精沖模具設(shè)計中冷擠壓技術(shù)的應(yīng)用

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

模具是汽車的重要零件，產(chǎn)品多種多樣，結(jié)構(gòu)具有復雜性，規(guī)格要求準確度高。有些模具品種需求量較大，按照模具優(yōu)點可以應(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性能制件，同時材料使用次數(shù)高，成本費用低，縮短了加工時間。

1傳統(tǒng)模具設(shè)計方式的不足

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)計的不足，并從中找出解決的方法，促進沖壓工藝以及模具設(shè)計的完善。同時為了保證產(chǎn)品運行的有效性，需要從傳統(tǒng)沖壓工藝以及模具設(shè)計的不足，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，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量。

沖孔問題

沖孔在對腰形孔模具進行設(shè)置時，使用特殊工藝進行設(shè)定。為了保證零件安裝的質(zhì)量，進行沖孔之后,對卸載工序不夠重視,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,會直接影響操作的正常運行。

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毫米之間腰形孔進行接觸。散熱管的摩擦力過大,也會引起熱管的形狀出現(xiàn)異常,如果沒有對會凸包斜面問題進行有效解決，則會嚴重影響汽車的質(zhì)量。

工件內(nèi)腔

工件內(nèi)腔定位一方面，在對零件的原翻邊成形模具進行設(shè)置時,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,無法準確安裝零件，在對翻邊進行設(shè)置后,不能準確確定高度尺寸數(shù)值。另一個方面，在對模具進行設(shè)置時沒有對卸載工序進行細化,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,過程比較復雜,容易使零件出現(xiàn)異常,底面無法保持平行,會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)計模具的過程中，通常為合理布置預沖孔塌角面，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)計難度，增加了模具維護、設(shè)計、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)計成本，本次研究制件使用原材料的牌號是寶鋼35號鋼，其屈服強度控制在360兆帕以內(nèi)，而抗拉強度控制在520兆帕以內(nèi)，延展率超過了20%。按照頂沖孔加翻邊工藝進來估算，得出預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，這個高度超過了圖紙的要求?？梢源_定模具設(shè)計方案的第1步是預沖孔，第2步是翻邊，第3步是整形，第4步是復合性落料[2]。但是在模具方案驗證過程中，以下兩個因素會致使這個無法正常進行。一是原材料的延展率逐漸將低，一旦達到4.5毫米翻邊高度時易出現(xiàn)裂紋；二是公司自身的設(shè)備限制了施工進程，加之，制件的外形相對較大，四工位的反頂缸需要搭橋，而且模具偏載較為嚴重，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步是復合性落料。目前這個方案已經(jīng)獲得量產(chǎn)驗證，在第1步時擠壓高度能夠達到達5.8-6毫米，制件表面光亮帶達到設(shè)計要求，且模具壽命在每一次刃磨之后可達到1.5萬次。鍛造

4模具分析

模具機構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)精沖模具擠壓技術(shù)和油壓機上擠壓技術(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)，以加強模板的受力體積。由于擠壓零件外表沒有進行加工，就能夠達到零件的標準，只能應(yīng)用φ14毫米型腔，如果使用12.5mm×φ14mm負公差的棒料，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，在沖床下行時極易出線歪斜。鍛造

模具動作和特征

模具動作的主要內(nèi)容：毛坯放進凹模后，模具擠壓開始運作，推動上模部分向下運轉(zhuǎn)和模。凸模導向套首先接觸毛坯然后自行向凹模內(nèi)擠壓，這個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向套提供壓力。其次，在導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向套與凸模相互擠壓毛坯形成φ6毫米小圓臺，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，可能會發(fā)生擠壓件接觸凸模和凹模導向套的事件，也可能會發(fā)生頂桿過高的現(xiàn)象，那么下個擠壓毛坯就有可能不能進入凹模型腔。如果頂出的空隙較小，則會導致擠壓件只能進入凹模型腔的一半，取不出來。

凸模導套

凸模導向套可以確保凸模脫模，擠壓件就不能進入到凸模內(nèi)。碟形彈簧的壓力和擠壓件脹模力的相互擠壓，凸模導向套就能確保進入凹模內(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向套的運轉(zhuǎn)，簡單方便，安全可靠。碟形彈簧的主要特點是力量大、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轉(zhuǎn)方向，模具完成任務(wù)時擠壓件取出，同時又可以支撐和供應(yīng)充足的壓力輔助擠壓運作過程。鍛造

凸模導向套

凸模導向套發(fā)揮其導向功能，確保了擠壓件孔以及外援同軸度為0.1的標準。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)生流動偏離。純反擠壓將不確保精沖模具擠壓零件同軸度標準。把導向套加載凸模上，就能夠確保這一標準。鍛造

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

模芯設(shè)計

模芯設(shè)計中對于閉式冷擠壓技術(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，會因為高流動的阻力導致模芯從而產(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，在多個模具運動或是動作中組成擠壓成型時，這種方式是同一個工位作業(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，模具上下模具會閉合，然后模芯逐漸成形，成形后滑塊的運動停止，同時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，當壓力機滑塊產(chǎn)生第二次下行時，真正成形。鍛造

應(yīng)用零件

精沖模具設(shè)計中對于冷擠壓技術(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，尺寸與形狀精度會直接影響導精沖零件的斷面質(zhì)量與精沖模刃口實際間隙，而且精沖模具強度會直接影響導精沖模具使用的壽命，因此，需要合理設(shè)計凹凸模、凸模與凹模結(jié)構(gòu)，科學選擇熱處理的規(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，延長精沖模使用壽命，冷擠壓技術(shù)設(shè)計的精沖模具結(jié)構(gòu)比較簡單，同時選高強度、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

復合落料沖孔模結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于冷擠壓技術(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，可將復合模分成倒裝的復合膜與正裝的復合模，其中需要重點考慮的兩個因素是生產(chǎn)效率與磨具強度。從凸輪零件的結(jié)構(gòu)中可知，強度比較大的是凸凹模，因此，在確保凸凹模強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)計方法，同時為了保障零件安裝的準確度，需要對操作過程進行優(yōu)化，確保汽車可以安全行駛。鍛造