圆形零件侧壁冲孔模具结构设计

文/王彤勇，李高欣·一拖（洛阳）福莱格车身有限公司

圆形零件侧壁冲孔模具结构设计

文/王彤勇，李高欣·一拖（洛阳）福莱格车身有限公司

王彤勇，工程师，主要从事冲压工艺、冲压模具及技术管理工作。

在一个圆形制件的侧壁冲出多个孔，一般采用斜楔侧冲结构，由于制件侧壁每个孔的冲孔方向不同，每个孔都需要一套单独的侧冲机构，使得生产时的模具结构复杂，放料、取件操作困难。本文介绍一套圆形制件侧壁的冲孔模具，结构独特、简单，操作方便，生产中取得了很好的效果。

制件介绍

该零件（图1）是某型号发动机上使用的集油壳，材料为ST12，厚度为1.5mm，零件四周均布8个φ5mm圆孔，生产规模为年产4万件。

图1 圆形零件制件图

工艺分析

此零件是圆球形，零件侧壁均布8个φ5mm圆孔，冲孔工艺有三种方案：

⑴正向冲孔，模具结构为一般的冲孔模具，一次冲一个孔，分8次行程完成，压力机选用J23-40。

⑵侧向冲孔，模具选用斜楔侧冲，由于各孔间距离小，无法在一套模具上同时布置8个斜楔侧冲机构，需分2次行程完成，一次冲4个孔，压力机选用JB23-63。

⑶侧向冲孔，模具采用简单凸模导向结构，一次冲8个孔，1次行程完成，压力机选用J23-100。

结合以上进行分析：方案⑴模具结构简单，容易加工，维修方便，但是需要8次行程才能将所有孔冲出来，且零件孔位之间的尺寸也由于多次定位造成精度降低；方案⑵采用正规斜楔侧面冲孔，模具结构复杂，斜楔布置困难，操作困难，并且需要2次行程才能将所有孔完成；方案⑶采用简单斜楔凸模导向结构，模具结构简单，维修方便，1次行程冲8个孔，能减少零件加工工序，保证零件冲孔位置精度，提高零件的生产效率，降低零件的生产制造成本。所以，根据零件的特点和企业的实际情况，选用方案三。

压力中心、冲压力计算和压力机的选择

冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就要使压力中心与模柄轴心线重合。否则冲裁过程中压力机滑块和冲模会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命，甚至损坏模具。因此设计冲模时，应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合。此零件为半圆球形，四周均布8个φ5mm圆孔，压力中心在零件正中心。

通过《冲压模具简明设计手册》中冲压力计算公式，可得冲裁力F为61.23kN。一般情况下所选压力机的标称压力应大于或等于成形工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍，故压力机公称压力取：P≥1.3F=1.3×61.23 kN =79.599 kN。

由P的值和模具结构大小可初步将压力机型号选定为开式压力机J23-100。

模具结构

图2 模具总装图

如图2所示，模柄4安装在上底板1的上方，压料板2安装在上底板1下方；模柄4、上底板1、压料板2通过模柄紧固螺钉3连接在一起组成上模。8个凹模13安装在凹模固定板5中，凹模固定板5通过圆柱销6、紧固螺钉7固定在凸模导板8的凹槽中，弹簧9安装在凸模导板8和斜楔固定板11对应的弹簧安装孔内，斜楔17安装在斜楔固定板11中，斜楔固定板11通过紧固螺钉14、圆柱销15安装在下底板10上方，8个凸模16安装在凸模导板8侧面孔内，斜楔17导轨面穿过凸模16滑槽，凸模导板8上的斜楔让开孔和斜楔17中心对应，并压进斜楔17，凸模导板8通过限位螺钉12和下底板10连接，组成模具下模。

工作开始前，上模、下模分开，将圆形制件放在下模的凹模固定板上。工作开始，上模随机床滑块下行，压料板推动制件、凹模固定板、凹模、凸模导板、凸模一起下行；凸模在斜楔的作用下，在作向下运动的同时也进行水平运动，向模具中心运动距离L（图3），凸模与凹模接触，冲出圆形制件侧壁的8个φ5mm孔，机床滑块下行停止。上模随机床滑块上行，弹簧通过压料板推动制件、凹模固定板、凹模、凸模导板、凸模一起上行；凸模在斜楔的作用下，在作向上运动的同时也进行水平运动，向模具中心的反方向运动距离L（图3），凸模与凹模分离，机床滑块上行停止，取出制件，圆形制件侧壁冲孔完成。

图3 斜楔安装及运动图

结束语

该模具结构简单，容易加工，模具的制造费用大大降低。制件侧壁的8个孔一次冲出，提高了零件的生产效率，并且能够保证零件的冲孔质量，降低零件的生产制造成本。该模具已经连续使用6年，实际生产20多万件，取得了良好的效果。