閥板沖壓工藝分析與模具設(shè)計探討

鄧毅成

摘 要：隨著社會竟?fàn)幍娜找婕ち?，各大企業(yè)為了創(chuàng)造更多的效益，獲得更大的市場，紛紛對自身的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行了改革創(chuàng)新。在一些實業(yè)制造企業(yè)中，對產(chǎn)品的生產(chǎn)加工制造的方法與技術(shù)也進(jìn)行了相應(yīng)的改造，以廣州大津電器制造有限公司為例，就對旗下空調(diào)壓縮機(jī)的零部件產(chǎn)品閥板等的加工制造就進(jìn)行了相應(yīng)的研究，以便設(shè)計出更優(yōu)化的工藝以節(jié)省成本。本文主要分析探討的就是廣州大津電器制造有限公司旗下空調(diào)壓縮機(jī)的零部件閥板的沖壓工藝和模具設(shè)計。

關(guān)鍵詞：閥板；沖壓工藝；模具設(shè)計；零件設(shè)計

在空調(diào)壓縮機(jī)中，氣閥是其中非常重要的零部件之一，而氣閥主要是由吸排氣閥板與閥板共同組成。首先將排氣閥板安裝在閥板的凸臺上，而將閥板的凸緣安裝在閥板的凹槽上，這樣就可以促使壓縮機(jī)在吸氣與排氣的過程中，吸排氣閥板能有效地進(jìn)行咬合或松開[1]，以保證壓縮機(jī)的正常工作。但是由于壓縮機(jī)對零部件有極高的特殊要求，以現(xiàn)有普通的制造工藝來說是很難實現(xiàn)這一目標(biāo)。因此本文通過分析閥板零部件的外形加工工藝，以便設(shè)計出更合理的工藝制造過程和閥板的制造模具，最終達(dá)到滿足壓縮機(jī)的正常工作需求和市場需求的目的。

一.閥板沖壓工藝分析

正常情況下，閥板零部件的外形圖如下圖1所示，其前端上表面需成形兩個凸臺，以便與閥板相配合，因此對尺寸精度和表面粗糙度的要求較高，而對于閥板來說其工藝難點主要就在凸臺上，只有其工作面的表面粗糙度以及條料磨到相應(yīng)程度之后才能保證閥板在普沖后拋光的相應(yīng)要求。

通過對閥板零部件的結(jié)構(gòu)和使用要求進(jìn)行分析，其成形工藝主要有三種：第一種就是先沖孔，然后鐓擠，最后再落料，第二種就是先鐓擠，然后進(jìn)行沖孔，最后再落料，第三種就是先沖孔與鐓擠一起進(jìn)行，然后再進(jìn)行落料。經(jīng)過多次的試驗后發(fā)現(xiàn)，利用第一種工藝方法成形的閥板零部件的排氣孔比產(chǎn)品的設(shè)計要求要小，既使預(yù)沖孔尺寸達(dá)到極限也滿足不了產(chǎn)品的實際要求。主要是因為預(yù)沖孔與鐓擠凸模之間的導(dǎo)向部分存在一定的空間間隙，而鐓擠時材料會往阻力最小的方向進(jìn)行移動，同樣的在鐓擠完后材料又會進(jìn)行回流，在這種情況下很難有效保證閥板預(yù)沖孔的尺寸要求。而利用第二種工藝方法成形的閥板凸臺，其高度滿足不了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。主要是因為材料在受到擠壓時出現(xiàn)的加工硬化現(xiàn)象很嚴(yán)重，從而就會使材料的塑性流動受阻，雖然也阻止了變形情況的發(fā)生，但卻很難保證閥板凸臺與孔的位置精度。最后經(jīng)過反復(fù)試驗，采用第三種工藝方法加工成形的閥板零部件，其相應(yīng)條件都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而且由于在前面工序進(jìn)行同步剪擠精沖，導(dǎo)致材料的塑性流動能力得到了增強(qiáng)，相應(yīng)了也提高了材料的變形能力[2]。

以某閥板成形工藝為例，計算鐓擠凸臺和凹槽所需要的擠壓力大約為80kN，而沖孔的剪切力大約為50kN，落料工序的剪切力大約為220kN，總共計算下來，需要的總沖壓力為350kN左右，然后再結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)，沖壓力以及其他相關(guān)設(shè)備等各種因素，決定選用J23-63型號的曲柄壓力機(jī)[2]。

二.閥板模具設(shè)計分析

根據(jù)上文的分析，閥板零部件的成形工藝采用鐓擠與沖孔的復(fù)合工藝為最佳，不僅沖壓出來的孔精準(zhǔn)度高，符合其實際要求，而且還增強(qiáng)了材料的塑性流動能力和變形能力。而對于一個正常閥板零部件來說，其沖壓工序只需要一副連續(xù)復(fù)合模即可完成成形工藝，因此其中的鐓擠與沖孔的復(fù)合工藝就是閥板模具成形的關(guān)健所在。

如下圖2所示，為閥板模具的結(jié)構(gòu)圖。從圖上可以看出，由于閥板零部件的凸臺高度要高于反面孔的深度，因此閥板零部件需要從凹模處向上頂出，所以要在模具下部位置設(shè)計一個頂出結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計方法為：首先在墊板上進(jìn)行開孔，然后在孔內(nèi)放置橡膠21，然后在橡膠21上再分別加一塊小墊塊16和頂件15，由此共同組成一個頂出裝置結(jié)構(gòu)[3]。

通過對閥板模具的分析，如上圖2所示，可以看出模具的上部分主要由鐓擠沖孔凸模7和落料凸模共同組成，而模具的下部分則主要由凹模13和頂件塊15共同組成。以某正常無彎曲的閥板沖壓工藝為例，首先需要確定出送料步距大約為28mm左右，前后誤差不超過0.2mm，也就是落料凹模與鐓擠凹模之間的中心距離大約為25.5mm，然后在反頂器上設(shè)計出兩個定位釘19，其目的就是保證送料的方便。其次就是在凹模上設(shè)計出導(dǎo)料板12，同時還要加設(shè)小導(dǎo)柱20，以確定出閥板零部件成形時的位置精度，保證成形位置不會出現(xiàn)偏差。在條料送入到模具當(dāng)中時，其工作部位鐓擠沖孔凸模就會將條料進(jìn)行相應(yīng)推擠，一直到鐓擠到規(guī)定尺寸要求為止，然后條料繼續(xù)往前進(jìn)行推送，再過一個步距就進(jìn)入到落料工序，這時落料凸模就會往下落廢料，同時頂件器也在工作，然后在頂件器與橡膠的雙重作用下，成形后的完整閥板零部件就會被頂出。在這個過程中，條料在進(jìn)入到鐓擠工序時落料工序必須已經(jīng)完成，否則就無法進(jìn)行下一個工序[4]。

三.閥板模具的關(guān)健零件設(shè)計

通過上述閥板模具設(shè)計分析，可以看出閥板零部件的凸起小凸臺的外形尺寸要求，完全是由鐓擠沖孔凸模的尺寸來決定的，因此在設(shè)計閥板模具時就要考慮到材料的流動受阻性等自然因素，對此可以適當(dāng)?shù)貙︾厰D沖孔凸模的刃口尺寸和加工精度進(jìn)行調(diào)整設(shè)計。

首先閥板模具在第一道工序完成后為了達(dá)到相應(yīng)尺寸要求，對于鐓擠沖孔凸模的工作部分的尺寸要求，應(yīng)取其尺寸公差的最大值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。而且為了保證沖孔的粗糙度，在進(jìn)行鐓擠沖孔前將其加工成球面，使凹模成形部位與其形成有效配合，留出相應(yīng)的單面間隙距。其次在落料凸模與凹模的對應(yīng)部位進(jìn)行配合工作時，需同樣預(yù)留單面間隙距離。對此需要首先用線切割割出最大外形尺寸和兩個退位孔，然后把閥板零部件旋轉(zhuǎn)九十度，將沿著閥板零部件周圍的剩余材料全部割掉，即可得到一個掛臺。在工序進(jìn)行過程中，需要注意的是落料凸模高度的設(shè)計必須要比鐓擠沖孔凸模的高度要高2mm左右。而凹模的落料部位以及成形部位的孔可采用線切割方法進(jìn)行切割成形，而落料部位的具體尺寸則由實際零件設(shè)計圖來決定。同時凸模以及凹模的材料可選用Cr12MoV， 這種材料經(jīng)熱處理后變形小，淬硬性好， 同時還具有極強(qiáng)的耐磨性以及良好的工藝性，這種材料制造的閥板模具有很高的使用壽命[5]。

結(jié)束語

綜上所述，本文以廣州大津電器制有限公司旗下空調(diào)壓縮機(jī)的零部件閥板的制造工藝為例，具體分析探討閥板的沖壓工藝和模具設(shè)計，首先分析閥板的三種沖壓工藝，經(jīng)過比較得出采用第三種工藝方法，即鐓擠與沖孔結(jié)合的復(fù)合工藝為最佳，其次分析了閥板的模具設(shè)計，以某正常無彎曲的閥板沖壓工藝為例，分析了閥板模具的設(shè)計工序，最后分析閥板模具關(guān)健零件的設(shè)計，主要包括鐓擠沖孔凸模的刃口尺寸調(diào)整設(shè)計，凹模成形部位的小凸臺的設(shè)計以及落料凸模的高度設(shè)計和模具材料的選擇等，希望本文的分析探討對我國其他空調(diào)壓縮機(jī)零部件制造廠家的閥板生產(chǎn)制造能起到相應(yīng)的幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯欣， 羅毅， 湯建云. 閥板沖壓工藝分析與模具設(shè)計[J]. 模具工業(yè)， 2006， 32（3）：32-35.

[2]俞冠正. 淺談黃銅閥體沖壓工藝與模具的發(fā)展[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2015（12）.

[3]王炳華. 一種矩形浮閥連續(xù)沖壓模具及沖壓工藝：， CN103909157A[P]. 2014.

[4]孫穎迪，陳秋榮，張婭.操縱桿沖壓工藝分析與模具設(shè)計[J].現(xiàn)代制造工程，2015，08：118-121.

[5]陳牡丹， 徐永平. 支架沖壓工藝分析與模具設(shè)計[J]. 模具工業(yè)， 2014（6）：39-40.