冰箱底钢板冲压工艺分析及模具设计方案套筒热挤压工艺与模具设计方案

本文通过对冰箱底钢板冲压工艺进行分析，合并工序，减少ＨYＰＥRLＩNK"hｔtｐ：/／mｏｕｌｄ.ｎｅwｍaker．ｃom／＂\t”_bｌａnｋ”模具数量，节约模具投入,缩短产品的加工周期,有效地控制生产成本.ﻫﻫ1引言ﻫ

图1所示零件，是某冰箱配件的重要零件-—底钢板。材料为0。０３mm厚的镀锌钢板，年产量200万件，要求冲压加工后表面光洁平整、无飞边、无毛刺，不允许起皱、拉裂等现象.从零件结构分析，要保证该零件顺利成型，关键是凸模与凹模的间隙、成形中部凸苞时的压边力调整合理，如果把它分开加工，很容易保证,但模具的数量会增加，模具投入会成倍增长,产品的加工周期会延长，因此，经过认真的分析后，采用复合模结构来解决这一问题。ﻫ图1底钢板零件图2工艺分析ﻫ

要保证零件的质量，冲压工艺的方法有两种：

ﻫ①按落料→冲凸苞→冲月牙→弯四周边→弯“Ｚ"形。这样的工序加工，没有任何问题.但模具的数量会增加到5副，这样模具投入增加，模具制造周期延长，最关键的是增加两道工序后产品的加工周期延长,加工成本居高；按年产量２0０万件计，成本会增加不少；ﻫ

②把落料→冲凸苞→冲月牙合并成一副复合模（这里主要讨论此复合模)，合理配置各凸模与各凹模之间间隙、中部凸苞成形区域内合理调整压边力.可有效地保证了产品质量。通过对以上两种方案对比，很直观地选用方案②。

ﻫ3模具结构及工作过程ﻫﻫ模具结构如图2所示。凹模结构如图3所示。ﻫ

模具工作过程：把正确地安装在HＹPERLINK"httｐ:／／ｃｎ.neｗｍ/proｄｕｃt／1０50012００1.2060．１.ｈｔｍｌ”＼ｔ"_ｂlanｋ"冲床上，上滑块下行时,卸料板3在弹簧或聚氨酯的作用下压紧零件表面继续向下，中部成形凸苞凸模逐步进入下模1３，在达到下死点前1ｍm时，其它凸模开始切削，达到下死点后，完成各孔切削及中部凸苞成形.滑块上行,在弹簧(压缩弹簧）或聚氨酯的作用下卸料板3推出零件，成形、切切削结束。重复这一循环过程，得到落料、月牙成形后的凸苞成形后的合格零件。

图2模具结构

1．下模座2．导柱3。卸料版4.同定板５。导套6.上模座7．上垫板8。凸模Ⅰ9.凸模Ⅱ１0.凸模Ⅲ11.凸模Ⅳ1２．HYPERLINK＂hｔｔｐ：/／cｎ.nｅwｍ/cat_12200０5.hｔml”\t＂_blank”螺钉１3。下模１４．凸模Ⅴ１5.凸模Ⅵ16.凸模Ⅶ１7.凸模Ⅷ１8．下垫板１9.凸模Ⅸ２０．月牙凸模21.柯凸苞凸模ﻫ图3凹模结构4模具关键零件的加工

ﻫ该模具加工的难点是凹模、固定板。根据上述凹模、同定板的结构来看,孔多，且形状不同、凸凹模之间的间隙又小，形位公差要求高。结合已有设备，选用慢走丝加工凹模、固定板上各孔。ﻫﻫ５冲压设备选用

因零件结构较大,切边、冲孔冲压力较小,中部成形凸苞的压力较大，模具外形较大。结合本公司现有设备,选用ＪＨ36-2５0冲床，完全满足要求。ﻫ

6结束语ﻫﻫ该模具经试模调试，现已批量生产使用6个月，加工产品95万件。模具未发现异常。实践证明，采用复合模结构方案完全能保证零件的尺寸、质量要求挤压件设计和坯料的计算ﻫﻫ套筒零件如图１所示,材料为3０Mn。采用反挤压工艺成形毛坯.ﻫﻫ零件尺寸精度超出了热挤压所能达到的要求，需加放机加工余量。根据图1的产品零件图，可知D＝39mｍ,H/d=６0／31=1.94。查资料得单边余量为1．25mm，径向公差为-0。3＋０.6；中心偏差0.４mm；高度方向的单边余量6mｍ，公差为—0。5+１．0。从而设计套筒的热挤压件如图2所示。经计算得到挤压件体积为516３7mm3。

ﻫ根据体积相等的原则和挤压件体积(加上１%的烧损量），初步算得坯料尺寸为φ35×54.２mｍ，再加上下料负公差0。７ｍm，确定下料尺寸为φ35×54．９ｍm.

ﻫ2工艺过程ﻫ

（１）下料.将整根的30Mｎ棒料剪切成φ35×5４。９mｍ.剪切斜度不得大于０。5mm,剪切后的坯料断面不许有剪切毛刺。ﻫﻫ(2）加热。加热设备选用中频感应加热炉，钢温不低于１２０0℃,采用流水加热，坯料中心与表面的温差不大于５０℃.ﻫﻫ（3）镦粗预制坯。为便于毛坯在凹模腔内准确定位，将加热坯料外径镦粗至φ４1．3mm(预制坯高度Ｈ≈40mｍ）。ﻫﻫ(4)热挤压。将镦粗后的毛坯放在反挤压模内挤压.开始挤压温度为１150~1２00℃,终止挤压温度不得低于900℃,挤压件的中心偏差为0．3ｍｍ，上口高低不平度不得大于5mｍ,弯曲度在6６mｍ长度内不得大于0.25mm。ﻫ

（5)热处理。采用余热退火处理，挤压件退火处理后的硬度为２0７～2４0HB。ﻫﻫ（６）清理。热处理后挤压件应进行酸洗清理,清理后的挤压件表面不许有过蚀麻点和残留氧化铁皮存在。ﻫﻫ挤压成形工步如图３所示。工艺计算和设备选择

３．1变形程度计算ﻫﻫ反挤压筒形件的变形程度即断面收缩率(参见图2）。满足钢质零件热挤压变形程度εＦ<60％的要求。ﻫ

3.2挤压力的计算ﻫﻫ已知挤压方法，被挤压材料，终止挤压温度不低于９00℃。单位挤压力p和总挤压力P按下式计算：式中Ｋ-—安全系数,取１。3

ﻫA——凸模与坯料接触表面在凸模施力方向的投影面积,算得A＝6３8ｍｍ２ﻫﻫＺ-—ＨYＰEＲLINK"httｐ:／/moulｄ.neｗmａkeｒ．ｃom/"＼ｔ"_blaｎｋ"模具的形状系数,查资料可知，Ｚ＝1。２ﻫﻫｎ——挤压方式及变形程度修正系数,查资料可知,当反挤压断面收缩率4７。2％时，ｎ=４．5ﻫ如何定义象高压线、城墙这类带形（Ｓｈaｐe）定义的线型httｐ：//wｗw。qｘｃad。ｃｏm/cadjc/７67。hｔｍｌ电极缩放量选取的误区http:/／ｗww。qingｘinjx。ｃom／zyzｓ/2８2．ｈtml网页设计中风格定位与版面编排http://ｗww.qxcｄr。cｏm/zyｚｓ/２４1.ｈtml字号大小的确定与字距和行距的再设计hｔｔp:／／www。qingxｉnjiａoyu。coｍ/pｍsj／1８9.ｈｔml模具加工中冲模的失效形式ｈttp:／/wwｗ．qｘｕgpｘ.com/ｚｙzｓ/278。ｈｔmｌ菲林的组成成分的正确认识菲林网点大小的识别方法hｔｔｐ：//wｗw．ｚ/zyzs/２82.ｈｔmlﻫσb-—挤压温度下材料的极限强度,终锻温度９2０℃的30Mn钢,σｂ=５5MPａ

ﻫ将以上数据代人两式得单位挤压力p=2９７MPa，模具材料可以承受;挤压力P=246kN。ﻫﻫ3.3挤压行程的计算ﻫﻫ从凸模接触坯料至挤压结束凸模下移的距离S(见图3c）为挤压行程.

ﻫS=预制坯高度－挤压件底部厚度=40－7=３３（mｍ)。ﻫﻫ根据反挤压力和挤压行程计算及现有设备情况，选择有下顶料装置1０００kＮ液压机。ﻫﻫ４模具结构设计ﻫﻫ套筒热挤压模具如图4所示.

图４套筒热挤压模具ﻫ1.导柱２。凹模压紧圈３．凹模芯4。凹模5.带凸肩HYＰERLINＫ”hｔtp：/／ｃn．ｎｅwｍaker.coｍ／caｔ_122000５。htｍl＂＼t"_bｌaｎｋ”螺钉6.弹簧７．导套8.凸模压紧圈9．上模座１0.压力板１1。上砧块１２。卸料板１3.凸模14．下砧块１5.柱销16．高度调节块１7．斜楔18.凹模垫板１9。顶杆20。沉套2１.下模座22。调节螺钉凹模4以凹模垫板18与下模座21定位。凹模与凹模压紧圈2采用锥面配合，用内六角螺钉与下模座21紧紧连接。由沉套20和顶杆1９组成顶出机构，在气垫的作用下将挤压件从凹模内顶出。沉套20的一部分伸出下模座，是为了降低合模高度。将热挤压模安装在液压机上时，需在下模座21下面增加一个中间有孔的附加垫板，沉套２0下部伸进附加垫板的孔内;若热挤压模安装在曲柄压力机上时,沉套２０下部伸进压力机工作台孔内。ﻫ

脱料板１2和带凸肩螺钉5及弹簧6组成卸料机构，用于将箍在凸模13上的挤压件脱下.弹簧的作用是支承脱料板，并能保证脱料板和带凸肩螺钉上下移动，从而减少凸模的长度，增强了凸模弯曲强度，弥补压力机行程不够大的不足。ﻫﻫ凸模13与凸模压紧圈8也采用锥面配合，凸模压紧圈与压力板10通过螺钉紧固在上模座９上。ﻫﻫ凹模的冷却，是将自来水由管接头通入凹模压紧圈和凹模之间的两道凹槽，自上而下地对凹模进行冷却.凹模垫板18与凹模4不做成一体,主要是为了加工和修理的方便.反挤压凹模可做成整体式的,也可做成如图４所示的镶套式。

ﻫ在反挤压模的侧面，由上砧块１1、下砧块14、高度调节块16、柱销15和调节螺钉2２等组成镦粗台.设置镦粗台的目的,主要是为了清除氧化铁皮和改变坯料直径.ﻫCAD中自动标注公差的方法ｈttｐ：//www.qxcａd。ｃｏｍ/cａdjc／765.htmｌ模具尺寸精度的电火花强化修复强化层表面粗糙度的刷镀修复hｔｔp:／／qiｎgxinｊx．com/ｚyｚｓ／2８0。hｔｍl分辨率和定尺寸什么是分辨率？象素的属性象素尺寸hｔtp：／/qｘcdr．com/zｙzｓ/239.htｍl基于设计思路的三维实体设计基于关联的设计httｐ：／/ｑｉngxinjiaｏyu.cｏｍ／mjsj/1８7.ｈｔmｌＵG装配的设计方法与基于ＵG装配建模的策略ｈttｐ：//qｘugpｘ。com／zyzs／2７５.htｍｌＵＶ网印油墨的新应用ＵV网印油墨的发展ｈｔtp：//zzsｎ/zyzs/280。ｈtｍlﻫ由图3可以看出,只要更换凸模１3、凸模压紧圈８、凹模芯３和卸料板12，便可生产不同规格的反挤压杯形挤压件。ﻫﻫ5凹模与凸模设计ﻫﻫ５.1反挤压凹模ﻫﻫ根据挤压件的外径先算出凹模型腔的工作直径，然后根据凹模型腔的工作直径确定其他各部尺寸。反挤压凹模如图5所示。用简化公式计算当量线膨胀率:式中α1——锻件材料终锻温度时的的线膨胀系数，α1＝１６．６×10—6／℃ﻫ

α２——模具材料在工作温度下的线膨胀系数,α２=12．4×10—6/℃ﻫ

ｔ1—-锻件终锻温度，ｔ1＝９0０℃

ﻫt2——模具型腔工作温度t２