大长度零件的多孔加工与模具设计

广东倍海建筑有限公司 (阳江 529900) 何大开

图1 工件

1.零件特性分析

墙体模板是需大批量生产的产品，材料是6061-T6挤压铝合金型材，产品总长，8孔直线排列，孔径，任意两孔的孔距公差为±0.1 mm。如何保证任何两孔孔距的精度，就成为加工所要解决的问题。

2.工艺方案分析

对于工件中8 孔的加工，我们尝试过两个方案:方案一:利用厂内现有的Z5132 钻床，分8 次钻孔加工;方案二:利用厂内现有的J23—63 型压力机冲孔，一次冲2 个孔，分4 次加工。

由于工件长度长，孔数多，用上述的两种方案，受限于装备的定位精度，产品头尾两孔的孔距公差均大于±0.5 mm，远未达到零件的精度要求，严重影响产品的使用性能。

为了保证加工精度，我们设计了专用组合机与冲孔模具，通过实践，成功解决了这类零件的加工精度问题。下面将该冲多孔模作一介绍。

3.冲孔模设计

(1)总冲裁力和压力中心计算

式中，K 为安全系数，可取K=1.3;L 为冲裁周边总长，孔的直径为17 mm，经计算得L=53.4 mm;t 为材料的厚度，取t=8 mm;τ 为材料的抗剪强度，查材料手册得τ=245 MPa。

将参数代入公式，得

该零件有8 个孔，则总冲孔力为

术后发生神经功能损伤7例。截瘫1例，AISA分级A级，急诊手术减压后，神经功能无改善；不全瘫1例，AISA分级B级，术后恢复为C级；一过性神经功能损害5例，保守治疗后均恢复正常。

总冲压力为P2=P1+Px=1142.9 (kN)。

基于经济节能的出发点，此考虑将冲孔凸模的工作长度设计成两种尺寸，每4 个凸模为一组，长度相差一个料厚，即相差8 mm，如图2a 所示。这样就可以使总冲压力减半，则总冲压力

由此得，压力机的公称压力超过571.5 kN 即可。

为了减少冲裁力，我们还将凸模的刃口加工成双斜面，即将凸模刃口的一半以倾斜2°或等于板料厚度1/10 的倾斜度磨削，如图2b 所示，转180°，依法磨另一半。这样凸模除可以减轻冲孔力外，还可以得到光洁的孔，并使卸料力减少到几乎为零。

压力中心的确定:如图2a 所示。

孔的周长为53 mm。因为凸模有两种高度，所以冲孔过程是分两批进行的，先冲第1、3、6 和8 这4个孔，则

图2

后冲第2、4、5 和7 这4 个孔，则

根据计算确定冲压的压力中心位于距原点0 向右1050 mm 处。

式中，d=17 mm。另查模具设计手册得:χ=0.5，Δ=0.2 mm，δp=0.02 mm，δd=0.02 mm，Zmin=0.88 mm，Zmax=1.04 mm。

将已知数据代入公式，算得:凸模刃口尺寸dp=，凹模刃口尺寸。

(3)模具结构设计:工件冲多孔模具结构如图3所示。下模、下模固定板和上模固定板这3 个零件，为了便于加工制造，此将这几个零件做成600 mm长，各做4 个，最后通过螺纹联接拼装于机架上。材料选择方面，考虑制作成本，尽可能地选用本厂内现有的材料，同时结合模具硬度的考虑，冲孔是由凸模楔入材料，是经受磨损的工作零件，其硬度应大些。为此，上模用Cr12，热处理硬度60～63 HRC;下模用T10，热处理硬度57～60 HRC;导柱与导套用GCr15，热处理硬度61～65 HRC。

工件在一个固定挡料块及7 个橡胶压料轮的作用下进行定位，手动压紧，一次完成冲多孔工序。工件由刚性卸料板卸料，废料自然漏料。由于工件本身没有形位公差要求，此定位精度达到设计要求。

图3 模具结构

(4)模具的修模与失效:当在生产过程中模具间隙大于Zmax=1.04 mm 时，需要对模具的凹、凸模进行修模。多次修模后，凹、凸模之间的啮合长度小于或等于工件厚度8 mm 时，需要更换新模具。

4.结语

图4

结合该工件的特点，选择加工方法，利用专门设计的组合机冲孔模(见图4)，有效地解决了常规装备加工多孔保证不了加工精度的问题，生产效率、产品质量和可靠性得到显著提高。目前，该套冲孔模用于产品的批量生产，取得了良好的经济效益。