摘 要：通過對支撐管零件沖孔工藝進(jìn)行了分析,，介紹了各種加工工藝的特點,。根據(jù)該零件特點,，提出了采用有凹模沖孔加工,，并介紹了模具結(jié)構(gòu)及工作過程。

1 零件分析
    
支撐管是某產(chǎn)品的重要零件,，如圖1所示,。材料為45鋼,，規(guī)格為40×3mm的無縫管，筒壁上有一個5.60+0.0075mm的孔,，精度要求較高且壁厚較厚,，零件表面不允許有很小的凹坑和塌陷等缺陷存在,。零件生產(chǎn)批量較大,，為年產(chǎn)2萬件,。

2 成形件工藝分析
    
（1）鉆孔加工,。
    
采用鉆孔加工,，盡管能保證孔的尺寸精度,，但生產(chǎn)效率低,。由于該零件生產(chǎn)批量較大,，無法滿足大批量生產(chǎn)的要求。
    
（2）無凹模沖孔加工,。
    
采用無凹模沖孔加工,，盡管生產(chǎn)效率較高，零件的尺寸精度也能保證,，但管壁上存在著的凹坑和塌陷等缺陷,，而且零件壁厚較厚,，凸模直徑較小，凸模很容易被折斷,。
    
（3）有凹模沖孔加工,。
    
采用有凹模沖孔加工，不但生產(chǎn)效率較高,，而且零件的尺寸精度也能保證。零件壁厚較厚,，凸模直徑較小，凸模很容易被折斷,，在模具設(shè)計時，必須考慮使用凸模保護(hù)裝置,。
    
通過以上分析，由于φ5.600+0.075的孔距離零件端面較近,，只有20mm，故采用有凹模沖孔加工,。

3 工藝計算
    
3.1 模具工作部分尺寸計算
    
（1）凸凹模沖裁間隙,。
    
凸凹模沖裁間隙一般按下式計算：
    
Z=Kt
    
式中
    
Z——凸凹模沖裁間隙,，mm
    
K——系數(shù),，對于45鋼，K=0.08
    
t——材料厚度,，mm
    
將以上數(shù)值代入得，凸凹模沖裁間隙Z=0.24mm,。
   
（2）模具工作部分尺寸計算,。
    
沖孔凸模尺寸：

沖孔凹模尺寸：

 3.2 沖裁力計算
 
（1）沖裁力計算。
   
 沖裁力按下式計算：
    
式中
    
P——沖裁力,，N
    
d——沖孔直徑,，mm
    
t——材料厚度，mm
    
τ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）,。查資料,，對于45鋼，τ=549MPa
    
將以上數(shù)值代入得：
    
（2）推件力計算,。
    
推件力按下式計算：
    
P1=nK1P
    
式中
    
P1——推件力，N
    
P——沖裁力,，N
    
n——同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù),，n=h/t
    
t——材料厚度（mm）
   
h——圓柱形凹模型腔高度（mm）
    
K1——推件力系數(shù)，查資料,，推件力系數(shù)K1=0.045
    
將以上數(shù)值代入得：
    
P1=4 x 0..045 x 37649=6776.8N=6.77kN
    
總作用力：
    
F1=P+P1=37.6+6.77kN
    
故選用JB23-63壓力機(jī),。

4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程
    
4.1 模具結(jié)構(gòu)
    
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，設(shè)計沖孔模具如圖2所示,。
    
4.2 模具工作過程
    
將模具置于壓力機(jī)工作臺上,，將待沖孔的工件套在芯軸14上，并使工件端面頂緊芯軸14上的定位部分,，同時工件通過作用在擋塊16上的彈力,，使工件內(nèi)表面最高點與芯軸14緊密接觸。壓力機(jī)滑塊向下運動,，模具的上模部分隨之向下運動,，凸模6開始接觸工件,，隨著上模部分繼續(xù)向下運動，凸模6與凹模4共同作用,，完成沖孔工作,。上模部分回程，工件上從凸模6上卸下,，當(dāng)上模部分向上運動到極限位置后，將工件從芯軸14上卸下,，完成一個工作循環(huán),。
    
5 模具設(shè)計
    
5.1 凹模設(shè)計
    
為了保證沖裁力均勻,，凹模端面必須與工件的內(nèi)表面充分接觸,，故將凹模端面設(shè)計成圓弧形,。凹模如圖3所示,。
    
凹模材料的選用Cr12MoV制造，熱處理硬度58～62HRC,。
    
凹模與芯軸按H7/m6配合,，采用該結(jié)構(gòu)不僅簡化了凹模加工工序,，而且節(jié)省了冷作模具材料,，同時,，也方便了凹模維修,。
    
尺寸34±0.095mm,，由凹模與芯軸裝配后一起磨削加工來保證,。
    
5.2凸模設(shè)計
    
由于沖孔直徑較小,，必須對沖孔凸模進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力校核，檢查其危險斷面尺寸和自由長度是否滿足強(qiáng)度要求,。經(jīng)校核,，凸模自由長度超過允許最大自由長度,，必須采取對沖孔凸模增加保護(hù)裝置的措施,。沖孔凸模保護(hù)套常用的有兩種：扇形槽式凸模保護(hù)套,、簡易凸模保護(hù)套。扇形槽式凸模保護(hù)套雖然能較好地保護(hù)沖小孔,，但凸模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，加工要求高,。簡易凸模保護(hù)套具有結(jié)構(gòu)簡單,，加工簡單、方便,。根據(jù)以上分析,，決定選用帶簡易凸模保護(hù)套的沖小孔模具,。凸模如圖4所示,，保護(hù)套如圖5所示。

凸模和保護(hù)套選用Cr12MoV制造,，凸模熱處理硬度60～64HRC；保護(hù)套熱處理硬度55～58HRC,。

 5.3 芯軸的設(shè)計
 
芯軸是模具的重要零件之一,，在工作過程中,，它承受偏心載荷的作用,。為保證沖孔工作的順利進(jìn)行，必須保證芯軸具有一定的剛度,，故芯軸選用40Cr材料制造,，調(diào)質(zhì)處理240～280HB,。為保證定位部分具有較高的耐磨性，定位部分須進(jìn)行高頻表面淬火,，淬火50～55HRC,。芯軸如圖6所示,。

6 結(jié)束語
   
采用上述模具,，生產(chǎn)出的支撐管,，完全滿足產(chǎn)品圖的要求,，生產(chǎn)效率高，沖孔凸模使用壽命較高,，零件的生產(chǎn)成本低,，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。