沖壓工藝與模具設計實例(編輯修改稿)
2025-06-27 05:28 本頁面
【文章內容簡介】 模具、二次彎形模具、沖凸包模具結構形式分別見圖12圖12圖12圖129。圖126 落料沖孔模具結構形式 圖127 一次彎形模具結構形式圖128 二次彎形模具結構形式 圖129 沖凸包模具結構形式 二、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設計 圖1210所示葉輪零件，材料08Al—ZF，大批量生產。要求確定該零件沖壓成形工藝，設計沖壓成形模具。⒈ 零件及其沖壓工藝性分析葉輪用于微型汽車上發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的離心式水泵內，工件時以1500~3000r/min左右的速度旋轉，使冷卻水在冷卻系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動。為保證足夠的強度和剛度，葉輪采用厚度為2mm的鋼板。葉輪材料為鋁鎮(zhèn)鋼08Al。該材料按拉深質量分為三級：ZP（用于拉深最復雜零件），HF（用于拉深很復雜零件）和F（用于拉深復雜零件）。由于形狀比較復雜，特別是中間的拉深成形難度大，葉輪零件采用ZF級的材料，表面質量也為較高的Ⅱ級。表121列出08Al—ZF的力學性能。圖1210 葉輪零件示意圖材料：鋼板為減輕震動，減小噪聲，葉輪零件的加工精度有一定的要求。除了7個葉輪形狀和尺寸應一致外，葉輪中部與固定軸配合部位的要求也較高。由于靠沖壓加工難以達到直徑和以及高度尺寸的要求，實際生產中采用了沖壓成形后再切削加工的辦法（需進行切削加工的表面標有粗糙度，圖1210）。沖壓成形后要留有足夠的機加余量，因此孔和的沖壓尺寸取為和。直徑為一般要求的自由尺寸，沖壓成形的直徑精度的偏差大于表41拉深直徑的極限偏差。但高度尺寸精度高于表43中的尺寸偏差，需由整形保證。表121 08Al—ZF的力學性能(GB/T5213—1985T和GB/T710—1991)/MPa(%)不 小 于260~30020044初步分析可以知道葉輪零件的沖壓成形需要多道工序。首先，零件中部是有凸緣的圓筒拉深件，有兩個價梯，筒底還要沖的孔；其次，零件外圈為翻邊后形成的7個“豎立”葉片，圍繞中心均勻分布。另外，葉片翻邊前還要修邊、切槽、由于拉深圓角半徑比較?。▇1），加上對葉片底面有跳動度的要求，因此還需要整形。對拉深工序，在葉片展開前，按料厚中心線計算有≈＞，并且葉片展開后凸緣將更寬，所以屬于寬凸緣拉深。另外，零件拉深度大（如最小價梯直徑的相對高度h/d=，遠大于一般帶凸緣筒形件第一次拉深許可的最大相對拉深高度），所以拉深成形比較困難，要多次拉深。對于沖裁及翻邊工序，考慮到零件總體尺寸不大，而且葉片“豎直”后各葉片之間的空間狹小，結構緊湊，另外拉深后零件的底部還要沖的孔，所以模具結構設計與模具制造有一定難度，要特別注意模具的強度和剛度。綜上所述，葉輪由平板毛坯沖壓成形應包括的基本工序有：沖裁（落料、沖孔、修邊與切槽）、拉深（多次拉深）、翻邊（將外圈葉片翻成豎直）等。由于是多工序、多套模具成形，還要特別注意各工序間的定位。⒉ 確定工藝方案由于葉輪沖壓成形需多道次完成，因此制定合理的成形工藝方案十分重要?？紤]到生產批量大，應在生產合格零件的基礎上盡量提高生產率效率，降低生產成本。要提高生產效率，應該盡量復合能復合的工序。但復合程度太高，模具結構復雜，安裝、調試困難，模具成本提高，同時可能降低模具強度，縮短模具壽命。根據葉輪零件實際情況，可能復合的工序有：落料與第一次拉深；最后一次拉深和整形；修邊、切槽；切槽；沖孔；修邊、沖孔；切槽、沖孔。根據葉輪零件形狀，可以確定成形順序是先拉深中間的價梯圓筒形，然后成形外圈葉片。這樣能保持已成形部位尺寸的穩(wěn)定，同時模具結構也相對簡單。修邊、切槽、沖孔在中間階梯拉深成形后以及葉片翻邊前進行。為保證7個葉片分度均勻，修邊和切槽不要逐個葉片地沖裁。因此葉輪的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案：方案一： 1) 落料； 2) 拉深 (多次)； 3) 整形； 4) 修邊； 5) 切槽； 6) 沖孔； 7) 翻邊。方案二： 1) 落料與第一次拉復合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽、修邊、沖孔復合； 5) 翻邊。方案三： 1) 落料與第一次拉深復合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽、沖孔復合； 5) 修邊； 6) 翻邊。方案四： 1) 落料與第一次拉深復合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 修邊、沖孔復合； 5) 切槽； 6) 翻邊。方案五： 1) 落料與第一次拉深復合； 2) 后續(xù)拉深； 3) 整形； 4) 切槽； 5) 修邊、沖孔復合 6) 翻邊。方案一復合程度低，模具結構簡單，安裝、調試容易，但生產道次多，效率低，不適合大批量生產。方案二至五將落料、拉深復合，主要區(qū)別在于修邊、切槽、沖孔的組合方式以及順序不同。需要注意的是，只有當拉深件高度較高，才有可能采用落料、拉深復合模結構形式，因為淺拉深件若采用落料、拉深復合模具結構，落料凸模（同時又是拉深凹模）的壁厚太薄，強度不夠。方案二將修邊、切槽、沖孔復合，工序少，生產率最高，但模具結構復雜，安裝、調試困難，同時
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