張 巍 鄢 勇 劉仁兵

(①武昌工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢 430065；②武漢思凱精沖模具有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430205)

沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法[1]。板料沖壓是一種常見的沖壓技術(shù)，在汽車等工業(yè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用[2]。相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)加工方法，沖壓生產(chǎn)效率非常高、產(chǎn)品的尺寸精度高、材料利用率高，同時(shí)由于產(chǎn)品與模具具有“一模一樣”的特點(diǎn)，因此制件的互換性好；但是隨著模具行業(yè)迅速的發(fā)展，傳統(tǒng)的沖壓工藝已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，特別對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，對(duì)產(chǎn)品的成本控制、生產(chǎn)效率提高已經(jīng)成為沖壓件行業(yè)改革的重要因素之一[3]。

1 工藝分析

手剎基座工件如圖1所示，材料牌號(hào)為Q235,材料厚度t=3 mm,大批量生產(chǎn)。該工件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不對(duì)稱且有許多異形彎扭的結(jié)構(gòu)，既有凸出的懸臂又有異形孔；工件的最小孔直徑為8.05 mm≥1.3 t，最小孔邊距為9.91 mm≥1.5 t。根據(jù)上述分析，該工件非常適合沖壓加工的先決條件，同時(shí)滿足孔邊距條件，在下述方案制定時(shí)可以考慮復(fù)合模加工生產(chǎn)。

2 工藝方案的制定

盡管手剎基座工件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是僅有外形和內(nèi)孔的加工，因此利用落料和沖孔兩道工序可以完成生產(chǎn)。根據(jù)工件的工藝特點(diǎn)和工藝要求，設(shè)計(jì)的沖壓成型方案有以下3種:

方案1：先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模兩次完成生產(chǎn)。

方案2：沖孔-落料級(jí)進(jìn)模一副模具兩道工序完成生產(chǎn)。

方案3：落料-沖孔復(fù)合模一副模具一個(gè)工位完成生產(chǎn)。

方案1單工序模的模具結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，但是需要兩副模具，生產(chǎn)效率比較低。同時(shí)生產(chǎn)過程中誤差會(huì)兩次疊加，因此沖裁件質(zhì)量較差；方案2級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，同時(shí)兩道工序中會(huì)積累安裝定位誤差，因此沖裁件的質(zhì)量相對(duì)也不是很高；方案3復(fù)合模只需要設(shè)計(jì)一套模具，生產(chǎn)效率高，并且定位精度容易保證，沖裁件質(zhì)量很好，同時(shí)最小孔邊距為9.91 mm≥1.5 t，滿足最小孔邊距條件。詳細(xì)工藝方案對(duì)比如表1所示。

表1 沖壓工藝方案對(duì)比

經(jīng)過上述成型方案分析比較， 綜合工件的生產(chǎn)工藝、材料特點(diǎn)以及模具成本，選擇方案3。

3 排樣設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)資料[4]，計(jì)算出制件毛坯后，再計(jì)算搭邊寬度、料寬及步距等。根據(jù)毛坯尺寸大小查得模具的工件之間搭邊值[5]取a=3 mm，工件與側(cè)面搭邊值取a=4 mm；由此可計(jì)算得到條料的寬度B=155.12 mm。裁板誤差△=1 mm 。條料尺寸3 mm×155.12 mm×128 mm，每條條料可沖出工件10個(gè)。排樣如圖2所示：

4 模具設(shè)計(jì)及其工作過程

圖3所示為設(shè)計(jì)的落料沖孔復(fù)合模。該復(fù)合模采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)，主要由剛性推件裝置、卸料裝置、定位零件、落料凹模、3個(gè)凸模、墊板、模板等零件組成。其中落料凹模 4、沖孔凸模裝在上模， 凸凹模20裝在下模，卸料板除了實(shí)現(xiàn)卸除凸凹模周圍的制件的作用，還兼起凸凹模固定板的作用?？紤]到操作的便利性，模架選用滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠的四角導(dǎo)柱模架[6]。模具工作時(shí)， 壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)將剪切好的條料放在凸凹模20上，并通過導(dǎo)料銷26 定位；隨著壓力機(jī)滑塊的向下運(yùn)動(dòng)，凹模4與條料接觸，并與凸凹模共同作用緊緊地將坯料壓住，完成落料的工作；隨著壓力機(jī)滑塊的繼續(xù)下行，3個(gè)凸模與條料接觸，完成沖孔的工作；完成工件的加工，滑塊帶動(dòng)上模返程，此時(shí)包圍在凸凹模周圍的制件通過卸料板卸料，箍在凸模周圍的廢料通過上模的打料裝置去除廢料；上?；爻倘〕龉ぜ?，將剪切好的條料送進(jìn)，由擋料銷25控制步距，便可進(jìn)入下一次沖壓加工，完成一個(gè)工作循環(huán)。

5 結(jié)語

通過對(duì)某汽車手剎基座工件的工藝分析，考慮到生產(chǎn)效率及制造成本的基礎(chǔ)上，確定了合理的工藝方案；設(shè)計(jì)了落料沖孔復(fù)合模，完成了對(duì)該工件的成型加工；最后設(shè)計(jì)的模具經(jīng)過試模，小批量加工生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)、工藝要求，目前已批量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，極大程度上降低了工件生產(chǎn)成本，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)實(shí)際的模具設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

[1]楊關(guān)全.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012.

[2]少巖，齊寶軍.汽車覆蓋件沖壓成型過程中常見的缺陷分析[J].城市車輛，2009 (2):47-49.

[3]趙勇.杠桿機(jī)構(gòu)在連續(xù)拉深模中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2017(6)：176-178

[4]柯旭貴，張榮清.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[5]張正修.沖模實(shí)用典型結(jié)構(gòu)圖集[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[6]鄭暉，于利凱.汽車前底板沖壓工藝分析與拉深模設(shè)計(jì)[J].鍛壓技術(shù)，2009，34(3):103-105.