轴承端盖冲压工艺分析及冲压模具设计

轴承端盖冲压工艺分析及冲压模具设计
Summary：轴承端盖冲压工艺追求零件工艺参数计算的精准与设备选择的正确，它设计模具结构对零件伸拉过程中可能产生的拉裂现象进行分析，并提出相应技术解决措施。

本文中就分析了轴承端盖冲压工艺与冲压模具的设计技术要点，对主要零件的设计与与标准件选用、冲压设备的选择与校核进行了深度剖析。

Keys：轴承端盖；冲压工艺；冲压模具设计；标准件选用、冲压设备校核轴承端盖属于手扶拖拉机就中的重要零部件，它在装配后会直接外露表面，且对零件提出了诸多技术要求，例如表面划伤划痕要在0.15mm以内，且不允许出现任何拉裂、起皱、缺料等等缺陷问题。

一般来说轴承端盖的生产批量较大，每年产量超过10000件，所以针对它的冲压工艺与冲压模具设计必须做到技术娴熟、精细到位。

1.轴承端盖工件的基本工艺设计分析
图1轴承端盖工件的基本结构示意CAD图
如图1为待加工的轴承端盖工件，它的零件制作材料选择了硬度较高的08F钢，针对生产要求追求小批量，它的材料厚度一般设置为1.5mm左右，采用工件CAD图配合优质碳素结构钢进行制作，这其中所采用到的08F钢中含碳质量大约为0.07%~0.20%（低碳钢）。

轴承端盖的抗剪切强度一般控制在
220~320MPa之间，它的屈服点也能达到180MPa左右，整体看来材料的焊接性与塑性表现相当好，适合冲裁施工。

从零件外形看来，其对零件的冲压制造需要围绕3步工序完成，它分别包括了落料、拉深与切边，结合3种方案展开级进模加工。

在具体施工中，要基于每道工序展开1套模具配合3套模具施工，有效提升生产效率，保证工件精度到位，最大限度节约搬运半成品时间与财力投入。

在施工过程中要保证模具制作到位，有效降低制造成本，提高生产效率，全面优化工件精度，最后提出最适合开展的轴承端盖冲压模具设计施工方案如下[1]：
落料→拉深→切边→复合生产
2.轴承端盖工件的重要工艺设计分析
轴承端盖工件的重要工艺设计围绕多方面技术要点展开，下文简单谈3点。

1.工件拉深次数计算设计分析
对工件的拉深次数进行确定分析，合理化判断一次拉深设计，保确保功结合数据查表对首次拉深系数进行分析，分析拉深系数。

对课题拉深形状进行分析，构建锥形设计结构。

具体来讲，要在模具冲压过程中对凸模与凹模间隙进行分析，同时拉深锥形拉伸件部分。

2.工件排样设计与计算设计分析
针对工件的排样设计与计算设计分析主要遵循材料利用率优化原则，合理化保证冲压工件质量到位，实现冲压件针对纤维板料方向进行优化调整。

该过程中要考虑到模具整体结构相对简单，使用寿命较长，所以在操作过程中要保证工件排样设计优化，按照规定材料厚度进行分析，保证搭边工作间距被控制在1.8mm范围内。

换言之，要采用定位销进行定距，同时测量步距精度，估算步距公差。

另外，可采用定孔方法进行定距离优化，设计条料宽度与布距内材料利用率在合理范围内，并对计算结果进行对照分析，以求保证使用正确排料方式达到节省条料要求标准，因此说该轴承端盖工件要追求中小批量生产。

3.工件冲压力计算设计分析
对轴承端盖工件中落料拉深的复合模工艺力进行分析，分析其落料力具体数据内容，最后代入数据计算冲压力计算结果。

该过程中主要采用到了大量理论知识对拉深力进行计算，计算过程相对复杂。

在实际设计施工中可采用到经验计算算法，分别设置多个立足点，对拉深力的数值大小进行分析，保证拉深
件的危险断面断裂力计算到位。

同时在计算过程中运用到K指标来分析拉深力与工件断裂的大小比值结果，对拉深工件的基本形状与变形方式进行分析，了解其对K值所造成的具体影响。

一般来说，代入数据计算结果应该在50kN以内。

在具体的拉深施工过程中，需要对其压边力进行分析，避免出现褶皱作用。

在这里要适中设计压边力，最后计算压边力数值控制在10kN以内。

随后还要对轴承端盖的卸料力与顶件力进行分析计算。

最后要采用到切边模具，它主要用于计算冲压工艺力。

由于该工件结构相对简单，形状对称且受到切边模相似落料拉伸影响，所以要做到切边圆形对称到位，同时要深入分析其切边模压力中心受力情况，保证其受力与模具中心受力相互契合匹配[2]。

3.轴承端盖工件的主要标准件设计选用
轴承端盖的工匠主要标准件设计选用涉及多个方面，流入对凹凸模刃口尺寸的计算与设计分析、对拉深凸模的设计分析、对落料凹模的设计分析等等。

就以针对凹模的材料选用与设计分析为例，它所选用的是淬火硬度高达66HRC 的Cr12MoV,凹模本身采用到了螺钉固定结构，它直接与下模板配合，如此简化模具结构，也大量节省了材料使用成本，它在保证高度、方便设计使用顶料的过程中也满足了《冷冲压工艺与模具设计》相关技术要求。

此时要对凹模周边边界的厚度、壁厚等等进行计算分析，以求获得靠近凹模周边界限的标准尺寸。

在合理选择凹模设计尺寸后，要对标准模架进行选择，要保证模架的闭合高度被控制在180~220mm之间。

此处可参考我国模具设计大典中的相关参考内
容，主要对凹模的周边界限尺寸与模架的闭合高度进行分析，同时计算其卸料板、上下垫板尺寸，最终确定选用何种尺寸的模架。

4.轴承端盖工件的冲压设备校核应用
针对轴承端盖工件的冲压设备校核应用需要首先选择合适的压力机，具体来讲要结合模具闭合高度进行选择，分析模具外形尺寸与冲裁力，进而最终确定压力机型号。

这里就参考到F公称≥F总的计算公式，对模具外形大小进行分析。

然后要进行压力机的校核，该校核过程中对压力机的最大装模高度进行分析，一般可将其设置在250~350mm范围内，模具的闭合高度调节量则控制在
80~120mm范围内。

另外还要对落料的模具拉深与闭合高度进行计算分析，控制在200mm为最佳，再者要计算压力机工作台尺寸大约为600mm，前后尺寸控制在200mm左右。

结合上述指标可基本保证工作台面尺寸满足设计要求，同时设计选用压力机的滑块行程也可控制在70~100mm左右，基本满足了轴承端盖工件产品的基本拉深高度，满足技术要求，为轴承端盖工件冲压选择了正确的、技术功能对路的压力机[3]。

总结：
在轴承端盖工件引深过程中，需要采用到本文中所探讨的诸多技术内容，全方位提升工件本身的拉深性能能力，优化其表面质量，进而提高轴承端盖在冲压模具设计生产过程中的生产效率。

与此同时，它也能在一定程度上降低生产成本，保证轴承端盖工件的产品良品率被控制在100%以内，为工业生产取得较优质的经济效益与社会效益。

Reference：
[1]黎鑫泽,周聪,谢德芳.轴承端盖冲压工艺分析及冲压模具设计[J].南方农机,2020,51(7):93-95.
[2]山东华泰轴承制造有限公司.主轴轴承高可靠性复合密封结构及加工工艺:CN201310107271.2[P].2013-06-26.
[3]中山市盈科轴承制造有限公司.一种轴承双面防尘盖一次铆合工艺及模具:CN201210528686.2[P].2013-04-03.
-全文完-。