油塞座冲孔、翻孔复合模具设计
2011-11-13郭爱民尤华胜
郭爱民，尤华胜
（长丰集团衡阳风顺车桥有限公司，湖南 衡阳 421001）
油塞座冲孔、翻孔复合模具设计
郭爱民，尤华胜
（长丰集团衡阳风顺车桥有限公司，湖南 衡阳 421001）
介绍了汽车薄板件的冲孔、翻孔复合模结构设计及其工作原理，给出了预冲孔坯料尺寸、冲孔力、翻孔力的计算方法以及冲孔、翻孔凸、凹模间隙值的选定，凸凹模材料选定及其热处理规范。
机械制造；复合模；冲孔；翻孔；设计
1 引言
图1所示是某汽车部件——薄板件油塞座的一部分，材料Q195或st12，厚度t=1mm。随着冲压技术的发展，冲压模具的工序数越来越少，冲孔与翻孔、切边与翻边的复合也越来越常见。冲孔与翻孔的复合使孔的同心度更好保证，更有助于提高产品质量。下面介绍我公司开发的油塞座冲压复合模的结构及工作原理。
2 模具结构
模具主要由冲孔、翻孔凸模4、压料板5、翻边凹模8、冲孔凹模9、弹簧11等组成。上、下模座为铸钢，并用导柱和导套导向。中间配有模柄1定心。冲孔、翻孔凸模4与冲孔凹模9完成冲孔后与翻边凹模8完成翻边。凸模更换器7用螺栓固定在压料板5上，是为冲压时在机床上更换冲孔、翻孔凸模4所设。冲孔凹模附件焊接在冲孔凹模9上，防止冲孔废料进入弹簧11。冲孔、翻孔复合模具的结构如图2所示。
冲孔、翻孔模具的工作原理：当上模在上极限位置模具处于待工作状态，可以将工件坯放在翻边凹模8上。模具工作时，上模随着压力机滑块下行，首先通过压料板5与上模之间的弹簧压缩而压紧毛坯；然后，滑块继续下行，冲孔、翻孔凸模4冲孔；接
3 坯料尺寸及力的计算
3.1 坯料尺寸计算
在文献[1]中，依据体积不变条件和有关几何关系，推导出预冲孔直径的计算公式：
式中：D0——翻孔前冲孔直径，mm；
D1——翻孔后直边的平均直径，mm；
R1——翻孔半径，mm；
式中：P——翻孔力，N；
σs——屈服点，200MPa；
d——翻孔直径，21mm；
D0——翻孔前冲孔直径，9.928mm。
将零件相关参数代入式（3），即可算出：
4 凸、凹模材料及热处理
4.1 凸、凹模材料的选定
一般冲模常用材料：Cr12，GCr15，Cr12MoV，Cr12Mo等。根据油塞座特点，选定凸、凹模材料均为Cr12。
4.2 淬火硬度
依据冲模设计手册，冲裁模中Cr12用于凸、凹模，其热处理硬度HRC58～62。这里选凸模淬火硬度HRC56～60、凹模淬火硬度 HRC58～62。
5 结束语
为保证翻孔的凸缘挺直，冲孔、翻孔凸模4与翻孔凹模8之间的间隙Z/2一般取小于材料厚度，这套模具加工时取80%t。翻边凹模8与冲孔凹模9之间的配合要好。汽车薄板件上有很多零件有类似的孔都可使用这一方法成形。
实践证明，按上述方案设计的模具使用效果好，冲压件达到技术要求，建议在汽车领域推广。
[1] 冷冲压模设计手册.北京：第四机械工业部标准化研究所，1979.
[2] 王义林，郑金桥，李志刚.基于KBE的汽车覆盖件冲压工艺方案设计.材料科学与工艺，2004.
[3] 俞汉清.金属塑性成型原理.北京：机械工业出版社，1999.
[4]《冷挤压技术》编写组.冷挤压技术.上海：上海人民出版社，1976.
Design of piecing and hold-flanged compound die
GUO Aimin，YOU Huasheng
（Changfeng Group Hengyang Fengshun Co.,Ltd.,Hengyang 421001,Hunan China）
The detailed structure and main work principles of piecing and hole-flanged compound dies for automobile featheredged have been introduced.The calculation methods of pre-punched blank dimensions,piercing force,and hole-flanged force have been put forward.The setting of clearance among piercing,hole-flanged male die and hole-flanged female die in production has been given,as well as the selection of male&female die material and quenching rigidity.
Piercing；Hole-flanged；Compound die
TG385.2
B
2011-10-10
郭爱民（1972-），男，工程师，从事汽车零部件的研发
