摩托車油箱注油口沖壓工藝及模具設計

1、    摩托車油箱注油口沖壓工藝及模具設計    陳樸摘 要：介紹了摩托車燃油箱加注口的沖壓工藝和模具設計，分析了工件的具體設計流程，計算了相關(guān)工藝中的參數(shù)，完成了模具主體以及各主要零部件的設計工作，并進一步完善了部分細節(jié)。關(guān)鍵詞：沖壓工藝；模具設計；摩托車；沖壓工藝：tg76 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.24.010近年來，沖壓技術(shù)越來越流行，密切關(guān)系著整個機械行業(yè)的發(fā)展。隨著沖壓工藝水平的逐漸提升和沖壓設備質(zhì)量的不斷提高，沖壓工藝中精密技術(shù)的水平也越來越高。多級自動沖壓工藝，比如液壓成形、超塑成形等得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)階

2、段，各種原材料的獲取較為容易，且多數(shù)模具使用的材料符合沖壓要求，加之各種處理技術(shù)不斷完善、沖壓設備質(zhì)量不斷提高，從而延長了模具的使用壽命。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生產(chǎn)技術(shù)的要求在不斷提高，沖壓模具、沖壓設備也將占據(jù)更重要的地位。1 工件工藝分析工件的外形部分為圓筒，注油口的尺寸為54 mm。注油口的工藝要求非常高不僅要求高精度，還要具有較高的光潔度。沖壓工藝的優(yōu)點較多，比如能提高生產(chǎn)質(zhì)量、保證工件工作時的穩(wěn)定性、降低整體工件的生產(chǎn)成本等。因此，采用該工藝能沖壓外形較為復雜的工件。該技術(shù)已被廣泛應用于汽車制造、輕工業(yè)、國防、電器、家電和日用品等領(lǐng)域。從上述分析不難看出，注油口需要經(jīng)過落料、拉伸

3、、預制沖孔、翻邊和修邊沖孔加工等工序，但其需要多次拉伸。因此，應預先模擬沖孔設計。本次設計的難點是對翻邊相關(guān)參數(shù)的計算和沖側(cè)孔的布局。本次設計的精度要求不高，只要能滿足預定條件即可。2 工件沖壓工藝工件沖壓工藝主要分為2步：計算毛坯尺寸，并在翻邊前記錄未完成工件的外形和體積。沖孔為54 mm，工件的制作不能完全依靠翻邊，還需要依靠拉伸來完成。確定工藝方案。對于凸緣拉伸件，有很多處理辦法，比如工件拉伸后車去底部；工件拉伸后沖去底部；工件拉伸后預先沖孔，然后翻邊、拉伸，再沖孔，最后翻邊復合；工件落料、拉伸后沖孔復合，再翻邊。上述工藝方案中，采用第一種方法能提高工件的制作質(zhì)量，但會降低生產(chǎn)效率，且在

4、某些情況下，無法完全適應沖壓條件；采用第二種方法需要增加塑型操作，但這樣無法保證工件質(zhì)量；采用第三種方案時涉及沖孔和翻邊，沖壓有一定的難度，有可能導致沖壓厚度不足，進而導致工件強度較低；而采用第四種方案能有效彌補前三種方案的缺陷。此外，在具體沖壓過程中，翻邊工序的不同會導致工件的質(zhì)量不同，因此，第四種方案為本次設計的最優(yōu)方案。3 復合模的設計和計算3.1 各工序壓力的計算和壓力機的選定式（6）中：k2為；n為同時卡在凹模里的廢料片數(shù)，設凹模直筒口徑高度h為4 mm，則n=h/t=4/0.5=8.由于上述計算中選用的是彈性卸料結(jié)構(gòu)，所以，總壓力f總為各力的總和，其中包括卸料力。因此，f總=p1+

5、 p2 + p4 +f沖+f推243 kn。根據(jù)上述計算結(jié)果，安全系數(shù)取0.7，并選擇250 kn的開式壓力機。3.2 確定相關(guān)工序中的水平高度水平高度l為h1到h4的和。其中，h1為凸模固定板的高度，一般占到總高的40%，即30 mm；h2為卸載版的高度，一般設為12 mm；h3為導料板厚度，取4 mm；h4為附加長度，包括修模余量和安全長度，取28 mm。因此，l= 74 mm，即凹凸模的長度為74 mm。但該數(shù)值并不是最終長度，還需要經(jīng)過多次優(yōu)化后選定最終長度。3.3 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算凹?；《萮的計算公式為：h=k×b. （7）凹模壁厚c的計算公式為：c=1.5-2h. （8）式

6、（7）（8）中：k為固定系數(shù)，如果零件較為復雜，則取大值，反之則取小值；b為沖裁件的最大外形尺寸。通過綜合計算得知，h為18.3 mm，c為41 mm。3.4 模具選型和相關(guān)結(jié)構(gòu)的選擇本次方案采用復合模的特點，在實際沖壓過程中能實現(xiàn)設計中的深度。其零件采用淺拉邊緣式加工，屬于落料、拉深、沖孔相互結(jié)合的復雜加工方式，落料、沖孔時使用正裝式，拉深時使用倒裝式；模具下方采用壓圈和頂件工序，并設置有推送器具。上述加工方式的好處在于整個零件的留出速度非?？?、生產(chǎn)流程標準化，適合在拉深深度淺、加工工藝要求不高的加工中采用。設計上模時，為了保證零件底部不出問題，且零件不與其他影響因素相關(guān)聯(lián)，本設計采用了連接

7、推桿專用工具來實現(xiàn)工件的進出。在該程序中，拉深深度為12 mm，工件厚度為1 mm，因此，在實際裝載過程中優(yōu)先采用彈性裝置。此外，在模具下方裝有氣墊裝置，作用是使頂桿保持運動，從而確保壓邊圈的其他作用能正常發(fā)揮。比如，頂件、模上剛性壓件，以及一些輔助性、剛性的卸料板，可保證整個裝置的結(jié)構(gòu)嚴密。在本次設計中，缺陷之一是由于拉深件可能卡在剛性卸板料中不易進出，有時需要人為操作解決，進而導致效率降低，因此，需要調(diào)整拉桿長度。在實際操作過程中，只要保證氣墊的氣壓充足，則可消除上述缺陷。此外，本次模架的選用綜合了其他模架的操作特點，選用了后側(cè)布置導柱的方式。3.5 模具壓力中心分析在制件過程中，經(jīng)過加工

8、后的凹凸模比較規(guī)整，因此，整個工件的中心就是模具壓力的中心。本次設計中，建立標準的坐標系非常重要，該坐標系的原點在模具壓力的中心點上。4 對翻邊模的設計和計算4.1 翻邊力、頂件力的計算和壓力機的選定計算翻邊力f翻的計算公式為：f翻=1.1t（d-d0）s=17 601 n. （9）頂件力設定為翻邊力的10%，則： f頂=f翻/10=1 760 n. （10）根據(jù)上述計算可知，總壓力f總的值為各個力的和，即f總= f頂+f翻20 kn。根據(jù)本次設計中的多種影響因素，安全系統(tǒng)選為0.8，并選擇160 kn的壓力機。4.2 模具類型的選定和模具外形的設計本次加工的主要工序是模具的翻邊處理，翻邊的垂

9、直距離為10 mm，翻邊難度較大、精度較高。本次翻邊凹模被配置在模座上方，拉伸后的帶凸緣筒形件被裝配在翻邊凹模旁邊，并利用螺釘和銷釘將二者固定在模座上。在卸料時，推件桿可將胚料從翻邊的凹模中推出，這種方式非?？旖?、方便。翻邊凸模被裝在下模座上。在卸料時，壓邊圈與限位螺釘共同作用，且壓邊圈能通過拉桿將作用力送至指定位置。4.3 對壓力中心分析本次設計中模具的翻邊較為規(guī)整，模具的幾何中心就是壓力中心，設計中各個參數(shù)的設置和選定較為方便。4.4 沖模閉合高度分析在設計初步分析中，沖模的高度為172 mm，符合本次設計中壓力機閉合高度為144215 mm的范圍要求。因此，初步選定的沖模高度值符合設計要

10、求。4.5 模座的選擇本次模具上模座的規(guī)格為160 mm×160 mm×45 mm，下模座的規(guī)格為160 mm×160 mm×45 mm。上模座具體的結(jié)構(gòu)尺寸為：l=160 mm，b=160 mm，t=45 mm，a2=195 mm，l1=170 mm，s=170 mm，a1=110 mm，r=42 mm，l2=80 mm，d（h7）=42 mm.下模座具體的結(jié)構(gòu)尺寸為：l=160 mm，b=160 mm，t=45 mm，l1=170 mm，s=170 mm，a1=110 mm，a2=195 mm，l2=80 mm，r=42 mm，d（r7）=28 mm

11、.5 對垂直切邊模的選定5.1 切邊力的計算和壓力機的選擇切邊力f切的計算公式為：f切= 1.3×d×t×b=110 009.9 n. （11）廢料刀切斷廢料所需的力f1=4 550 n，因此，f總=f切+f1115 kn。5.2 模具結(jié)構(gòu)的選型設計為了獲得精準的數(shù)據(jù)，在本次設計的最后環(huán)節(jié)進行了模具的切割。在本次切割環(huán)節(jié)中，需要切下無用環(huán)裝材料，因此，采用廢料切刀切掉了環(huán)繞在模具周邊的廢料，這樣能減少卸料板的用量，從而使整個模具內(nèi)部簡化，提高了加工效率，簡化了加工流程。6 結(jié)束語經(jīng)過初步測試，本次設計中生產(chǎn)的模具可用于機床生產(chǎn)加工，且可保證各個零件的質(zhì)量和外表光滑度。實踐證明，采用本設計不僅減少了材料的浪費，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，還進一步促進了生產(chǎn)效率的