馮 勇

(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，重慶 渝北 401120)

鋁輪鑲塊是汽車鋁合金輪轂制造中的一個重要零件．圖1所示的鋁輪鑲塊是一個板材翻邊零件，零件上有一個半徑為138 mm圓弧邊，圓弧邊的高度為30 mm，圓弧邊的背面有兩個支腳，兩支腳與圓弧邊的結(jié)合處均有一條深1．5 mm的三角槽．鋁輪鑲塊的生產(chǎn)工藝一般有以下幾種：

圖1 鋁輪鑲塊零件圖

1)單工序模具成形工藝．采用落料、沖孔、壓槽后成形的方法加工鋁輪鑲塊．該工藝的模具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但工序分散、生產(chǎn)周期較長．

2)多工位級進(jìn)模成形工藝．該工藝生產(chǎn)效率高，但模具精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，而且模具設(shè)計制造周期較長．

3)簡單復(fù)合模成形工藝．采用先沖孔、落料再壓槽、成形的方法加工鋁輪鑲塊．該工藝的模具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，既克服了單工序模具成形工藝工序分散、生產(chǎn)周期較長的缺點，又解決了多工位級進(jìn)模成形工藝模具精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題．鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模就是壓槽、成形工序所用的簡單復(fù)合模具．

1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

在激烈的市場競爭環(huán)境下，用相對簡單的模具結(jié)構(gòu)，相對低廉的模具制造成本，制造出相同精度要求的沖壓零件，已經(jīng)成為主要從事沖壓加工的企業(yè)提高自身市場競爭力的有力手段．鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模，就是本著模具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉的原則，設(shè)計的一種簡易復(fù)合模具．如圖2所示，該復(fù)合模的上模部分由自帶模柄的上模座9、圓柱銷8和加工有壓槽齒尖的凸模7組成，下模部分由下模座1、用螺釘3固定在下模座1上的凹模5、設(shè)置在凹模5型腔孔內(nèi)的校形墊塊4、用螺釘11固定在凹模5上的定位板11、設(shè)置在下模座中孔內(nèi)的用于傳遞氣墊壓力的氣墊頂桿2組成．該復(fù)合模沒有設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套來對模具進(jìn)行導(dǎo)向，而是采用凸模7與凹模5自身的結(jié)合來保證上、下模正確的相對位置關(guān)系．鋁輪鑲塊6的翻邊工作由凸模7和凹模5完成，壓槽校形工作則由凸模7和校形墊塊4完成，成形毛坯的定位由定位板11和校形墊塊4完成，模具的卸料工作由氣墊頂桿2和校形墊塊4完成．

圖2 鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模

2 模具工作原理及存在的問題

2．1 模具工作過程

圖2所示的鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模，是一種利用凸模和凹模工作時自動導(dǎo)向來保證模具的上、下模相對位置精度的簡易復(fù)合模具．該模具工作時先將模具安裝在壓力機(jī)上，起動壓力機(jī)后在壓力機(jī)氣墊的作用下，氣墊頂桿2將校形墊塊4頂至凹模5上表面高度，將上道工序產(chǎn)出的鋁輪鑲塊毛坯放在導(dǎo)向彎曲凹模5和校形墊塊4上，并用定位板11對其進(jìn)行定位(圖3所示)．凸模7下行時先進(jìn)入凹模5型腔完成模具的自動導(dǎo)向過程后，再與校形墊塊4一起將坯件夾緊，凸模7繼續(xù)下壓對坯件進(jìn)行翻邊，當(dāng)校形墊塊4與下模座1接觸后對已翻邊的坯件實施壓槽校形，凸模7回程時氣墊頂桿2通過校形墊塊4將已成形的鋁輪鑲塊6頂凹模5的型腔．

圖3 鋁輪鑲塊毛坯定位

2．2 生產(chǎn)中存在的問題及原因分析

1)沖件翻邊高度尺寸不穩(wěn)定．如圖4所示，當(dāng)凸模7的壓槽齒尖與鋁輪鑲塊坯件6表面接觸后，由于壓力機(jī)氣墊的壓力較大，凸模7的齒尖一部分切入鋁輪鑲塊坯件6表面使被切開的材料向兩側(cè)移動，這樣就使得定位板11在鋁輪鑲塊坯件6頻繁的推力作用下產(chǎn)生錯位，從而導(dǎo)致沖件翻邊高度尺寸發(fā)生變化．

2)凸模上的齒尖受橫向力作用．凸模7壓槽齒尖的一部分切入鋁輪鑲塊毛坯6表面使被切開的金屬材料向兩側(cè)移動，而定位板11阻止了鋁輪鑲塊毛坯材料的移動，迫使金屬材料在齒尖處產(chǎn)生變形，從而打破了壓槽齒尖處的力平衡，使壓槽齒尖受到定位板11造成的橫向力作用．

圖4 凸模與坯件接觸時的示意圖

3 改進(jìn)措施

3．1 采用固定式定位板

將可調(diào)式定位板11改為固定式固定板．如圖5所示，在凹模5上設(shè)置一個凸臺擋住定位板11，使定位板11在受到鋁輪鑲塊毛坯6沖擊時無法后退，從而有效地保證了翻邊高度尺寸的穩(wěn)定．固定式定位板的應(yīng)用雖然解決了鋁輪鑲塊翻邊尺寸不穩(wěn)定的問題，但這種方法使凸模7上的壓槽齒尖受到的橫向作用力有增無減．

圖5 固定式定位板結(jié)構(gòu)圖

3．2 采用自動復(fù)位定位裝置

1)自動復(fù)位定位裝置．自動復(fù)位定位裝置是在原模具的基礎(chǔ)上，對凹模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改后，用一個L形的可實現(xiàn)自動復(fù)位的定位板，取代了原模具上的可調(diào)式定位板而構(gòu)成的一種定位裝置．該定位裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，在凹模5的右上角加工一個缺口，缺口的側(cè)面加工兩個螺紋孔，將L形定位板10放置在凹模5的右上角缺口處，將墊圈12和彈簧11套在內(nèi)六角圓柱頭軸肩螺釘13上，再用內(nèi)六角圓柱頭軸肩螺釘13將L形定位板10固定在凹模5上，構(gòu)成模具的自動復(fù)位定位機(jī)構(gòu)．

2)自動復(fù)位定位機(jī)構(gòu)的工作過程．如圖6所示，當(dāng)凸模7的壓槽齒尖與鋁輪鑲塊坯件6表面接觸后，由于壓力機(jī)氣墊壓力作用，使凸模7壓槽齒尖的一部分切入鋁輪鑲塊坯件6內(nèi)，被切開的金屬材料向齒的兩側(cè)移動，推動定位板10向右移動．如圖7所示，凸模7與校形墊塊4一起將坯件夾緊后，繼續(xù)下壓對坯件進(jìn)行翻邊時，在彈簧11的作用下，定位板10復(fù)位．

圖6 自動復(fù)位定位裝置結(jié)構(gòu)圖

3)修復(fù)磨損的定位板．L型定位板10磨損后可按圖8所示的部位進(jìn)行修理，恢復(fù)其原有的定位精度．

4 結(jié)語

鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模是一種結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉的簡易復(fù)合模．圖7是經(jīng)過改進(jìn)的鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模，該模具采用了圖6所示的自動復(fù)位定位裝置，不僅解決了原模具存在的鋁輪鑲塊翻邊尺寸不穩(wěn)定的問題，而且大大減小了凸模壓槽齒尖受到的橫向作用力，改善了模具的工作條件，有效地提高了模具壽命．

圖7 鋁輪鑲塊翻邊壓槽復(fù)合模

圖8 定位板修整部位

［1］王孝培．沖壓手冊［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［2］夏巨諶．中國模具工程大典［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2007．