汽车空调磁吸盘冲压工艺与模具设计

　　零件结构及工艺分析

　　图1所示为汽车空调磁吸盘零件，材料为10钢，料厚6.0mm，零件表面要求磨削加工至厚度5.5mm，表面粗糙度要求几=0.8μm。零件有3个深度0.8mm圆环形凹槽，加工精度要求高，还均匀分布6个细长腰形孔，其宽度为3.0mm，孔深比t/D(料厚/孔径)≥1，加工工艺方法为深孔冲裁，细长腰形孔之间的孔边距为5mm。零件生产批量大。根据零件结构特点分析，制造中存在以下技术难点:①零件属于厚料小孔冲裁工艺，加工难度大;②冲制6个细长腰形孔时，凸模易失稳折断、凹模刚性、结构强度难以;③3个圆环形凹槽采用数控车床切削加工，切削难度大，加工周期长，若采用冷挤压加工，可以提高工效，减轻劳动强度。由于零件圆环形凹槽尺寸精度高，必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法。

　　2冲压成形方案比较及选择

　　冲压、成形工艺方案主要根据零件材料特性、结构特点与要求来选定。由于零件的制造关键在6个细长腰形孔的冲裁和3个圆环形凹槽的加工，其工艺设计主要应考虑零件制造工艺的编制及合理的模具结构。具体工艺方案有以下3种:

　　(1)复合冲孔、落料→分2次冲制6个细长腰形孔→车3个圆环形凹槽→磨端面。

　　(2)复合冲孔、落料→液压机3个圆环形凹槽→分2次冲制6个细长腰形孔、磨端面。

　　(3)复合冲孔、落料→液压机3个圆环形凹槽→1次冲制6个细长腰形孔→磨端面。

　　方案(1)由于分2次冲制6个细长腰形孔，由机械加工3个圆环形凹槽。该方法多了1道冲孔工序且采用机械加工圆环形凹槽，故零件生产周期长费用高，且6个腰形孔位协调性较差，因此该方案虽可行但不可取。

　　方案(2)由机械加工3个圆环形凹槽改为液压机3个圆环形凹槽，实现了无切削加工，但是要分2次冲制6个细长腰形孔，加工工序多，零件尺寸难以协调。

　　方案(3)是在方案(2)的基础上由2次冲制6个细长腰形孔改为1次冲制6个细长腰形孔，减少了1道冲孔工序，而且采用液压机3个圆环形凹槽，既提高了工效又实现了无切削加工，所以该方案为最佳加工工艺方案。

　　3模具设计

　　零件第一工序采用复合模进行冲孔、落料，其冲裁力一般按下式计算:

　　3.1腰形冲孔模

　　模具结构如图2所示，腰形冲孔模是该零件加工制造成功的技术关键。由于零件料厚6mm，6个细长腰形孔之间的孔过止巨只有5mm氏零件生产批量又大，冲压毕业设计。凸、凹模工作部分结构、刚度及强度尤为重要，要厚料冲小孔的连续进行，就必须提高凸、凹模工作时的强度和刚度，同时还要整副模具的刚性和稳定性。

　　对于上述问题，通常采用以下4种方法来解决:

　　(1)由于料厚，工作时冲裁力大，为凸、凹模的强度、刚性，模具材料均选用热处理后变形小，扇形件冲孔模课程设计。内应力小的Cr13MbV，淬火硬度58一62HRC。

　　(2)在凸模全长或局部增设套(导向块或导向板)。

　　(3)采用超短凸模。

　　(4)降低冲裁力，既要考虑凸、凹模的强度，又要考虑凸、凹模损坏以后能快换，才能提高工作效率。

　　3.1.1模具设计要点

　　为了提高模具使用时的稳定性，卸料板4既是卸料板又是凸模套，小导柱11有4个，它与凸模固定板采用H7/r6紧配合，与卸料板采用Hg/h6滑配合，与凹模采用HS/h6滑配合。这样4个小导柱就将3块板连在一起(凸模固定板、卸料板、凹模)，起到了定位和导向作用，增加了模具刚性和稳定性。为尽量减小凸模长度没有采用橡胶卸料，而是采用强力弹簧8，即用8个强力弹簧装在上模板上，通过顶杆5卸料。零件通过定位销3定位。

　　3.1.2腰形冲孔凸模

　　为了减小冲裁力，凸模刃口做成斜刃，凸模固定没有采用常规方法，而是采用1个内六角螺钉拉紧，这样有2个好处:一是凸模损坏后可以快换;二是凸模加了护套浮动，装配时可以减少不必要的。冲孔凸模见图3。

　　3.1.3冲孔凹模

　　由于一次冲制6个细长腰形孔，孔与孔之间的边距仅为5mm、小于6mm的材料厚度。为了降低冲裁力和推件力，凹模刃口也做成斜刃；为了延长凹模寿命，凸、凹模单边间隙取0.4mm；为了达到快换的目的，凹模用4个M10沉头螺钉固定在凹模加强板上;为了增加凹模强度，毕业设计下载。在凹模下面加了1块凹模加强板。冲孔凹模见图4。

　　3.2压槽模

　　制件3个圆环形凹槽尺寸精度要求高，原采用数控车床切削加工，切削难度大，加工周期长，制造费用也高，现采用冷挤压加工，可提高工效，减轻劳动强度，但必须要有合理的模具结构和正确的工艺方法。

　　压槽模结构见图6。工作时将冲孔落料后的毛坯用定位销8定位在凹模上，凸模下行时先将毛坯压入凹模框，凸模继续下行，由于毛坯的内孔和外圆均被凹模约束，毛坯在液压机的巨大压力下(450kN)，材料产生塑性变形。凸模上的3个凸槽在液压机的压力下将毛坯冷挤压出3个凹槽，槽深在1mm左右。限位块3避免压槽过深，可通过试模确定限位块高度。凸模压至下止点后上行，这时气垫通过顶杆、卸料板将毛坯顶出。

　　4结束语

　　模具斜导柱计算公式针对汽车空调磁吸盘零件的加工，设计了合理的冲压、成形模，用无切屑加工代替有切屑加工，实际生产表明，采用这种制造工艺与模具不仅能产品质量，而且还提高了劳动生产效率，降低了生产成本和劳动强度。