模具工业 2 0 0 6 年第3 2 卷第1 2 期 管 材 无 凹 模 冲 孔 工 艺 与 模 具 设 计 彭成允 l 谭文娟 l 龚小涛 1 重庆工学院 材料科学与工程学院 重庆4 0 0 0 5 0 2 西安航空职业技术学院 陕西 西安7 1 0 0 8 9 摘要 分析了管材无凹模冲孔的工艺特点 提出了该类模具设计的要点 设计了管材无凹模冲孔模具 模具结构简单 生产效率高 并且管件表面平滑美观 适用于汽车 摩托车 电器 轻工等产品的管件冲 孔 关键词 管材 冲孔 凹坑 模具 中图分类号 T G 3 8 4 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 2 1 6 8 2 0 0 6 1 2 一O O 2 2 0 3 N0 f e ma l e d i e p i e r c i n g t e c h n o l o g y a n d d e s i g n o f l i e f o r p i p e P E N G C h e n g y u n 1 We n j u a n G O N G X i a o t a o 1 S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g C h o n g q i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y C h o n g q i n g 4 0 o o 5 o C h i n a 2 Xi a n A e mn a u ti c a l P o l y tec hni c Ins i t i t u te Xi a n S h a a n x i 7 1 0 o 8 9 C h i n a A b s t r a c t T h e tec h n i c a l c h a r a c ter i s ti c s o f n o f e ma l e d i e p i e r c i n g o n p i p e we r e a n a l y z e d a n d t h e k e y p o i n t s in d e s i g n o f fl p r a c ti c a l n o f e ma l e d i e p i e r c i n g d i e w ere p r e s e n ted nIe d i e wa s s i mp l if i e d in s t r u c t u r e a n d h i g h in p md u c fi o n e f f i c i e n c y i t c a n ma k e the p i p e s u r f a c e s mo o th a n d f ine T l l e d i e c a n a p p l Y t o t h e p i e r c i n g o f p i p e p r o d u c ts u sed in a u tomo b i l e s mo tor c y c l e s e l e c t r i c a p p l i a n c e s a n d h g h t ind u s t r y p r o d u c t s Ke y w o r d s p i p e p i e r c i n g s t e e l p i t d I e 1 引言 图 1 所示管件 由于其在相同抗弯或抗扭强度 时 管状断面构件比其他形状断面 如实心矩形或 实心圆形 构件质量更轻 材料更省 因而常作为结 构件在汽车 摩托车 家具等行业中广泛应用 实际 生产中 对管壁上的孔往往采用钻 铣等方法加工 虽然质量稳定 但效率低下 难以满足大批量生产 的要求 采用冲压方法冲孔不仅能满足管件的使用 要求 而且由于效率高 模具结构简单 不需要特殊 设备 在一般压力机上即可冲制 故适用大批量生 产 2 工艺分析 管材冲孔按管内有无凹模分为有凹模冲孔和 无凹模冲孔两类 有凹模冲孔 是通过凸 凹模刃口 对材料的剪切作用使材料分离实现冲孔的 有凹模 收稿日期 2 0 0 6 0 5 1 5 基金项目 重庆市教委应用技术研究基金 K I O I 2 作者简介 彭成允 1 9 6 1 一 女 重庆人 教授 主要从事冲压工艺 及模具教学与研究工作 地址 重庆市九龙坡区兴胜路 4 号重庆 工学院 电话 0 2 3 6 8 6 6 8 1 2 0 电子信箱 阳啄 盱 m t e d u c n o 图 1 圆管制件 冲孔较易实现 冲制出的制件质量较好 不易出现压 扁 凹坑等*** 但是由于它是有间隙冲裁 冲孔后 不可避免地在管材内侧留下毛刺 管材在不同方向 上冲制出多个孔时 凹模的取出就异常困难 生产效 率不高 不能适应大批量生产的要求 而管材无凹 模冲孔是在管内无凹模支承的状态下 仅靠凸模对 管壁实施冲孔加工 生产效率高 可以满足现代化大 批量生产的要求 在冲孔后 会自然形成凹坑 过渡 较圆滑 适用于电线 铆钉 螺栓的装配 制件表面美 观 由于管材在空心状态下冲孔 当凸模对管材施 加的压力超过管壁本身刚度所能承受的压力时 管 材就会被压扁 使冲孔无法完成 因此 如何最大限 模具工业 2 O 0 6 年第3 2 卷第 1 2 期 度地提高管材的刚度就是该类工艺的一个难点 无 论是在工艺设计还是在模具结构设计方面 都必须 采取特殊措施 以提高管材在冲孔时的抗变形能 力 从而保证冲孔加工过程得以顺利完成 3 模具设计 3 1 模具总体结构设计及工作过程 在生产中 为某产品设计了 1 副如图 2 所示管 材无凹模冲孔模 为了提高管材的承载刚度 左 右 上压板及下压板须加工成与管材相配合的形状 对 于不同的管径 左 右上压板及下压板的形状也不 相同 所以按照常用管材的规格将左 右上压板及 下压板制成多件 生产中可以根据不同的管径选择 不同的左 右上压板 下压板 下压板 4 通过螺钉和 销钉与下模座 1 相连 左 右上压板安装在下压板 固定板 2 中间的导槽中 下压板及左 右上压板的 更换非常方便 以往的一些管材冲孔模 上压板做 成一个整体 在冲孔的过程中 管材仅仅受到垂直方 向的力 不能避免管材的制造误差以及材质变化等 因素所带来影响 为了避免这些影响 将上压板设计 成两半结构 在冲孔过程中 左 右上压板在斜楔的 作用下沿水平方向向管材方向运动 给管材水平方 向压紧力 同时左 右上压板上的橡胶在垂直方向也 给管材一个压紧力 这样管材在冲孔前及冲孔过程 中 就受到水平及垂直多个方向的压紧力 可以很好 地提高管材的支承刚度 管材在水平方向的压紧力 可调 水平方向的压紧力主要由左 右上压板的进给 距离决定 可以通过调节斜楔 6 和斜楔固定板 l 1 之 间配合面的垫片来调节水平方向的预紧力 垂直方 向的预紧力通过加减橡胶来调节 左上压板 1 3 和右 上压板 1 8 之间加工 2 个孔来安装弹簧 1 7 冲孔结束 后 上模上行 斜楔给左 右上压板的水平压力解除 1 O l l 1 2 1 3 1 4 l 5 1 6 1 7 1 8 1 9 l f f y I I 1 鼹 A 二 j I 一 J Y J 二 一 W Y 图2 管材无凹模冲孔模具结构 1 下模座 2 下压板固定板 3 导柱4 下压板5 管材6 斜楔7 螺钉 8 导套9 橡胶1 O 上模座1 1 斜楔固定板1 2 凸模固定板1 3 左上压板 1 4 凸模1 5 垫板1 6 螺钉 1 7 弹簧1 8 右上压板1 9 卸料板 左 右上压板通过弹簧的弹力回复到初始位置 管 件的操作和取件都非常方便 考虑到管材冲孔过程 中需要冲制不同大小的孔 凸模要经常更换 因此 凸模做成如图 2 所示的快换式结构 模具工作过程为 将管材 5 放在下压板4中 上 模下行 通过斜楔 6 和
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