1）毛坯翻便预制孔的直径d0 d0=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中D翻边直径（按中线计） （mm）; H翻边高度（mm）,H=4mm; r竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.0mm; t料厚（mm），t=1.0mm. D=24mm 1.0mm=25mm 则d0=25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm （2）毛坯的直径D0 按等面积原则，用解析法求该工件的毛皮直径D0.可将工件分为圆柱、1/4球环、圆三个简单几何体，他们的面积分别计算如下： A1=πd(H-r) =3.14×37×(4-1) =38.727mm A2=πr[π(d-2r) 4r]/2 =3.14×1[3.14×（37-2×1） 4×1]/2 =178.823mm A3=π/4(d-2r) =3.14×(37-2×1)/4 =961.16mm 据等面积原则： A=A1 A2 A3 =38.727 178.3823 961.16 =1179.175mm 毛坯的面积A毛坯=πD/4 将A1、A2、A3代入上式得： D= =43.55mm （二）排样及材料利用率的计算 排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度，便于送料。 搭边是废料．从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的，下表列出了冲裁时常用的最小搭边值。 2、定位零件的确定 定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。 对于带有弹压卸料板的冲模，若采用活动挡料销，在冲件时活动挡料销随凹模的下行而压入孔内，工作方便，但是要求弹压卸料板较厚，对于弹压卸料板较薄的板料，如果采用固定挡料销的形式，在凹模的相应位置留出空间，同时满足冲件要求，而且经济性好，因此选用固定挡料销，参照GB2866.1181固定挡料销A型,材料:45钢,基本尺寸:d4,热处理硬度:HRC43 ~ 48。 3、卸料装置的确定 弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用，它可在冲压开始时起压料作用，结束后起卸料作用，主要用于精冲薄料和要求制件平整的冲模中，其弹力可用弹簧或橡胶获得，也可以通过顶杆安装在下模座或压力机工作台下而的弹顶器或气垫获得。 弹压卸料板上开孔大小，即卸料孔每侧与凸模保持间隙C’=0.1～0.2t,t为材料厚度。 为保证装配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺钉的长度L及孔深H都必须保持一致，相差不超过0.02mm. 弹压卸料板受弹簧，橡胶等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。 4、推件装置的设计 把制件或废料从装于上模座的凹模中推出来的零件，称为推件装置。推件装置的推力，可以利用压力机上的打杆在打杆横梁作用下得到，或利用上模内安装弹簧或橡胶得到. 推件器要在能保证平稳推下制件的前提下，受力点尽量少些，为使推件力均匀分布，推件要均匀分布，长度一致。因此，在轴盖冲模中选用了三根长度一致的推件（即圆柱销）均匀分布在圆周上，推出制件。 5、顶杆的确定 顶杆的作用是在冲裁完毕后，将滞留在凸凹模的制件顶出的机构。 在轴盖冲模中采用Φ4的顶杆，因顶力很小，Φ4的杆足够强度。 6、模柄的确定： 中、小型冲模通过横柄将上模固定在压力机的滑块上，模柄的结构形式较多，主要有：旋入式；压入式；凸缘式；浮动式。 本模具采用凸缘式模柄。 7、固定板的设计 固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分为圆形和矩形两种，其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的6080固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/m6）。压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。 铰削 铰削是一种利用多刃槽切削刀具对已经存在的孔进行扩大、平滑或精确确定尺寸的加工工艺。当铰刀或工件旋转并相对进给时，就会产生切屑从孔壁取出相对较少量的材料。铰削可以在同一型号的钻削机床上进行。 铰削产生的孔精度和精加工质量主要取决于起始孔的情况、机床和夹具的刚性、正确的速度合进给量、适合的并恰当使用的切削液以及钝刀具的重新精确磨快。 由于铰削的切削率较小而且必须均匀，起始孔（钻的或由其他方式制造的）必须具有相对较好的圆度、平直度和光洁度。铰刀倾向于沿已经铰出的孔的中心线而行，而且在有限的场合可能需要在铰削之前进行镗孔来维持所需的公差。利用合适的条件和工作参数，铰削可以产生精密公差和光洁表面。 铰刀 铰刀是一种旋转的切削刀具，一般是柱型或锥形，用于扩孔和精整孔至精确尺寸。铰刀通常装有两个或更多外围通道或凹槽，即可平行于其轴线也可以根据需要右或左螺旋。那些带有提供光滑的剪切式切断的螺旋槽的铰刀很少受到振动，因此产生较好的光洁度。凹槽形成了切削齿并提供除屑的通道。 铰刀的种类 铰刀被做成多种形式：包括整体式和刀片嵌入式、可调或不可调的；它即可用于手工作业（手铰刀）也可供机器用（机用铰刀）。用于制造大多数生产用铰刀的切削元件的材料，又高速钢和硬质合金。 硬质合金铰刀由于寿命更长而且精度和阻力的到了提高，这类刀具正日益广泛使用。 镗孔铰刀这类刀具将镗削和铰削组合在一次作业中来提高孔的尺寸、平直度和光洁度的加工精度问题。在使用导向衬套的应用中所用的单刃镗孔铰刀，在刀具的后段有一个单刃切削刃，再后是铰削段。多刃镗孔铰刀用于不能使用衬套的加工中。 供给冷却液的铰刀这类刀具带有向切削刃导引冷却液的装置（通常是内部通道），对于某些应用有优势，尤其当铰削盲孔时。在这样的应用中，在铰刀/工件的界面处降低的摩擦和温度，因而减少了磨损并延长了刀具寿命。在一些情况下，可以提高进给量和速度并且能提高精度和光洁度。使用冷却液的铰刀的初始成本较高，但是生产率和质量的提高常常使之在经济上令人满意。 铰刀夹头/传动装置 铰刀通常有三爪卡盘、直衬套和固定螺钉和传动；而对于锥病铰刀，用的是衬套何套筒。带有快卸卡盘联结其的铰刀用于生产中。 当铰刀必须将自身导入前先加工的孔内，它需要浮动夹头来保持对正。有几种类型的浮动夹头。有些允许角度浮动，其它允许平行（轴向）浮动，还有的既允许角度浮动也允许平行浮动。 浮动夹头有一些局限性。如果铰刀轴线是垂直的，浮动铰刀装置常常可以很好的修正少量的不对正。然而，当工件向在螺纹车削机、车床和一些其它机床上那样旋转时，浮动夹头有时并不适合。这是因为在这种机器上常发现有相对较大的不对正而且铰刀和夹头的重量往往将刀具推到偏心的位置。 有些可以补偿角度和平行不对正的完全浮动夹头装有用于平衡夹头质量的弹簧或其他零件。浮动夹头一般不能既垂直有水平工作而仍可修正角度和平行不对正。应用细节（垂直或水平工作以及旋转或固定的刀具）应该在定制浮动夹头时确定。 铰削的工件夹持 铰削夹具设计和衬套的使用基本上于钻削的相同。夹聚合衬套的主要功能是对工件精确定位、支撑和固定以及对刀具精确引导。铰削的差异在于夹具和衬套一般都需要铰精确的公差。 铰削的工作参数 必须确定的用于高效经济铰削的因素包括适合的切削速度、进给速率和使用的切削液。其它需要考虑的重要事项时铰刀的重磨和发现并排除作业故障。