門窗滑輪外架沖壓工藝及模具設計

范玉， 黃繼戰

（江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221116）

1 滑輪外架沖壓工藝設計

1.1 滑輪外架沖壓工藝分析

門窗滑輪外架沖壓件如圖1所示，材料為08F，厚度為2 mm，為大批量生產。材料08F鋼板是優質碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。由圖1可知形狀對稱，輪廓線段間圓角過渡，孔邊距合適，最小孔徑為φ4.2 mm，孔邊距合理，適合沖裁加工。零件圖上所有尺寸均未注公差，可按12級確定工件尺寸的公差，可用普通沖裁方法達到技術要求［1，6］。

1.2 滑輪外架沖壓工藝方案確定

通過制件分析，該制件成型包括落料、沖孔兩個沖壓工序，生產批量大采用外形落料和內形沖孔同時沖壓的沖壓工藝方案，采用復合模具生產。采用復合沖壓，只需1副模具和1臺沖壓機即可，生產率高，沖壓件精度容易保證，可滿足該零件的批量生產要求。因此，確定門窗滑輪外架的沖壓生產采用復合沖壓工藝。

2 滑輪外架模具設計計算

2.1 滑輪外架排樣設計

為保證滑輪外架沖壓件的質量、模具壽命和操作方便，本設計采用有搭邊、單排排樣。通過查表確定沖裁件之間的搭邊為2 mm，沖裁件與條料側邊之間的搭邊值為2.2 mm，條料寬度為B=68.6+2.2×2=73 mm，條料步距為 A=32.5+2=34.5 mm，滑輪外架排樣圖如圖2所示。

圖1 門窗滑輪外架沖裁件

2.2 滑輪外架沖壓力計算

1）沖裁力計算。沖裁力是選用壓力機和設計模具的重要依據之一，根據沖裁力計算公式F計算如下：F=KLtτb=1.3×383×2×225=224 kN 式中安全系數 K 取1.3，沖壓件周長L為383mm，料厚t為2mm，抗剪強度τb取 225MPa［2］。

2）卸料力、推件力計算。本模具結構設計采用彈性卸料和推料塊推出成品。通過查表卸料力系數K卸取0.04，則卸料力為 F卸=K卸F=0.04×224=8.96 kN。

通過查表推件力系數K推取0.05，則推件力為F推=K推F=0.05×224=11.2 kN 。

3）總沖壓力計算。根據模具結構類型，計算確定總沖壓力F總=F+F卸+F推=244.16 kN。

綜上所述，要求壓力機公稱壓力P≥244.16 MPa，基于此選用壓力機型號為J23-25。由于滑輪外架為中心對稱圖形，因此壓力中心與沖壓件幾何中心重合［3］。

圖2 滑輪外架排樣圖

3 工作零件設計

3.1 凹模設計

落料以凹模為基準件，應先設計凹模，然后根據凹模配做凸模。凹模結構設計如圖3所示，采用矩形結構，根據凹模的厚度要求H≥kb，其中k取0.28，b=68.6 mm，凹模刃口采用直刃結構，刃壁高取為10 mm，凹模的外形尺寸為150 mm×100 mm×30 mm。材料選用Cr12，熱處理硬度為 58～62HRC［4］。

圖3 凹模

圖4 圓孔凸模

3.2 凸模設計

1）沖孔以凸模為基準，應先設計凸模，然后根據凸模配做凹模。沖圓孔凸模是回轉體，將沖孔凸模設計成臺階式。凸模與固定板按H7/m6配合，圓形凸模采用臺肩式固定，材料為T10A，淬硬54～58HRC［4-5］。

2）沖零件中間部分異形孔凸模，該凸模加工時加工成錐度，小頭按實際尺寸加工，大頭比小頭大0.2 mm。凸模與固定板配合時采用過盈配合。材料采用Cr12，淬硬 54～56HRC。

3.3 凸凹模的設計

凸凹模固定板與凸凹模采用H7/m6配合，凹凸模最小壁厚不小于料厚2 mm。凸凹模的刃口尺寸分別按落料凹模和沖孔凸模刃口尺寸配作，保證最小間隙為Zmin=0.24 mm，材料采用 Cr12MoV，淬硬 54～58HRC。

圖5 非圓孔凸模

圖6 凸凹模

4 模具總裝配圖

設計的沖壓模結構總裝圖如圖7。

圖7 模具總裝圖

5 結語

實踐表明，采用復合沖壓工藝和復合模生產出的零件完全符合產品要求，該模具能替代原單工序模生產，節省了設備和人力資源，提高了生產效率，降低了生產成本。

［1］ 楊占堯.模具設計與制造［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］ 宛強.沖壓模具設計與制造及實例精選［M］.北京：化學工業出版社，2013.

［3］ 王孝培.沖壓手冊［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［4］ 周夢瑜，陳廣娟.D21硅鋼芯片沖壓工藝分析及模具設計［J］．熱加工工藝，2013，42（7）：214-215.

［5］ 鐘富平.某墊板沖壓模具設計［J］．熱加工工藝，2013，42（1）：222-223.

［6］ 殷紅蓮，徐守國，倪曉宇.信號輪蓋成形工藝與模具設計［J］．模具工業，2015，41（1）：27-34.

［7］ 馬文麗.托架沖壓工藝及模具設計［J］．機械工程師，2010（7）：119-120.