黎永躍

（重慶水輪機廠有限責任公司，重慶 4000054）

0 引言

鑄鋼支座是輕軌軌道梁的重要部件，每一根軌道梁均由兩個鑄鋼支座支承，構(gòu)成一簡支梁。在列車運行過程中，由于力的變化和振動，導致軌道梁會產(chǎn)生一定量的左右擺動和前后移位。而鑄鋼支座中定位板的作用就是在特定的機構(gòu)中扮演定位角色，確保軌道梁回復初始狀態(tài)。

定位板為一局部齒輪對稱厚板零件，可分別用銑削、線切割、激光切割和沖裁加工。其中，銑削加工設備簡單，加工精度不高、加工效率低;線切割加工雖然可以保證加工精度，但仍然存在效率不高的問題;激光切割加工雖然效率較高，但對于厚板零件的加工，其切割面的垂直度不易得到保證;沖裁加工雖然模具復雜，但設備簡單、對加工者的生產(chǎn)技能要求不高，生產(chǎn)效率高，互換性強。

綜上所述，沖裁加工是將材料在模具里進行N次復制的生產(chǎn)加工過程，生產(chǎn)效率高是理所當然，而互換性強不容置疑。因此，用沖裁手段是加工輕軌鑄鋼支座定位板厚板零件的首選方案。

1 定位板零件與工藝分析

1.1 零件分析

定位板零件材料為45#鋼，其形狀及尺寸如圖1所示。從圖1可知，該零件形狀為不完全齒輪，零件厚度16 mm，齒形的精度等級為9級。因此，零件加工時其齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df均按IT9級加工，其寬度尺寸50不作要求。

圖1 定位板零件圖

1.2 生產(chǎn)工藝分析

對于9級精度的齒輪而言，采用沖裁加工，其加工工藝步驟為:①坯件預制→②落料→③整修。由于在零件的制造工藝中增加了整修工序，因此，零件的尺寸精度可得到充分保證。

1.2.1 坯件預制

先將材料預制成50×180×16的條料，并在其中心加工一個φ22H7的孔，用于零件落料時的定位基準，而沖裁時只須沖制齒形及齒根圓部分即可。

1.2.2 落料工序(見圖2落料模裝配圖)

圖2中，安裝在凸模(件18)上的定位釘(件20)和安裝在卸料板(件13)上的擋料釘(件21)，二者共同作用于坯件上的φ22定位孔和長邊輪廓，以確定坯件在模具中沖裁位置;打料板(件4)、打料螺釘(件5)和脫料板(件12)共同構(gòu)成凹模卸料機構(gòu)，當完成一次沖裁后，上模上行，沖床卸料錘擊打打料板(件4)，依次推動打料螺釘(件6、24)和脫料板(件12)，將工件從凹模(件9)中推出，從而完成工件在模具中的卸料;卸料板(件13)、橡膠柱(件23)和自鎖螺釘組件(件22)構(gòu)成凸模卸料系統(tǒng)，當完成一次沖裁后，上、下模分離，卸料板(件13)將套在凸模(件18)上的廢料推離凸模;導向軸(件27)和導向套(件28)構(gòu)成凹、凸模導向機構(gòu)，用以確保上、下模的正常開合以及工作過程中凹、凸模的同軸度。

圖2 落料模裝配圖

1.2.3 整修工序

圖3為整修模裝配圖。經(jīng)落料后的半成品零件在整修模上進行最后一道工序——整修，整修模結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中主要零件導向板(件8)用于工件在整修模具中的定位，導向板(件8)沿型腔上邊開有3×30°導向角，其作用是用于確保工件能準確地進入導向板(件8)及凹模(件12);厚度為5 mm的墊片(件9)安裝在導向板(件8)與凹模(件12)之間，且墊片(件9)的型腔尺寸較導向板(件8)和凹模(件12)大2～3 mm，其作用使讓其與導向板(件8)與凹模(件12)之間形成一容屑槽，避免廢屑堵塞導向板(件8)而影響工件在整修模中的正確導入;安裝在上模座(件20)上的上固定板(件6)用于凸模(件3)的定位和固定，并提高凸模(件3)的穩(wěn)定性;導向軸(件13)和導向套(件7)構(gòu)成凹、凸模導向機構(gòu)，用以確保上、下模的正常開合以及工作過程中凹、凸模的同軸度。

2 模具設計

由于工件是按:①坯件預制→②落料→③整修工序生產(chǎn)加工，即最終的合格工件產(chǎn)生于整修模中，基于落料-整修的工藝特點，在模具設計時應先從整修模開始入手，根據(jù)整修模的設計尺寸確定落料模的尺寸。

圖3 整修模裝配圖

根據(jù)產(chǎn)品零件的加工精度，工件的主要尺寸均以IT9級加工?，F(xiàn)僅以定位板上φ161.98h9的齒頂圓直徑尺寸為例，對整修模和落料模中的凹、凸模尺寸設計作一簡要說明。

2.1 整修模

2.1.1 凹模結(jié)構(gòu)尺寸

表1給出了以圖1中的齒頂圓A=φ161.98h9直徑尺寸為例的整修模凹模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書。

表1 整修模凹模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書

2.1.2 凸模結(jié)構(gòu)尺寸

表2給出了以圖1中的齒頂圓A=φ161.98h9直徑尺寸為例的整修模凸模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書。

表2 整修模凸模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書

2.2 落料模

經(jīng)落料后的零件斷面余量分布示意圖如圖4所示。

圖4 整修余量斷面分布示意圖

在圖4中，DAO為落料零件上限尺寸;dAO為落料零件下限尺寸;DA為整修凹模齒頂圓;C為落料模的單面間隙;y為整修模的雙面余量，根據(jù)圖4得到下列關(guān)系:

2.2.1 凹模結(jié)構(gòu)尺寸

表3給出了以表1中的整修模凹模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸DA=φ161.926+0.0120直徑尺寸為例的落料模凹模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書。

表3 落料模凹模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書

2.2.2 凸模結(jié)構(gòu)尺寸

表4落料模凸模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書。

表4 落料模凸模齒頂圓結(jié)構(gòu)尺寸計算書

3 經(jīng)濟效益分析及結(jié)論

以加工100件工件為例，就幾種不同加工方法僅在加工齒形部分的能耗成本、工時成本等如表5綜合能耗分析表所示。

表5 綜合能耗分析表

表5結(jié)果顯示，運用沖裁手段加工“定位板”工件，其綜合費用性價比最高，具有其他加工方式無法比擬的明顯優(yōu)勢。在此需要說明的是，雖然“激光切割”原本應該具有較高的生產(chǎn)效率和加工精度，由于“定位板”工件自身材料厚度的原因，導致切割面不能滿足垂直度的精度要求。

實踐證明，加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、綜合費用低廉，是沖裁在厚板加工中的首選，運用沖裁方式加工“厚板”工件，是滿足工件技術(shù)要求和提高生產(chǎn)力的重要手段，也是大規(guī)模生產(chǎn)的最后歸屬和發(fā)展方向。

［1］ 《沖模設計手冊》編寫組.沖模設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

［2］ 鄭展.沖壓工藝與沖模設計手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2013.

［3］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2007.