周林军1，李林鑫1，任小鸿1
（四川化工职业技术学院，四川泸州,646005）
摘要: 针对压力控制器阀盖加工过程中难以满足形位公差要求、易拉裂等质量问题，对原有单冲模具成型工艺进行了分析，发现原工艺中采用“落料拉深→二次拉深→切边、冲中孔→冲凸缘孔”四副单工序模具的加工方式，会使毛坯在各工序模具重复定位时精度降低，导致产品成型质量不高，且生产效率低，生产成本高。为了解决上述问题，通过优化设计，将原有单工序加工方式改进为连续成型工艺，并根据工艺设计出连续级进模具。通过试制与批量生产，产品生产效率提高了5倍以上，有效提高了零件的加工质量，降低了操作人员的工作强度，完全满足压力控制器阀盖的批量生产要求。
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关键词 :压力控制器；阀盖；拉深；工艺；模具。
Pressure controller valve Gellar deep molding processimprovement and mold design
Zhou LinJun，Li LinXin，Ren XiaoHong（Sichuan vocational college of chemical technology，Luzhou Sichuan, 646005）Abstract: For pressure control valve cover processing difficult to meet the shape and position tolerances,easy to crack and other quality problems, the original single-shot molding process were analyzed and found thatthe original process in a “Blanking Drawing→The second drawing→Trimming→Punch in the hole→Conflict edge ofthe hole” Four deputy single-step mold processing methods, will reduce the accuracy of the rough mold process isrepeated at each location, resulting in molding quality is not high, and low productivity, high production costs. To solve the above problem, by optimizing the design of the original single-step processing methods to improvethe continuous molding process, and according to the technical design of the continuous progressive mold. Throughtrial and mass production, production efficiency is improved by more than five times, to effectively improve partquality and reduce the work intensity of operators, to fully meet the pressure control valve cover productionrequirements.
Keywords: pressure controller； valve cover;；drawing； process；die
1 产品结构及工艺分析
压力控制器阀盖在压力控制器中用于连接压力接头与阀体的作用，压力接头固定在阀盖上，如图1 所示。阀盖与阀体承受一样的压力，同时又要保证连接稳定不漏气。图2 为压力控制器阀盖产品图，材料为SPEC（深冲光泊料），料厚1.5mm。该产品为带凸缘筒形拉深件，最高拉深高度为29.5mm，筒形壁与凸缘非圆角过渡，拉深时，筒壁与筒底过渡圆角处容易拉裂，根据筒形结构，方形凸缘上的孔是装配孔，有尺寸和位置度要求，所以，凸缘外形边和产品上所有孔都在拉深成形后冲裁。产品展开的最大毛坯尺寸为D，计算方法如下：
2 产品的工艺改进
该产品原工艺采用的是“落料拉深→二次拉深→切边、冲中孔→冲凸缘孔”四道单工序成型，采用单冲模生产需采用四套模具生产，在工序间定位时，因人为因素，使定位精度差，产品质量稳定性较差，合格率只有约90%，而且生产率低，每小时生产300 ～ 400pcs，难以满足生产要求。为了解决以上所述问题，对生产工艺进行改进，计划采用用级进模生产，提高质量稳定性和生产效率，降低生产成本。
2.1 原工艺设计及生产效果
原生产工艺为：第一工序是开料、拉深，开料的板材宽度100mm，步距98mm，为了一次拉深就能达到产品高度，开料工件尺寸设为直径94mm， 凸模直径38.1mm， 拉深高度为30mm，凸模圆角R5，凹模圆角R8。第二工序整形，整形后高度为29.5mm， 凸模直径37.9mm， 凸缘与筒壁的过渡区根据产品结构仿形加工凸模，凸模圆角半径为R4。第三工序切边、冲孔，此工序将凸缘的边缘冲裁为边长45mm 的方形，将圆孔底部直径为8.9 的孔冲出，冲头直径预留磨损量，直径为9.05。第四工序冲凸缘上的四个孔，孔直径为3.8mm，冲头直径设为3.87mm。经过实际生产，单冲模的生产效率局限于最低生产效率的工序，第一工序在正常生产状态时效率最低，平均每小时生产350pcs，这个生产效率难以满足生产要求。由于第一、二工序成形后，工件外形发生变化，边缘的不确定性，使工件在第二、三工序的模具上定位也不确定，容易生产出费品，费品率达15%。四个工序，需要增加四个操作人员，人力成本大，人为因素的不确定性会增高费品率，还可能进一步降低生产效率。
2.2 工艺优化设计
为了提高生产效率和保证产品质量，对产品的生产工艺进行优化，采用级进模生产工艺替换单冲模生产工艺，改进的工序图如图3 所示。料带宽度102mm，步距93mm，材料利用率提高了3.2%。料带采用双边导正，导正孔直径5mm，保证了后序生产定位的准确性。图3 中第⑴、⑶工序使拉深毛坯料与料带隔离，且与料带保持连接，毛坯料直径89mm。图3 中第⑸工序为首次拉深，拉深高度22.5mm，凸模筒壁直段直径为52mm，凸模圆角半径为R5，拉深系数0.58，从表1 中可查知，此工序符保拉深要求。图3 中第⑺工序第二次拉深，拉深高度31.4mm， 凸模筒壁段直径37.9mm， 圆角半径为R4，拉深系数为0.73，符合拉深要求。图3中第⑼工序空步，为以后改善模具预留工位。图3 中第⑾、⑿工序为两序整形工序，整形高度都为29.5mm，凸模筒壁段直径37.9mm。图3中第⒁工序冲孔，冲五也圆孔。图3 中第⒂、⒃工序飞边，冲裁凸缘边缘。图3 中第⒄工序出产品，利用料带将产品推出模具，同时将料带切断。其余工序为空步工序，主要用于隔开工作工序，加强模板强度。
2.3 级进模具设计
图4 为新设计的级进模具总装图，模具总长1840mm, 宽470mm, 闭合高度541mm, 上脱料板生程为25mm，采用250 吨位的双曲柄冲床生产。生产前，料带在自动送料装置的控制下沿导料板和导料销的导料槽均匀地从左往右送，步距为93mm；开模时，导料销将料带托在模板上方35mm 处，保证顺利送料；第1 工位在料带两侧冲出两个直径5mm 的导正工艺孔，随后在32 个导正钉的精确定位下，逐工位的进行撕开、拉深、整形、冲孔和飞边等的工序冲压工作；切断后的工件在料带的推送下滑出模具。
模具中的下模板、上垫板、止档板和脱料板均采用Cr12 钢，热处理要求硬度达到HRC52，其余的模板和垫板采用A3 钢。拉深、整形的凸模和凹模的材质采用DC53，热处理要求硬度HRC60 ～ HRC62；冲孔冲头和冲孔镶件也采用DC53, 热处理要求硬度HRC60 ～ HRC62； 其余与料带或工件相接触的镶件用Cr12 钢。
2.4 改进后的级进模实际使用效果
通过试制与批量生产，采用级进模生产，生产率提高到平均每小时1800pcs，废品主要出现在调模阶段，废品率可控制在0.3% 以下，人员只需一人，人力成本明显下降，减少模具和人为的不确定因素，产品质量显著提高。模具实物和产品实物图如图5 所示。
3 结论
通过合理的排样设计、模具结构的优化设计，级进模生产工艺完全能满足压力控制器阀盖零件的生产要求，其特点如下：
（1）拉深零件在生产过程采用级进模具，材料利用率提高，且操作灵活自如;
（2） 级进拉深模具减少了人为因素的影响，及换模定位不准的影响，提高了产品质量的稳定性，同时大大提高生产效率。
（3）本文为类似拉深零件的生产工艺及模具设计提供理论与实践参考。
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参考文献:
[1] 王鹏驹, 成虹. 冲压模具设计师手册[M]. 北京：机械工业出版社,2009.
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[3] 崔柏伟, 邓卫国. 磁轭多工位级进模具设计[J]. 锻压技术,2013,39（6）:95-99.