楊國軍

摘要：設(shè)計(jì)制作新結(jié)構(gòu)HJ125-22橫管V沖弧口模具，解決生產(chǎn)當(dāng)中的拉刀問題，以及兩端弧口錯位的問題，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：HJ125-22橫管V；沖床；模具零件；模具結(jié)構(gòu)

1.引言

HJ125-22橫管V是HJ125-22車架橫管V總成上的一個管件，原料是焊管。這個零件在我們公司的生產(chǎn)工藝上是這樣安排的：首先是從鋼鐵公司（上海寶鋼）采購鋼卷，然后將鋼卷在我司的分條機(jī)上進(jìn)行分條。就是把一卷鋼料分成一片一片的鋼帶，按照鋼帶的寬度，一卷鋼卷可以分成若干鋼帶。其后，把鋼帶吊裝到開卷機(jī)上，通過開卷機(jī)將一片一片的鋼帶送到制管機(jī)里。鋼帶在制管機(jī)里通過十幾道軋輥，進(jìn)行卷邊、成型、焊接、刨焊絲，再進(jìn)行定徑整形，一條條的焊管就這樣生產(chǎn)出來。然后將焊開在沖床上進(jìn)行下料，HJ125-22橫管V的開料長度是210，這樣HJ125-22橫管V的毛坯就生產(chǎn)出來。由于HJ125-22橫管V的兩端頭的弧口與豎直方向呈2度角度，兩端的弧口中心線呈“八”字，所以在模具上沖弧口的時(shí)候，先沖一邊端頭，然后再以沖過的弧口作定位，防止弧口偏扭，再沖另一端頭弧口。

2.產(chǎn)品分析

2014年元月份我司開發(fā)HJ125-22車架組焊件，HJ125-22橫管V總成是其中的一個組焊件。HJ125-22橫管V總成由5個零件組成：HJ125-22橫管Ⅴ、HJ125-22發(fā)動機(jī)安裝板、HJ125-22空濾器支承板Ⅲ組成、HJ125-22整流器安裝板組成線，HJ125-22橫管Ⅴ是其中的管件，尺寸見下圖（圖2-1）：

這個零件的的直徑是φ22的鋼管，它的壁厚是2。兩端都要切弧口，它的弧口直徑是φ25.5-φ26，兩端弧口與管件中心的交點(diǎn)尺寸是216.3-217.3，弧口與豎直方向的夾角是2度。也就時(shí)說，沖切兩端弧口時(shí)，要求沖刀與管件要呈一定的角度，不能采用常規(guī)的90度角度，從側(cè)面來看要必須是88度的角度。由于沖刀要在豎直方向隨著沖床運(yùn)動，所以管件的擺放只能前低后翹。

3.存在的質(zhì)量的問題

在生產(chǎn)過程中，這個產(chǎn)品合格率92%，我們發(fā)現(xiàn)這個產(chǎn)品容易發(fā)兩種不良情況：

1.弧口與管件表面磕傷；

2.兩端弧口扭偏。

4.原因分析

針對這個產(chǎn)品常出現(xiàn)的問題，我找了3個人成立QC小組。我們小組成員集

中在一起，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，集思廣益分析原因。我們從村料、模具、人員、三個方面分析這個問題。我們找到了4個末端原因：材料不合格、模具拉刀、員工對不準(zhǔn)弧口、新員工操作。

5.確定主要要因

5.1 材料不合格

HJ125-22橫管V的材料是Q195，它是碳素結(jié)構(gòu)鋼。這種碳素結(jié)構(gòu)鋼在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)量大，成本相比較低，并且它里面所含的雜質(zhì)也相對多一些，具有一定的力學(xué)性能，一般在熱思狀態(tài)下供應(yīng)。它適用于一般結(jié)構(gòu)鋼和工程用的熱軋鋼板、熱軋鋼帶、熱軋型鋼、熱軋棒鋼。所以它可以供焊接、鉚接以入螺栓結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，廣泛地應(yīng)用于橋梁、船舶、建筑工程中，制作各種靜負(fù)荷的金屬結(jié)構(gòu)件、不需要熱處理的一般機(jī)械零件和普通焊接件，是一種用途非常廣泛的工程用鋼。用Q195制作焊管之后，它由平板變成一個力學(xué)性能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋼管，在對其沖切時(shí)，它的沖切弧口上部會呈現(xiàn)凹陷的狀態(tài)。

經(jīng)過檢測，我司的材料厚度是1.95-2.02，屈服點(diǎn)為200-210，抗位強(qiáng)度為350-380，伸長率為35-37。進(jìn)行化學(xué)分析，C含量0.7-0.8，Mn含量0.3-0.4，Si含量0.22-0.25，S含量0.2-0.3，P含量0.025-0.35。以上的數(shù)據(jù)表明，我們用的材料是沒有問題的。所以，材料不合格非要因。

5.2 模具拉刀

我們在開發(fā)HJ125-22組焊件時(shí)，對開沖管件的弧口模具進(jìn)行發(fā)外制作，也就是說我們公司自己不制作，讓外邊的模具商制作。由于當(dāng)時(shí)開發(fā)時(shí)間短，我們就采用了模具商的方案。

這套模具典型的特點(diǎn)是有兩個工位，先沖一邊的弧口，再沖另一邊的弧口。上模有兩個沖刀，沖刀前后都開刃口，下模也有兩個凹模。所沖的管件在模具上擺放，與水平面存在2度的夾角，也就是說管件不是水平放置的，它是左邊低右邊高。下模的放料槽上裝有活動的壓板，當(dāng)管件放入其中時(shí)，用用旋轉(zhuǎn)壓板壓住管件，防止管件在沖弧口時(shí)，由于沖刀與產(chǎn)品之間的摩擦，把管件從凹模帶出來。這套模具的外形尺寸是350*325*240，閉模高度是220，我司的25T沖床的閉模120-260，所以把它安裝在25T沖床上是合適的。

在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)這套模具存在以下問題：

1.拉刀。員工操作時(shí)，把管件放入下模，然后旋轉(zhuǎn)壓板壓住管件，然后開機(jī)沖弧口。在模具打開的那一瞬間，由于沖刀與管件端面存在摩擦，把管件會往上帶。管件再通過自身的杠桿長度傳導(dǎo)到壓板上，就這樣持續(xù)不停地撞擊壓板，導(dǎo)致壓板與管件之間的間隙越來越大。經(jīng)過500件沖壓后，壓板就造成了一個失效的狀態(tài)。這樣，管件就不時(shí)地沖刀往上拉，從而造成壓板磕傷管件。

所以，模具拉刀是要因。

5.3 員工對不準(zhǔn)弧口

由于沖弧口時(shí)，是員工手動操作，把第一次沖的弧口貼住定位塊，再沖第二個弧口（見圖5-2）。所謂“常在河邊走，難免不濕鞋”，時(shí)間久了，難免會出現(xiàn)對不到弧口的情況，如果弧口與定位塊不貼合，就會造成第一個弧口與第二個弧口扭偏?；】谂て?，管件只好報(bào)廢。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，不合格率不低于百分之5。所以，員工對不準(zhǔn)弧口也是要因。

5.4 新員工操作

HJ125-22橫管V沖弧口工序，有3個人做這道工序，他們是陳海燕、陸文康、王興保。我們對這三個人的資料進(jìn)行調(diào)查，見表5-1

我們發(fā)現(xiàn)他們都是進(jìn)廠6個月以上的老員工。所以，新員工操作非要因。

6.制定對策計(jì)劃

我們針對“模具拉刀、員工對不準(zhǔn)弧口”兩個末端原因，提出了用設(shè)計(jì)制作

新結(jié)構(gòu)的模具這個方案。見表6-1

7.按對策實(shí)施

7.1 設(shè)計(jì)模具

首先，我們對這個產(chǎn)品進(jìn)行工藝分析。在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝分析時(shí)，這個這

品是一個管件，它的圓周是一個封閉結(jié)構(gòu)，在對它進(jìn)行沖裁時(shí)，不能按平板件沖壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的沖刀必須是一個錐形的結(jié)構(gòu)，沖刀的中間凸起，先對管件的高點(diǎn)進(jìn)行剖開式?jīng)_切，然后逐步擴(kuò)散到下面進(jìn)行整個管件的沖切。

其次，對沖裁件的精度和斷面粗糙度進(jìn)行分析。我們發(fā)這個零件的兩端弧

口的中心距特別重要，因?yàn)閮啥说幕】谑桥c車架左右側(cè)管相焊接的位置，如果保證的不好，尺寸過大或過小，勢必對后面的焊接造成影響，大了不能進(jìn)行焊接，小了焊接間隙大。所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具的兩個切口尺寸我們按照±0.05進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2015年3月2日，我設(shè)計(jì)出新結(jié)構(gòu)HJ125-22橫管V沖弧口模具。這套模具的特點(diǎn)是無導(dǎo)柱導(dǎo)套，兩個沖刀裝在兩側(cè)的滑塊上，在橡膠的彈力和拉簧的拉力作用下，隨著上模具向上開模而自動復(fù)位。

模具操作的情況是這樣的。模具裝在40T沖床上，首先把管件用安全手放入模具內(nèi)，然后沖床滑塊下行，沖床滑塊壓著上模，模具兩側(cè)的滑塊隨著上模在固定座上活動。此時(shí)，壓料桿先壓住管件，沖刀模具滑塊的導(dǎo)向下對管件的兩端同時(shí)沖弧口，沖切完成。緊接著，沖床滑塊向上復(fù)位，滑塊相橡膠的彈力作用下，帶著沖刀從管件和下?？變?nèi)拔出。上模到到最高位置，滑塊被橡膠作用到末端時(shí)，拉簧繼續(xù)接力，把兩個滑塊接到最高位置。然后操作工用安全手把管件從下模內(nèi)取出，模具開啟動作完成。模具閉合及開啟見圖7-2，圖7-3。

7.2 模具制作

2015年3月5日我們開始采購模具原材料，材料清單見下表：

由于零件的內(nèi)個關(guān)鍵件的熱處理較為重要，它們影響模具的壽命，分別是：上模板、滑塊壓板A、滑塊壓板B、壓料桿、下模、滑塊。由于我司沒有熱處理設(shè)備，所以我們發(fā)外安排此工藝。我們要求廠商用正常淬火+低溫回火（一次硬化法）的工藝。熱處理后的組織為回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏休。具有高硬度（大于60HRC）、高溫耐磨性和一定的韌性。廣泛用于碳素工具鋼、低合金工具鋼、冷作模具鋼等制造低速切削的刃具、冷作模具和量具。由于冷作模具要求組織穩(wěn)定性高，以保證高的尺寸精度，故通常淬火后進(jìn)行冰冷處理，以降低殘余的奧氏體的含量。而且在磨削后常進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使馬氏體趨于穩(wěn)定，進(jìn)一步降低內(nèi)應(yīng)力。

經(jīng)過20天的努力，模具于2015年3月25日完成。

8.效果檢查

2015年7月10日，我們對4月、5月、6月三個月的HJ125-22橫管V沖弧口的生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查，見下表：

HJ125-22橫管V沖弧口的合格率三個月平均值99.49%，原來的合格率是92%，

超過了目標(biāo)值，我們的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了。

9.結(jié)束語

針對HJ125-22橫管V沖弧口不良，經(jīng)過分析驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)了主要是工裝模具問題造成的。原來的模具是兩次沖弧口，先沖一端再沖另一端，容易造成兩端弧口扭偏。我們把模具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，兩端的弧口一次沖切，保證了弧口中心平面度，產(chǎn)品的合格率由92%提高到99.49%。今后，我們還準(zhǔn)備把這個經(jīng)驗(yàn)用到我司同類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，也采用此類模具結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]楊玉英，崔令江.實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

（作者單位：江門市蓬江區(qū)榮盛實(shí)業(yè)有限公司）