科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·10·
文章编号：2095－6835（2015）24－0010－02
陈 朴
（长江师范学院机械与电气工程学院，重庆 408000）
摘 要：介绍了摩托车燃油箱加注口的冲压工艺和模具设计，分析了工件的具体设计流程，计算了相关工艺中的参数，完成了模具主体以及各主要零部件的设计工作，并进一步完善了部分细节。 关键词：冲压工艺；模具设计；摩托车；冲压工艺
中图分类号：TG76 文献标识码：A DOI：10.15913/jki.kjycx.2015.24.010
近年来，冲压技术越来越流行，密切关系着整个机械行业的发展。随着冲压工艺水平的逐渐提升和冲压设备质量的不断提高，冲压工艺中精密技术的水平也越来越高。多级自动冲压工艺，比如液压成形、超
塑成形等得到了快速发展。现阶段，各种原材料的获取较为容易，且多数模具使用的材料符合冲压要求，加之各种处理技术不断完善、冲压设备质量不断提高，从而延长了模具的使用寿命。随着社会经济的发展，人们对生产技术的要求在不断提高，冲压模具、冲压设备也将占据更重要的地位。
1 工件工艺分析
工件的外形部分为圆筒，注油口的尺寸为54 mm。注油口的工艺要求非常高——不仅要求高精度，还要具有较高的光洁度。冲压工艺的优点较多，比如能提高生产质量、保证工件工作时的稳定性、降低整体工件的生产成本等。因此，采用该工艺能冲压外形较为复杂的工件。该技术已被广泛应用于汽车制造、轻工业、国防、电器、家电和日用品等领域。从上述分析不难看出，注油口需要经过落料、拉伸、预制冲孔、翻边和修边冲孔加工等工序，但其需要多次拉伸。因此，应预先模拟冲孔设计。本次设计的难点是对翻边相关参数的计算和冲侧孔的布局。本次设计的精度要求不高，只要能满足预定条件即可。
2 工件冲压工艺
工件冲压工艺主要分为2步：①计算毛坯尺寸，并在翻边前记录未完成工件的外形和体积。冲孔为54 mm，工件的制作不能完全依靠翻边，还需要依靠拉伸来完成。②确定工艺方案。对于凸缘拉伸件，有很多处理办法，比如工件拉伸后车去底部；工件拉伸后冲去底部；工件拉伸后预先冲孔，然后翻边
、拉伸，再冲孔，最后翻边复合；工件落料、拉伸后冲孔复合，再翻边。
上述工艺方案中，采用第一种方法能提高工件的制作质量，但会降低生产效率，且在某些情况下，无法完全适应冲压条件；采用第二种方法需要增加塑型操作，但这样无法保证工件质量；采用第三种方案时涉及冲孔和翻边，冲压有一定的难度，有可能导致冲压厚度不足，进而导致工件强度较低；而采用第四种方案能有效弥补前三种方案的缺陷。此外，在具体冲压过程中，翻边工序的不同会导致工件的质量不同，因此，第四种方案为本次设计的最优方案。
3 复合模的设计和计算
3.1 各工序压力的计算和压力机的选定
落料力P1（∏Dt τb，计算冲裁力）的计算公式为：
P1=1.3×3.14×D×t×τb=170 015.5 N. （1）式（1）中：D为毛坯直径；t为冲件材料厚度；τb为抗剪强度。
卸料力P2的计算公式为：
ysn-264P2=K1×P1=11 901 N. （2）拉深力P3的计算公式为：
P3=3.14×d×t×σb×K1=80117 N. （3）式（3）中：d为预制孔直径。
压边力P4的计算公式为：
P4=π/4［d02－（d1+2r）2］×2.5=19 752.6 N. （4）冲预制孔的力F冲的计算公式为：
F冲=1.3π×d×t×τb=40 003.6 N. （5）推件力F推的计算公式为：
F推=n×K2×F冲=11 000.99 N. （6）式（6）中：K2为；n为同时卡在凹模里的废料片数，设凹模直筒口径高度h为4 mm，则n=h/t=4/0.5=8.
点焊机电极由于上述计算中选用的是弹性卸料结构，所以，总压力F总为各力的总和，其中包括卸料力。因此，F总=P1+ P2 + P4 +F冲+F推≈243 kN。根据上述计算结果，安全系数取0.7，并选择250 kN的开式压力机。
3.2 确定相关工序中的水平高度
水平高度L为H1到H4的和。其中，H1为凸模固定板的高度，一般占到总高的40%，即30 mm；H2为卸载版的高度，
Research and Application of Non-excavation Technology in Zhengzhou Area of Henan
Yu Minghui, Yang Changsheng
Abstract: The underground pipe network engineering construction is an important part of the municipal engineering construction, the quality of its direct relationship with the city’s modernization development. Because the traditional open-cut construction will cause a variety of negative impact on the city, so, this article reference domestic and foreign successful application of the subway, pipeline and other non-excavation technology case, focuses on research and analysis of the characteristics of various non excavation technology. In this paper, based on the typical engineering geological conditions of Zhengzhou area, the paper expounds the application of non-excavation technology in Zhengzhou area, and points out the adaptability of different non- excavation technology in different geological conditions in Zhengzhou area.
Key words: underground pipe network; non-excavation technology; applicability; engineering geological conditions
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超级管道
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一般设为12 mm ；H3为导料板厚度，取4 mm ；H4为附加长度，包括修模余量和安全长度，取28 mm 。因此，L = 74 mm ，即凹凸模的长度为74 mm 。但该数值并不是最终长度，还需要经过多次优化后选定最终长度。 3.3 相关数据的计算同温同压下
凹模弧度h 的计算公式为：
h =K ×b . （7）
凹模壁厚c 的计算公式为：
c =1.5－2h . （8）
式（7）（8）中：K 为固定系数，如果零件较为复杂，则取大值，反之则取小值；b 为冲裁件的最大外形尺寸。
通过综合计算得知，h 为18.3 mm ，c 为41 mm 。 3.4 模具选型和相关结构的选择
本次方案采用复合模的特点，在实际冲压过程中能实现设计中的深度。其零件采用浅拉边缘式加工，
属于落料、拉深、冲孔相互结合的复杂加工方式，落料、冲孔时使用正装式，拉深时使用倒装式；模具下方采用压圈和顶件工序，并设置有推送器具。上述加工方式的好处在于整个零件的留出速度非常快、生产流程标准化，适合在拉深深度浅、加工工艺要求不高的加工中采用。
设计上模时，为了保证零件底部不出问题，且零件不与其他影响因素相关联，本设计采用了连接推杆专用工具来实现工件的进出。在该程序中，拉深深度为12 mm ，工件厚度为1 mm ，因此，在实际装载过程中优先采用弹性装置。此外，在模具下方装有气垫装置，作用是使顶杆保持运动，从而确保压边圈的其他作用能正常发挥。比如，顶件、模上刚性压件，以及一些辅助性、刚性的卸料板，可保证整个装置的结构严密。
在本次设计中，缺陷之一是由于拉深件可能卡在刚性卸板料中不易进出，有时需要人为操作解决，进而导致效率降低，因此，需要调整拉杆长度。在实际操作过程中，只要保证气垫的气压充足，则可消除上述缺陷。此外，本次模架的选用综合了其他模架的操作特点，选用了后侧布置导柱的方式。 3.5 模具压力中心分析
在制件过程中，经过加工后的凹凸模比较规整，因此，整个工件的中心就是模具压力的中心。本次设计中，建立标准的坐标系非常重要，该坐标系的原点在模具压力的中心点上。 4 对翻边模的设计和计算
4.1 翻边力、顶件力的计算和压力机的选定
计算翻边力F 翻的计算公式为：
F 翻=1.1πt （D －d0）σs =17 601 N. （9）
空调温度控制器
顶件力设定为翻边力的10%，则：
F 顶=F 翻/10=1 760 N. （10）
根据上述计算可知，总压力F 总的值为各个力的和，即F 总= F 顶+F 翻≈20 kN 。根据本次设计中的多种影响因素，安全系统选为0.8，并选择160 kN 的压力机。 4.2 模具类型的选定和模具外形的设计
本次加工的主要工序是模具的翻边处理，翻边的垂直距离为10 mm ，翻边难度较大、精度较高。本次翻边凹模被配置在模座上方，拉伸后的带凸缘筒形件被装配在翻边凹模旁边，并利用螺钉和销钉将二者固定在模座上。在卸料时，推件杆可将胚料从翻边的凹模中推出，这种方式非常快捷、方便。
翻边凸模被装在下模座上。在卸料时，压边圈与限位螺钉共同作用，且压边圈能通过拉杆将作用力送至指定位置。 4.3 对压力中心分析
本次设计中模具的翻边较为规整，模具的几何中心就是压力中心，设计中各个参数的设置和选定较为方便。 4.4 冲模闭合高度分析
在设计初步分析中，冲模的高度为172 mm ，符合本次设计中压力机闭合高度为144～215 mm 的范围要求。因此，初步选定的冲模高度值符合设计要求。 4.5 模座的选择
本次模具上模座的规格为160 mm ×160 mm ×45 mm ，下模座的规格为160 mm ×160 mm ×45 mm 。
上模座具体的结构尺寸为：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.
下模座具体的结构尺寸为：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. 5 对垂直切边模的选定
5.1 切边力的计算和压力机的选择
切边力F 切的计算公式为：
叶轮加工
F 切= 1.3π×d ×t ×τb =110 009.9 N. （11）
废料刀切断废料所需的力F1=4 550 N ，因此，F 总=F 切+F1≈115 kN 。
5.2 模具结构的选型设计
为了获得精准的数据，在本次设计的最后环节进行了模具的切割。在本次切割环节中，需要切下无用环装材料，因此，采用废料切刀切掉了环绕在模具周边的废料，这样能减少卸料板的用量，从而使整个模具内部简化，提高了加工效率，简化了加工流程。 6 结束语
经过初步测试，本次设计中生产的模具可用于机床生产加工，且可保证各个零件的质量和外表光滑度。实践证明，采用本设计不仅减少了材料的浪费，提高了产品质量，还进一步促进了生产效率的提高。 参考文献
［1］模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例［M ］.北京：
机械工业出版社，2003.
［2］冲模设计手册编写组.冲模设计手册［M ］.北京：机械工业
出版社，2002.
［3］牟林.冲压工艺与模具设计［M ］.北京：北京大学出版社，
2010.
［4］王玉钰.轿车加油口内板冲压工艺与模具设计［J ］.农业装
备与车辆工程，2014，52（5）.
〔编辑：张思楠〕
Motorcycle Fuel Tank Filler Stamping Process and Mold Design
Chen Pu
Abstract: This paper introduces the process and mold design of motorcycle fuel tank filling port, the design flow of the work piece is analyzed, and the parameters of the process are calculated, the design of the main body and the main parts of the mold are finished, and further improve the part of the details.
Key words: stamping process; mold design; motorcycle; stamping process
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