阀板冲压工艺分析与模具设计探讨

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摘 要：随着社会竟争的日益激烈，各大企业为了创造更多的效益，获得更大的市场，纷纷对自身的结构模式进行了改革创新。在一些实业制造企业中，对产品的生产加工制造的方法与技术也进行了相应的改造，以广州大津电器制造有限公司为例，就对旗下空调压缩机的零部件产品阀板等的加工制造就进行了相应的研究，以便设计出更优化的工艺以节省成本。本文主要分析探讨的就是广州大津电器制造有限公司旗下空调压缩机的零部件阀板的冲压工艺和模具设计。

关键词：阀板；冲压工艺；模具设计；零件设计

在空调压缩机中，气阀是其中非常重要的零部件之一，而气阀主要是由吸排气阀板与阀板共同组成。首先将排气阀板安装在阀板的凸台上，而将阀板的凸缘安装在阀板的凹槽上，这样就可以促使压缩机在吸气与排气的过程中，吸排气阀板能有效地进行咬合或松开[1]，以保证压缩机的正常工作。但是由于压缩机对零部件有极高的特殊要求，以现有普通的制造工艺来说是很难实现这一目标。因此本文通过分析阀板零部件的外形加工工艺，以便设计出更合理的工艺制造过程和阀板的制造模具，最终达到满足压缩机的正常工作需求和市场需求的目的。

一.阀板冲压工艺分析

正常情况下，阀板零部件的外形图如下图1所示，其前端上表面需成形两个凸台，以便与阀板相配合，因此对尺寸精度和表面粗糙度的要求较高，而对于阀板来说其工艺难点主要就在凸台上，只有其工作面的表面粗糙度以及条料磨到相应程度之后才能保证阀板在普冲后抛光的相应要求。

通过对阀板零部件的结构和使用要求进行分析，其成形工艺主要有三种：第一种就是先冲孔，然后镦挤，最后再落料，第二种就是先镦挤，然后进行冲孔，最后再落料，第三种就是先冲孔与镦挤一起进行，然后再进行落料。经过多次的试验后发现，利用第一种工艺方法成形的阀板零部件的排气孔比产品的设计要求要小，既使预冲孔尺寸达到极限也满足不了产品的实际要求。主要是因为预冲孔与镦挤凸模之间的导向部分存在一定的空间间隙，而镦挤时材料会往阻力最小的方向进行移动，同样的在镦挤完后材料又会进行回流，在这种情况下很难有效保证阀板预冲孔的尺寸要求。而利用第二种工艺方法成形的阀板凸台，其高度满足不了相应的标准要求。主要是因为材料在受到挤压时出现的加工硬化现象很严重，从而就会使材料的塑性流动受阻，虽然也阻止了变形情况的发生，但却很难保证阀板凸台与孔的位置精度。最后经过反复试验，采用第三种工艺方法加工成形的阀板零部件，其相应条件都符合标准要求，而且由于在前面工序进行同步剪挤精冲，导致材料的塑性流动能力得到了增强，相应了也提高了材料的变形能力[2]。

以某阀板成形工艺为例，计算镦挤凸台和凹槽所需要的挤压力大约为80kN，而冲孔的剪切力大约为50kN，落料工序的剪切力大约为220kN，总共计算下来，需要的总冲压力为350kN左右，然后再结合模具的结构，冲压力以及其他相关设备等各种因素，决定选用J23-63型号的曲柄压力机[2]。

二.阀板模具设计分析

根据上文的分析，阀板零部件的成形工艺采用镦挤与冲孔的复合工艺为最佳，不仅冲压出来的孔精准度高，符合其实际要求，而且还增强了材料的塑性流动能力和变形能力。而对于一个正常阀板零部件来说，其冲压工序只需要一副连续复合模即可完成成形工艺，因此其中的镦挤与冲孔的复合工艺就是阀板模具成形的关健所在。

如下图2所示，为阀板模具的结构图。从图上可以看出，由于阀板零部件的凸台高度要高于反面孔的深度，因此阀板零部件需要从凹模处向上顶出，所以要在模具下部位置设计一个顶出结构，具体设计方法为：首先在垫板上进行开孔，然后在孔内放置橡胶21，然后在橡胶21上再分别加一块小垫块16和顶件15，由此共同组成一个顶出装置结构[3]。

通过对阀板模具的分析，如上图2所示，可以看出模具的上部分主要由镦挤冲孔凸模7和落料凸模共同组成，而模具的下部分则主要由凹模13和顶件块15共同组成。以某正常无弯曲的阀板冲压工艺为例，首先需要确定出送料步距大约为28mm左右，前后误差不超过0.2mm，也就是落料凹模与镦挤凹模之间的中心距离大约为25.5mm，然后在反顶器上设计出两个定位钉19，其目的就是保证送料的方便。其次就是在凹模上设计出导料板12，同时还要加设小导柱20，以确定出阀板零部件成形时的位置精度，保证成形位置不会出现偏差。在条料送入到模具当中时，其工作部位镦挤冲孔凸模就会将条料进行相应推挤，一直到镦挤到规定尺寸要求为止，然后条料继续往前进行推送，再过一个步距就进入到落料工序，这时落料凸模就会往下落废料，同时顶件器也在工作，然后在顶件器与橡胶的双重作用下，成形后的完整阀板零部件就会被顶出。在这个过程中，条料在进入到镦挤工序时落料工序必须已经完成，否则就无法进行下一个工序[4]。

三.阀板模具的关健零件设计

通过上述阀板模具设计分析，可以看出阀板零部件的凸起小凸台的外形尺寸要求，完全是由镦挤冲孔凸模的尺寸来决定的，因此在设计阀板模具时就要考虑到材料的流动受阻性等自然因素，对此可以适当地对镦挤冲孔凸模的刃口尺寸和加工精度进行调整设计。

首先阀板模具在第一道工序完成后为了达到相应尺寸要求，对于镦挤冲孔凸模的工作部分的尺寸要求，应取其尺寸公差的最大值为标准进行设计。而且为了保证冲孔的粗糙度，在进行镦挤冲孔前将其加工成球面，使凹模成形部位与其形成有效配合，留出相应的单面间隙距。其次在落料凸模与凹模的对应部位进行配合工作时，需同样预留单面间隙距离。对此需要首先用线切割割出最大外形尺寸和两个退位孔，然后把阀板零部件旋转九十度，将沿着阀板零部件周围的剩余材料全部割掉，即可得到一个挂台。在工序进行过程中，需要注意的是落料凸模高度的设计必须要比镦挤冲孔凸模的高度要高2mm左右。而凹模的落料部位以及成形部位的孔可采用线切割方法进行切割成形，而落料部位的具体尺寸则由实际零件设计图来决定。同时凸模以及凹模的材料可选用Cr12MoV， 这种材料经热处理后变形小，淬硬性好， 同时还具有极强的耐磨性以及良好的工艺性，这种材料制造的阀板模具有很高的使用寿命[5]。

结束语

综上所述，本文以广州大津电器制有限公司旗下空调压缩机的零部件阀板的制造工艺为例，具体分析探讨阀板的冲压工艺和模具设计，首先分析阀板的三种冲压工艺，经过比较得出采用第三种工艺方法，即镦挤与冲孔结合的复合工艺为最佳，其次分析了阀板的模具设计，以某正常无弯曲的阀板冲压工艺为例，分析了阀板模具的设计工序，最后分析阀板模具关健零件的设计，主要包括镦挤冲孔凸模的刃口尺寸调整设计，凹模成形部位的小凸_的设计以及落料凸模的高度设计和模具材料的选择等，希望本文的分析探讨对我国其他空调压缩机零部件制造厂家的阀板生产制造能起到相应的帮助作用。

参考文献：

[1]柯欣， 罗毅， 汤建云. 阀板冲压工艺分析与模具设计[J]. 模具工业， 2006， 32（3）：32-35.

[2]俞冠正. 浅谈黄铜阀体冲压工艺与模具的发展[J]. 建筑工程技术与设计， 2015（12）.

[3]王炳华. 一种矩形浮阀连续冲压模具及冲压工艺：， CN103909157A[P]. 2014.

[4]孙颖迪，陈秋荣，张娅.操纵杆冲压工艺分析与模具设计[J].现代制造工程，2015，08：118-121.

[5]陈牡丹， 徐永平. 支架冲压工艺分析与模具设计[J]. 模具工业， 2014（6）：39-40.