弹性阀座是
硬密封蝶阀的关键件，它涉及到该
蝶阀是否能达到零泄露、使用寿命长短等问题。为了使加工制造的金属硬密封蝶阀达到用户使用要求以及技术要求，最难解决的问题是弹性阀座加工制造工艺问题。因为其壁薄仅为1.5mm、材料为1Cr18Ni9Ti、形状复杂、尺寸精度高、表面粗糙度要求较高、加工成形困难等。为此，成为我集团关键项目之一，结合
模具设计实践研发组合式级进模制造弹性阀座。
一、模具结构设计
模具结构如图所示，模具上下模板采用钢板锻造而成。采用两导柱滑动导套模架，导柱、导套的间隙在0,002-0.005mm之间，导向精度可靠，运行平稳，耐磨损，冲出的工件精度高。压边圈、推料保护套、各凸凹模、翻边冲头等均采用耐磨损的模具钢Cr12MoV制作，淬火硬度HRC55-62。为了自动退料，模具采用弹性体和弹顶器结构，均采用弹性好的橡胶制成。
1、导正装置
模具采用1000kN高速冲床生产，而工件加工精度要求很高，所以模具采用导柱导套装置，并采用定位销定位。
2、凸模设计
成形凸模、冲孔凸模、翻孔凸模、翻边冲头、落料凸模可用车床和内外圆磨床来加工成形。各凸模和上下模板之间采用小间隙配合，而且采用H4/h3螺钉固定，同时考虑互换性及维修装拆容易要求。
3、凹模设计
成形凹模、冲孔凹模、翻孔凹模、落料凹模等采用车床、线切割、电火花来加工成形。其固定方式采用台阶式并选H4/h3小间隙配合，同时考虑维修方便，凸凹模是易损件，需要经常更换，因此选用与下模板采用螺钉固定或用上模板固定的方式。
4、卸料装置
考虑级进模卸料问题，设计了弹顶器和弹性体。两者均采用弹性较好的橡胶制成并有机地结合起来，完成级进模的卸料作用。
5、切外形凸凹间隙选择
该零件要求切断面应平直、光洁，无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷，尺寸保证在图纸规定公差范围内。除了切削刃非常重要以外，凸模外形尺寸精度也至关重要，零件的外形尺寸由凸模尺寸决定的，所以凸模外形尺寸应与零件外形尺寸相同，间隙应取在凹模上。凸凹模间隙的大小对零件剪切面质量、毛刺、凸凹模使用寿命都有很大影响，间隙过大，凸凹模寿命长，但毛刺也相应大而厚，难以去除。间隙过小，产生的毛刺虽然易去除，但切制件穹弯小，端面垂直，中间撕裂较深。因此要综合考虑，选择合理的冲裁间隙是设计的重点。
二、模具制造要点
（1）由于弹性阀座用料薄而且制件表面粗糙度要求较高，所以在设计时充分考虑退料问题。因此设计了弹顶器和弹性体，均采用弹性较好的橡胶原料，两者有机地结合完成退料作用。
（2）由于该级进模属于组合式的模具，为了简化该模具结构达到使用要求，因此将各种凸凹模设计成模块式，可进行组装工作。
三、工艺分析
弹性阀座如图2（以DN250mm蝶阀为例）所示，在加工制造工艺过程中需要保证孔
与外圆
的同轴度及孔
mm与端面的垂直度。
1、机械加工
弹性阀座如采用机械加工则毛坯为锻件。加工步骤为：粗车外圆→车内孔→精车外圆。
（1）粗车外圆时，用三爪夹工件内孔，端面找正，车端面及外圆
，留适当长度切断。
（2）车内孔时，用三爪夹工件外圆
，以E平面定位车内孔
及R，车端面和总长
。此工序使用成形车刀车R，成形车刀磨R时存在误差，造成工件R不圆。又由于振动，造成啃刀现象，表面粗糙度达不到要求。
（3）精车外圆时，用软爪夹内孔，精车端面和外圆
及R1.5mm。此工序使用专用软爪，夹紧时虽然较三爪变形量小，但仍不能保证孔
的同轴度。车弧R1.5mm时，车床转速不能高，以防工件振动，造成变形过大。
另外，机械加工工艺找正费时，锻件成本高，工序多，浪费材料。
2、冲压加工
为克服机械加工各种缺陷，采取了级进模冲压加工方法，其步骤为成形→冲孔→翻孔→翻边→落料。
（1）成形成形时，级进模靠临时挡料销做初始定位。该工序为预翻孔，其过程是当冲床滑块下行时，成形凸凹模将板料（厚1.5mm）压紧，弹顶器和压边圈起压边作用，以防止起皱。滑块下行到位，成形完成。滑块回程时，弹顶器和退料保护套将料退出。
（2）冲孔冲孔过程是将完成成形工序的条料套压入凸起的冲孔凹模内，滑块下行时将坯料压紧。滑块下行到位时，冲孔工序完成。滑块回到上位，退料保护套将坯料退出。
（3）翻孔翻孔过程是将冲完孔的坯料进入该工序。滑块下行时，翻孔凸模将自动找正。滑块下行到下位时，翻孔工序完成。滑块回程时，退料保护套和弹顶器同时工作，将坯料退出。
（4）翻边翻边过程是将翻孔后的坯料进入该工序。滑块下行时，带导向销的翻边凸模将自动找正进入坯料孔中。滑块下行到位时，翻边工序完成。滑块回程时，退料保护套将坯料推出。
（5）落料落料工序是将已翻边的坯料送入该工序。滑块下行时，落料凸凹模靠其本身的导套将坯料自动找正，当滑块下行到位时，落料工序完成。滑块回程时退料保护套将废条料退出。此时，级进模的个工序连续工作完成。
四、误差分析
该级进模设计时重点考虑孔
与外圆
的同轴度及孔fmm与端面的垂直度，因此重点分析同轴度和垂直度的影响因素。
孔
与端面垂直度的误差为：
δ垂=δ边+δ导+δ翻
式中：δ边—设计选定的翻边冲头垂直度误差，mm
δ边=0.04mm
δ导—导柱与导套配合误差（导柱与导套配合为
），mm
δ导=δ导孔+δ导轴
=0.022+0.015
=0.037mm
δ翻—翻边冲头与配合孔误差（冲头与配合孔配合为
），mm
δ翻=δ翻孔+δ翻轴=0.0032+0.023=0.055mm
因此，δ垂=0.04+0.037+0.055=0.132mm＜0.15mm
孔
与外圆
的同轴度误差为：
δ同=δ冲+δ导+δ翻
式中：δ冲—设计选定的翻边冲头内外圆同轴度误差，δ冲=0.025mm
因此，δ同=0.025+0.037+0.055=0.117mm＜0.15mm
由分析可知，冲压加工方法既能保证形位公差的要求，也能满足尺寸公差的要求，因此能保证弹性阀座的质量。
五、结论
由于该级进模设计和制造精度高，并且导向精度以及冲头与孔之间配合精度高，所以加工的产品精度高、互换性好、合格率达100%。同时，冲床滑块工作一次级进模的5个工序同时完成，所以生产效率高、便于实现自动化。冲压加工产品刚性好、强度高、少或无切削、降低了劳动强度。
参考文资料
冯炳荛．模具设计与制造简明手册（M）．上海：上海科学出版社，1985.
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机械设计手册联合编写组．机械设计手册（M）．北京：化学工业出版社，1989．
肖景容，姜奎华．冲压工艺学（M）．北京：机械工业出版社，1995．
