油箱注油口冲压工艺与模具设计
摘要:本文以油箱注油口为例，简要介绍了整个冲压模具设计的过程，包括冲压工艺分析及相关计算、模具结构设计、压力机选用、模架选用等内容。
关键词:冲压工艺 结构 模具
1 引言
冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。本文以摩托车油箱注油口为例，简要介绍下模具的设计思路和过程。该工件是一个带凸缘的筒形件，在Φ53mm的内孔中，用来注油要求有较高的光洁度和相对的位置精度。除了要保证它的公差外还要保证高度及其圆角半径R5mm。工件图见图1。
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从以上对该工件的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉深，冲预制孔，翻边，修边等冲压工序，但它需要几次拉深，冲预制孔、翻边尺寸如何计算以及冲侧孔应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点。本次设计的模具精度并不需要很高，达到IT10-IT9均可满足要求。
2 工艺
方案
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的确定及相关计算
经过分析该工件采用落料、拉深、冲孔复合，再翻边最后切边的工艺方案最合理。
2.1计算毛坯尺寸
在计算毛坯尺寸前，需要先确定翻边前的半成品的形状和尺寸。孔Φ53mm的高度太大，不能用翻边的办法全部都制造出来，而是一部分要靠拉深形成的。翻边高度具体计算如下:将直径D=54mm，翻边圆角半径r=5mm，板料厚度t=1.0mm带入翻边系数公式得: 则预制孔径d=0.16×54=8.6，查得翻边系数 =0.51(采用平底凸模冲制底孔)，即计算翻边系数大于表中查得的翻遍系数，说明不能一次翻边而成。取极限翻边系数K0max=0.52。翻边极限高度hmax==16.95mm，取翻边高度为h=15mm，冲预制孔径:d=K0max×D=0.52×54=28.08取冲预制孔为 d=28mm。冲孔、翻边前半成品如图2所示。
2.2 按凸缘筒形件的拉深
2.3 冲裁排样方式的设计及计算
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3 模具类型及结构形式的选择
3.1落料、拉深、冲孔复合模
首先进行各工序压力的计算，包括落料力、卸料力、拉伸力、压边力、冲预制孔力和推件力。该模具采用弹性卸料总压力等于上述之和约等于243KN，在考虑各因素后，取一安全系数0.7左右，所以必须选用250KN的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为250KN的开式压力机。
根据落料凹模的周界尺寸，查《冲压手册》相关资料，同时为了安装方便，故采用后侧导柱式模架.由于本次落料凹模的周界尺寸长度在200mm左右，按资料中的LXB选用则上模座为200×200×50mm，下模座为200×200×50mm的
规格
视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书
，其他结构的尺寸值不变。此时，再反过来校核所初步选用的压力为250KN的公称压力。工作台尺寸:左右为560mm，前后360mm。工作台的闭合高度为250mm，显然可以放下该模座，且最大闭合高度也满足要求，因此所选压力机符合要求。
本设计第一副模具采用落料、拉深、冲孔的复合模结构。本次设计的冲压件可一次拉深到所要求的高度，原则上属于浅拉深凸缘形件，落料、拉深、冲孔复合模采用典型结构，即落料、冲孔采用正装式，拉深采用倒装式。下模座的压边圈兼作压边和顶件装置，另设刚性推件装置。该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高。适合于拉深深度不
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太大，材料较薄的情况。在上模部分，为了不让工件底部变形，使其不让刚性接触，采用了连接推杆装置来推动推件块来推出工件。对于此工序，由于拉深深度为11mm，不算太大，材料厚度为1mm较薄，因此采用弹性卸料较合适。
另外在下模座下部设有气垫装置，它驱动托杆向上运动，使压边圈兼做顶件和压边的作用，且在上模上设有刚性推件装置，并在下模上设有刚性卸料板装置，采用这些结构的特点主要是结构紧凑，布局合理且制造使用都简单方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在刚性卸料板内不易出件，有时还需要工人用手工去把它拿出，带来了操作的不便，但是只要托杆长度设计合理，气垫压力足够，就能克服这点不足。另外考虑到装模和操作方便，模具采用后侧布置导柱的模架。第一副模具(落料、拉深、冲孔复合模)装配简图如图3所示.
3.2翻边模
本副模具主要目的是为了翻边工序，翻边高度为 11mm. 翻边所需求的精度比较高，故在本次翻边模具的设计中，翻边模的精度为中等精度要求。在本副翻边模的设计中，翻边凹模设计在上模座上。预先拉深后的带凸缘筒形件也放在上模座上，然后利用固定板固定，而固定板利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在上模座上。卸料时，上模采推件块推件的方式将坯料从翻边凹模中推出。翻边凸模安放在下
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模座上，采用式嵌入式固定在下模座上。卸料时采用压边圈与限位螺钉的方式进行卸料，压边圈同时还可以起压边得作用，他是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的，该模根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架如图4。
3.3垂直切边模
第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺70 -0.74?的尺寸精度而进行切边，切边力108.5KN，废料刀(两把)切断废料所需力5.46KN，总需力约114KN，选用开式压力机公称压力为160KN，其模柄规格直径30mm，高度50mm。由于切下的废料是环状的则采用废料切刀分段切断废料，使环绕在凸模上的废料脱落卸下减少了卸料板的使用。这样使模具结构简单，操作易行，生产效率高等优点，如图5。
4 结束语
该产品受成都洛带红光金属制品厂委托设计，由于制订的工艺方案对注油口的成形进行了较完整的分析，同时较好地考虑了工序复合的可能，从而使其冲压工艺得到了优化，生产效率及企业经济效益得到提高，生产的产品几年来一直质量稳定，各副模具工作均正常。
摩托车油箱注油口的成功经验表明:依照零件具有的特点，同时有针对性地结合圆筒形拉伸件毛坯尺寸的计算及拉伸次数的判断方法进行工艺分析，制定出合理的工艺方案是整套模具合理性的关键，在设计的过程中还应注意凸凹模刃口
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尺寸的相关计算、压力机及模架选用等诸多的问题，本文未一一阐述，只选择性的介绍了整套模具设计的主要部分和要点，望能给广大同行有一定的参考作用。
参考文献
[1]王孝培 .冲压手册.机械工业出社，1995
[2]王孝培 .冲压设计资料.机械工业出版社，1983
[3]冲模设计手册编写组 .冲模设计手册 .机械工业出版社，2002
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