不锈钢进气管异形槽冲裁加工工艺

■浙江钱江摩托股份有限公司（温岭 317500）叶 鑫

1.零件结构

在摩托车制造领域的零件加工中，特别是对于大排量和越野型赛车消声器，因此类摩托车整体结构设计原因，考虑到装配方便，往往将筒体组件及排气管组件等采用分段式联接，其联接配合处的主要零件有排气管、进气管和接管等，这些零件结构中均存在3～4条均布的异形槽。现以其中一款典型的进气管为例（见图1），来分析此类零件的加工工艺。

2.结构分析

图1 零件结构

3.工艺分析及工艺流程

该零件的加工重点在于异形槽的加工。此时有两种工艺方案，可采用铣床加工，也可采用冲裁加工完成。考虑到以下几点，排除铣削加工而选择冲裁模进行冲槽加工。①该零件有4条均布槽，铣削加工需采用分度头夹具，装夹分度费时，且切削过程耗时长，生产效率低。②由于该零件的材质为不锈钢且壁薄，切削过程中产生的毛刺会很多且牢固，难以去除，造成零件表面不平整。③不锈钢粘附性强，切屑易附在刃口上。而不锈钢导热性差，但切削力大，造成切削温度高，刀具使用寿命短。故此零件批量生产采用铣削加工费时费力，成本偏高。

同时考虑到薄壁不锈钢管冲压过程中易变形，经过冲槽工序后，零件扩口端口面会略往内缩进。这样就造成石墨衬圈无法装入，而零件内径必须保证与石墨圈紧密配合，所以零件有扩喇叭口的结构要求，需要在冲压后增加一道整形扩口工序，达到零件内径加工精度要求。

具体工艺流程为：选用φ45mm×1.5mm的304不锈钢管材→切割下料→两端倒角→一端管端成型机扩口→扩口端使用悬臂式冲槽模冲第一个槽→旋转90°定位冲第二、三、四个槽（重复操作）→扩口端整形扩喇叭口→抛光。

4.模具设计

（1）管端成型机扩口模：扩口模采用Cr12MoV，热处理至58～60HRC。考虑不锈钢零件回弹，扩口模按零件内径尺寸要求放大0.1mm进行加工，尾端螺纹按管端成型机配作。将扩口模安装在管端成型机上，夹具采用φ45mm通用夹具。

（2）异形槽冲槽模的设计：考虑零件材料特性外形及尺寸要求，冲槽模采用悬臂式设计，模具装配结构如图2所示。

模具凹模、凸模材料采用Cr12MoV，刃口热处理至58～60HRC。其余材料可选用45钢。凸模刃口尺寸根据异形槽尺寸确定。凹模尺寸以凸模尺寸为基准配作，双边间隙取0.11mm。因为凸模刃口设计为斜刃，刃口尖角以R1.5mm代替。凹模下部加工异形卸料孔，卸料孔尺寸距刃口单边3mm即可。凹模尾部圆周方向割掉一部分，与凹模支座配作，防止凹模转动。此模具结构简单，适用于批量异形孔槽冲裁。

图2 悬臂式冲模结构

冲槽操作过程：拉开定位销，将扩口后管料套在凹模上，前端放置到位。凸模下行接触管料，冲出异形槽，继续下行超出卸料孔，废料落入管料内。将管料逆时针旋转90°，松开定位销，定位销插入异形槽内φ5mm圆孔处定位。凸模下行，重复以上步骤，冲出4个异形槽。取出制件，倒出废料，冲槽过程完毕，待制下一道工序。

（3）整形扩口模设计：整形扩口设备选用带下顶缸的油压机。模具分上、下模两部分。上模固定凸模，下模固定凹模，并配有顶料杆用以退料。

5.结语

实践表明，该进气管制造工艺流程简便、工作效率高，模具结构简单，安装维护方便，制造成本低廉，而且成品制件在外观及精度上均满足使用要求，目前已应用于大批量生产。

专家点评

该文所述进气管制造工艺适用于摩托车零件的大批量生产。异形槽冲裁模具结构简单、安装维护方便，相对于铣削加工具有明显的优势。作者抓住了不锈钢薄壁零件的加工特点，在工艺流程和模具设计中大胆创新，以冲压和整形工序代替传统的切削加工，既降低了制造成本，又满足了使用要求。