焊缝管冲孔模设计
<P><STRONG>1 引言</STRONG></P><P>某公司新近接到一批灯管的加工任务，零件如图1所示，与之相类似的加工任务不定期也 会有几千件。工艺要求：弯管在同一平内，两螺孔在弯管内侧且轴线在同一平面内，由于灯管内需穿线，必须保证灯管不失圆及毛刺较小。</P><P align=center><IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_nqu9xz0841270.jpg"></P><P><STRONG></STRONG> </P><P><STRONG>2 工艺分析</STRONG></P><P><STRONG></STRONG> </P><P> 按以往工艺：下料－弯管－钻孔－攻牙－表面处理－成品。</P><P> </P><P> 在以上工艺中质量最难保证的就是的钻孔，以往的做法是通过做钻孔模，由钳工钻孔。由于该工序的作业质量与工人的素质有很大的关系，使用钻孔模往往也因为在圆管上钻孔时钻头很容易滑偏，即使是落点粗同，微小的偏差也会令两孔难以保证两螺孔轴在同一平面上，根据以往的生产经验，良品率大约在70%左右，生产效率低，材料损耗大。</P><P> </P><P> 如改用冲床冲孔则可保证两孔在同一平面内，且垂直度可以由限位准确保证。但普遍的冲孔模由凹模保证灯管不失圃及毛刺较小，虽然此孔对冲孔间隙要求不高，但如此长的悬臂梁结构在作业中也是不安全的，另外还有一个不利的因素是由于焊缝是比较高的(如图1所示，管中焊缝高约0.5mm)，而弯管时难以使焊缝处在弯管的同一位置，由于焊缝位置的不确定性，使芯模无法准确避开焊缝，所以采用普通的冲孔方法不太可靠。</P><P> </P><P>由于灯管是圆的，故只要环形受力是不容易变形的，又因材料在受压的条件下容易发生塑性变形．笔者根据上述思路综合考虑各方面因素后做出以下设计。</P><P><STRONG></STRONG> </P><P><STRONG>3 模具设计</STRONG></P><P><STRONG></STRONG> </P><P>由于此零件的单批数量不大，首先从节省成本的角度考虑，决定采用敞开式简易模具。利用压料板与凹模的外形作导正，方便对模。模具结构如图2所示。</P><P align=center><IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_ggh9bs0841271.jpg"></P><P>为了确保该方案切实可行，需对该设计方案进行必要的可行性分析。因公司的设备最小为25t冲床，冲这样的小孔可不计算冲裁力。凸模主要有以下几种形式，其一是平底凸模，第二种是尖凸模，还有一种是球头凸模。如使用平底凸模可减少磨尖的了序，但由于没有凹模，容易造成失圆、内翻和毛刺；一般来说普通尖凸模和球形凸模多应用于翻孔等模具，但在本模中何种凸模能顺利冲出合格的产品呢?</P><P> </P><P>受力分析：冲孔时，首先压料板7下行，压住灯管。灯管作弹性变形，受下模板圆周所限，产生周长压缩的应力，如用平底凸模受力情况如图3a，向下力<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_ubajdv0841272.jpg">加上<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_40m8jm0841273.jpg">会令灯管失圆、内翻，即使冲孔成功也会产生较大毛刺。如把凸模改成图3b的尖头形式，可把<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_ni45dy0841274.jpg">分解为<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_xatmg90841275.jpg">、<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_rfnqyv0841276.jpg">，不但降低了内翻的趋势，还使变形区处于受压的有利塑性变形条件：显然球形凸模受力情况介于平头凸模和尖头凸模之间，不如尖头凸模受力情况好．所以凸模采用尖凸模形式。</P><P> </P><P>在确定了凸模的形式斤再确定凸模的规格尺寸，凸模直径按肘3咖螺孔底孔∮2.5mm标准选取；尖角的角度的选择可从以下几方面考虑：①为了尽可能减少失圆、内翻与毛刺，<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_wognuc0841277.jpg">与 <IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_ucasge0841278.jpg">，应尽量与<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_lvxazq0841279.jpg">平行(也就是说凸模越尖越好)；②要保持凸模一定的刚性；①尖部长度不得大于管内径。根据以上理论论证，决定采用60°的尖角凸模。</P><P align=center><IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_avecso08412710.jpg"></P><P><STRONG></STRONG> </P><P><STRONG>4 实践论证</STRONG></P><P><STRONG></STRONG> </P><P>第一次试模的样品获得了几乎100%光亮带，且无毛刺，这是由于分多次冲断，材料有足够的时间塑性变形，同时也说明受力分析正确。在正式生产中得到如图4的孔与落料，光亮带超过一半．这足由于冲床速度快，材料来不及塑性变形，在材料变形超过1/2时被撕裂，光亮带尺寸为∮2.5mm符合产品要求，攻M3mm牙后经测力板手测试达到要求。</P><P> </P><P>在生产约2000件后发现冲出的底孔有些偏大，攻牙后易滑牙，经测力扳手测试部分零件不合格。经检查发现孔的光亮带(∮2.5mm部分)高度只有约0.5mm，有效牙不到一牙，而撕裂带大端尺寸约为∮2.75mm，攻牙后当然不合格。拆模后发现凸模经过近2000件冲孔后就不再锋利了，也就是说已不能完全满足作为原设计的尖角凸模功能。同时发现灯管并未严重失圆(冲孔处略有塌角R在采用∮2.38mm的尖凸模后，一般一批次可止产约一万件合格晶，基本上满足一个批次生产的要求。现在是一个生产批次磨一次尖，生产效率大大提高。 </P><P> </P><P><STRONG>5 结束语</STRONG></P><P><STRONG></STRONG>
由于在模具设计制造前对零件结构了艺性，技术要求和在生产过程中可能产生的一些问题进行了充分的分析和试验工作，所以工作比较顺利，模具投入使用后工艺稳定、使用正常，产品质量符合图纸要求。
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