摘 要：通过对支撑管零件冲孔工艺进行了分析，介绍了各种加工工艺的特点。根据该零件特点，提出了采用有凹模冲孔加工，并介绍了模具结构及工作过程。
1 零件分析
支撑管是某产品的重要零件，如图1所示。材料为45钢，规格为40×3mm的无缝管，筒壁上有一个5.60+0.0075mm的孔，精度要求较高且壁厚较厚，零件表面不允许有很小的凹坑和塌陷等缺陷存在。零件生产批量较大，为年产2万件。
2 成形件工艺分析
（1）钻孔加工。
采用钻孔加工，尽管能保证孔的尺寸精度，但生产效率低。由于该零件生产批量较大，无法满足大批量生产的要求。
（2）无凹模冲孔加工。
采用无凹模冲孔加工，尽管生产效率较高，零件的尺寸精度也能保证，但管壁上存在着的凹坑和塌陷等缺陷，而且零件壁厚较厚，凸模直径较小，凸模很容易被折断。
（3）有凹模冲孔加工。
采用有凹模冲孔加工，不但生产效率较高，而且零件的尺寸精度也能保证。零件壁厚较厚，凸模直径较小，凸模很容易被折断，在模具设计时，必须考虑使用凸模保护装置。
通过以上分析，由于φ5.600+0.075的孔距离零件端面较近，只有20mm，故采用有凹模冲孔加工。
3 工艺计算
3.1 模具工作部分尺寸计算
（1）凸凹模冲裁间隙。
凸凹模冲裁间隙一般按下式计算：
Z=Kt
式中
Z——凸凹模冲裁间隙，mm
K——系数，对于45钢，K=0.08
t——材料厚度，mm
将以上数值代入得，凸凹模冲裁间隙Z=0.24mm。
（2）模具工作部分尺寸计算。
冲孔凸模尺寸：
冲孔凹模尺寸：
3.2 冲裁力计算
（1）冲裁力计算。
冲裁力按下式计算：
式中
P——冲裁力，N
d——冲孔直径，mm
t——材料厚度，mm
τ——材料的抗剪强度（MPa）。查资料，对于45钢，τ=549MPa
将以上数值代入得：
（2）推件力计算。
推件力按下式计算：
P1=nK1P
式中
P1——推件力，N
P——冲裁力，N
n——同时梗塞在凹模内的废料数，n=h/t
t——材料厚度（mm）
h——圆柱形凹模型腔高度（mm）
K1——推件力系数，查资料，推件力系数K1=0.045
将以上数值代入得：
P1=4 x 0..045 x 37649=6776.8N=6.77kN
总作用力：
F1=P+P1=37.6+6.77kN
故选用JB23-63压力机。
4 模具结构及工作过程
4.1 模具结构
根据零件结构，设计冲孔模具如图2所示。
4.2 模具工作过程
将模具置于压力机工作台上，将待冲孔的工件套在芯轴14上，并使工件端面顶紧芯轴14上的定位部分，同时工件通过作用在挡块16上的弹力，使工件内表面最高点与芯轴14紧密接触。压力机滑块向下运动，模具的上模部分随之向下运动，凸模6开始接触工件，随着上模部分继续向下运动，凸模6与凹模4共同作用，完成冲孔工作。上模部分回程，工件上从凸模6上卸下，当上模部分向上运动到极限位置后，将工件从芯轴14上卸下，完成一个工作循环。
5 模具设计
5.1 凹模设计
为了保证冲裁力均匀，凹模端面必须与工件的内表面充分接触，故将凹模端面设计成圆弧形。凹模如图3所示。
凹模材料的选用Cr12MoV制造，热处理硬度58～62HRC。
凹模与芯轴按H7/m6配合，采用该结构不仅简化了凹模加工工序，而且节省了冷作模具材料，同时，也方便了凹模维修。
尺寸34±0.095mm，由凹模与芯轴装配后一起磨削加工来保证。
5.2凸模设计
由于冲孔直径较小，必须对冲孔凸模进行压应力和弯曲应力校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。经校核，凸模自由长度超过允许最大自由长度，必须采取对冲孔凸模增加保护装置的措施。冲孔凸模保护套常用的有两种：扇形槽式凸模保护套、简易凸模保护套。扇形槽式凸模保护套虽然能较好地保护冲小孔，但凸模结构复杂，加工要求高。简易凸模保护套具有结构简单，加工简单、方便。根据以上分析，决定选用带简易凸模保护套的冲小孔模具。凸模如图4所示，保护套如图5所示。
凸模和保护套选用Cr12MoV制造，凸模热处理硬度60～64HRC；保护套热处理硬度55～58HRC。
5.3 芯轴的设计
芯轴是模具的重要零件之一，在工作过程中，它承受偏心载荷的作用。为保证冲孔工作的顺利进行，必须保证芯轴具有一定的刚度，故芯轴选用40Cr材料制造，调质处理240～280HB。为保证定位部分具有较高的耐磨性，定位部分须进行高频表面淬火，淬火50～55HRC。芯轴如图6所示。
6 结束语
采用上述模具，生产出的支撑管，完全满足产品图的要求，生产效率高，冲孔凸模使用寿命较高，零件的生产成本低，取得了较好的经济效益和社会效益。