基于拖拉机网眼板冲孔工艺的研究

姚文博，朱俊，孔建平，谭忠君

（一拖（洛阳）福莱格车身有限公司，河南洛阳，471004）

摘要：用于拖拉机发动机散热的网眼板在生产中容易出现凸模集中、基板形变等问题。鉴于此，本文从网眼板的冲孔工艺理论和生产实验两方面进行了研究，研究表明：网眼板基板应选用鞍钢ST12；凸模的结构应选用斜刃口形式；网眼板应采用等边三角形排列冲孔。

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关键词：网眼板；冲孔；网眼冲孔

1 引言

近年来，随着拖拉机马力段的不断上升、发动机功率的不断增加，发动机散热问题越来越受到拖拉机行业的重视，而用于散热的网眼板更是研究之重点。

拖拉机网眼板不同于一般冲孔零件，是指在原材料上通过特殊的冲孔工艺，生产出有一定规律且密集排布的网孔。正式由于网眼板的孔径小、排布密集，在实际生产中，很容易会造成凸模集中，基板形变，凸模磨损快，网孔产生毛刺等问题。鉴于此，本文从网眼板的冲孔工艺理论和生产实验两个方面进行了研究。

2 网眼板冲孔工艺理论研究

网眼板冲孔是指凸模从接触材料到材料被一分为二的过程，它分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段，如图1所示：

冲孔过程中基板的受力分析如图2所示：

凸模下行与板面接触时，材料受到凸、凹模端面的压力和的作用，使作用力点间的材料产生剪切变形。由于凸模、凹模间有间隙存在， p F 和d F 不在同一直线上，所以材料受有弯矩M ，进而使材料翘曲（穹弯）。材料向凸模侧面靠近，凸模端面下的材料被迫压进凹模，材料受到模具横向侧压力1F 和2 F的作用，再加上受到模具端面和侧面摩擦力1μF 和2 μF 作用，产生横向挤压变形[1]。

由此可知，基板在冲压过程中受到垂直方向压力、切力、横向挤压力、弯矩和拉力的作用下，不但产生剪切变形，而且还产生弯曲、拉伸、挤压等附加变形。因此，在排布过程中要避免凸模集中，尽量局部增大凸模间距，降低冲孔过程中基板变形。

3 网眼板生产实验研究

本文在生产实验中从基板材质选择、凸模结构、网孔的排布方式、凸模排布方式和冲孔方向几个方面对网眼板的冲孔工艺进行了研究。

3.1 基板材质选择

基板材质选择的优劣对网眼板的影响很大，本文从材料的用途、化学成分、力学性能三个方面对宝钢生产的DC01、DC03、DC04、DC05、DC06材料和鞍钢生产的ST12、ST13、ST14、ST15、ST16材料进行了对比研究。

3.1.1用途

依据材料的含碳量和拉延性能，以上材料可分为以下几类，如表1所示：

依据钢材的用途和网眼板冲孔、成型的特殊要求，选取冲压用等级的钢材即DC03、ST13级别的钢材。

3.1.2化学成分

冲孔对基板的刚性有一定的要求，刚性越好越有利用冲孔，由此应选取含碳量高的钢材。鞍钢ST12-ST16和宝钢DC01-DC06的化学成品对比图如图3～图4所示。

根据图3、图4所示，应选取DC01、ST12级别的钢材。

3.1.3力学性能

鞍钢材料和宝钢材料的抗拉强度和屈服强度如表2～表3所示，断面伸长率如图5～图6所示。

依据抗拉强度、屈服强度和断面伸长率，结合冲压成型工序，应当选取抗拉强度、屈服强度较低、断后伸长率较高的钢材，故选取DC04、ST14级别的钢材。综上所述，从ST12到ST14、DC01到DC04，板材的含碳量逐渐降低、屈服强度和抗拉强度逐渐降低，但是断后伸长率是逐渐增加，这说明随着牌号等级的提高，板材的拉延性能逐渐提高，但是强度降低。虽然DC04、ST14适用于后期的冲压成型，但是在前期冲孔过程中由于凸模磨损速度过快，极容易产生毛刺，不利于最终成品外观质量的提升，同时结合经济因素，最终选用鞍钢ST12为最终的基板材质。这样既便于前期冲孔，又便于后期成型通过改进成型方式，降低废品率。

3.2 凸模结构

不论冲床加工技术如何提升、冲床机械及模具如何高精度化，在冲孔过程中，屑料上移和网孔“冲不透”问题永远存在，本文针对这些问题对凸模的结构进行了研究。

3.2.1屑料上移

在冲孔过程中，屑料因油的粘附力、瞬时真空等原因极易吸附于凸模的底部，根据实际生产经验，对凸模的结构进行以下改进，可减少凸模对废料的吸附。1>斜刃口凸模：将凸模刃口加工成斜面，冲裁时，刃口一端先接触材料，随着凸模的深入将材料切断，废料与凸模不易形成真空，可防止废料上移，同时由于切口为斜面，在冲孔过程中切口的冲裁力能够得到最大的利用，便于冲孔，如图7所示。