蒙以嫦,葉青(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,廣西柳州 545006)

前圍左地板加強(qiáng)板沖裁?？焖僭O(shè)計(jì)

蒙以嫦,葉青
(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,廣西柳州 545006)

分析傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題，以現(xiàn)代企業(yè)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，引入新的鋼板模設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作零件設(shè)計(jì)等方面介紹前圍左地板加強(qiáng)板沖裁模具快速設(shè)計(jì)的思路和方法，對(duì)加快模具開發(fā)周期，降低模具制造成本，有一定參考作用。

快速設(shè)計(jì)；前圍左地板；加強(qiáng)板；直通式結(jié)構(gòu)；精密標(biāo)準(zhǔn)

0 引言

汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、關(guān)聯(lián)度高、消費(fèi)拉動(dòng)大，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和居民收入水平的持續(xù)提高，對(duì)汽車等商品的需求不斷上升。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)汽車市場(chǎng)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全國(guó)汽車產(chǎn)銷分別為1 927.18萬(wàn)輛和1 930.64萬(wàn)輛，產(chǎn)銷突破1 900 萬(wàn)輛創(chuàng)歷史新高，再次刷新全球記錄，連續(xù)四年蟬聯(lián)世界第一。汽車是模具使用量最大的行業(yè)，90%以上的零部件需要模具成型，未來(lái)2～3年國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的產(chǎn)能將繼續(xù)上升，促使汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度進(jìn)一步加劇，這就對(duì)模具的開發(fā)速度、制造精度以及模具壽命提出更高的要求。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法計(jì)算復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，所參考的模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)件等主要參考資料，都是多年以前，甚至是10多年前就已出版的，按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來(lái)的模具，已無(wú)法適應(yīng)目前高效、快速、高質(zhì)量以及大批量的生產(chǎn)要求。為解決以上問(wèn)題，很多模具制造企業(yè)都根據(jù)各自的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及合作方的具體要求，制訂出一系列相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)[1-3]。因此，本文作者在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，參照模具制造企業(yè)最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原來(lái)的模具設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，提出了模具快速設(shè)計(jì)的思路和方法。下面，將以前圍左地板加強(qiáng)板落料模設(shè)計(jì)為例，從模具整體結(jié)構(gòu)、模具主要零部件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行闡述。

1 零件沖壓工藝方案確定

前圍左地板加強(qiáng)板零件簡(jiǎn)圖如圖1所示。材料為B280VK，屬冷軋?zhí)妓亟Y(jié)構(gòu)鋼，料厚t=3 mm,該材料的屈服極限在280～420 MPa之間，抗拉強(qiáng)度不小于440 MPa，伸長(zhǎng)率在26%以上，沖壓成形性能良好；零件外形尺寸為120 mm×98 mm×48 mm。

從圖1中可以看出，該零件形狀稍為復(fù)雜，四周有高度不一的彎曲折邊，底部有局部成形和5個(gè)安裝孔，共包含有落料、成形、彎曲、沖孔工序。由于零件前后方向?yàn)椴粚?duì)稱結(jié)構(gòu)，如何防止彎曲時(shí)材料偏移是該零件成形工藝需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，這就要求成形前的工序必須為彎曲成形提供可靠的定位。通過(guò)對(duì)零件底部5個(gè)孔的位置和精度分析，以2個(gè)φ11 mm孔作為定位孔較為合適，同時(shí)又考慮到成形后定位孔有可能產(chǎn)生的變形，故初步?jīng)_孔為2個(gè)φ8 mm較為合適。經(jīng)過(guò)對(duì)各種方案分析比較，最終采用的沖壓工藝方案[4-5]為：(1)落料-沖φ9、2個(gè)φ8 mm(底孔)復(fù)合；(2)沖2個(gè)φ15 mm孔；(3)彎曲；(4)彎曲、成形；(5)擴(kuò)沖2個(gè)φ11 mm。其工藝流程如圖2所示。

2 落料-沖孔復(fù)合模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低制造成本，延長(zhǎng)模具壽命，目前落料模通常采用的是將凹模安裝在上模，凸模安裝在下模的結(jié)構(gòu)形式(復(fù)合模亦多為采用倒裝式)，出件裝置根據(jù)工件形狀和尺寸特點(diǎn)的不同要求，分別采用剛性推件、彈性推件、剛性與彈性結(jié)合推件3種不同結(jié)構(gòu)。

前圍左地板加強(qiáng)板落料-沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)如圖3所示，倒裝結(jié)構(gòu)，模具外形尺寸為510 mm×390 mm×24 mm，閉合高度為240 mm,根據(jù)模具的外形尺寸和沖壓總力，選用J23-80壓力機(jī)。該模具特點(diǎn)如下：

(1)采用彈性推件裝置，模具工作時(shí)噪聲小，且板料始終在壓緊的狀態(tài)下分離，故沖出的沖件平直度較高，質(zhì)量好；

(2)采用了2根限位柱，確保沖裁時(shí)上模在下止點(diǎn)的位置始終保持一致，維持上、下模座的平穩(wěn)性，保證卸料板與上、下模座的平行度，保護(hù)模具和設(shè)備不被損壞。

(3)倒裝式結(jié)構(gòu)，省去了頂出裝置，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造容易，便于操作。

3 工作零件設(shè)計(jì)

根據(jù)合作方的鋼板模設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，凹模、凸凹模厚度按40 mm設(shè)定，凹模壁厚為40～55 mm，沖裁刃口輪廓形狀尺寸一般通過(guò)成形模試模確定，刃口尺寸公差按IT6～I(xiàn)T7制造，沖制料厚2 mm以上時(shí)，工作零件材料選擇Cr12MoV，熱處理硬度HRC58～62。

沖孔凸模的長(zhǎng)度系列為60、65、70、80、90 mm等，優(yōu)先選用70 mm；采用上海三住精密標(biāo)準(zhǔn)。凸模與固定板為過(guò)渡配合H7/m6。

依據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)的工作零件簡(jiǎn)圖如圖4所示。

從圖4可知，凸凹模、凹模采用直通式結(jié)構(gòu)，厚度均為40 mm,可以利用線切割加工一次切割即可同時(shí)得到兩個(gè)零件，不但縮短制造周期，同時(shí)模具材料也得到了充分合理的利用，大大節(jié)約了模具制造成本。基準(zhǔn)件為凹模，凸凹模雙邊配合間隙為0.46 mm,刃口尺寸公差按IT6～I(xiàn)T7制造[5-6]。

4 定位零件設(shè)計(jì)

由于凹模安裝在上模，為了不削弱凹模強(qiáng)度，定位零件采用彈性擋料銷的結(jié)構(gòu)。當(dāng)材料厚度t≤2.0 mm,使用￠8 mm的擋料銷；當(dāng)材料厚度t>2.0 mm時(shí)，采用￠10 mm擋料銷，彈簧規(guī)格型號(hào)為SWF14×40，具體結(jié)構(gòu)參照上海三住精密標(biāo)準(zhǔn)[7]。

5 卸料裝置設(shè)計(jì)

由于前圍左地板加強(qiáng)板的落料外形尺寸為169 mm×157 mm×3 mm,上模有足夠的空間布置彈簧，為減少模具工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲，改善工人的工作環(huán)境，出件裝置采用彈性推件結(jié)構(gòu)，下模采用彈性卸料裝置。為保持卸料力的平衡，卸料彈簧應(yīng)對(duì)稱、均衡設(shè)置，上、下模卸料彈簧的布置結(jié)構(gòu)如圖5所示。卸料板厚度按25 mm設(shè)定，材料選用45#鋼，卸料板與凸模雙邊配合間隙一般取0.1～0.3 mm(料厚時(shí)取大值，料薄時(shí)取小值)。卸料板行程為8 mm,卸料彈簧壓縮量按50萬(wàn)沖次定，彈簧長(zhǎng)度選55 mm；卸料彈簧的選用必須滿足沖裁中最大卸料力和彈簧工作時(shí)總壓縮量的要求。經(jīng)計(jì)算，上模選用了9個(gè)三柱精密標(biāo)準(zhǔn)彈簧SWM35×55，下模共選用8個(gè)SWM40×55彈簧，凸模與卸料板采用雙面間隙為0.2 mm。卸料螺釘通常采用M10、M12或M16，具體按上海三住精密標(biāo)準(zhǔn)選用。

6 模架的設(shè)計(jì)

上、下模板一律使用標(biāo)準(zhǔn)模座，模具長(zhǎng)加寬小于等于1 000 mm時(shí)，模板厚度按40 mm，導(dǎo)柱導(dǎo)套采用帶法蘭式(見圖3)，導(dǎo)柱小直徑φ32 mm，大直徑φ38 mm (用一大一小防呆)。導(dǎo)柱直徑L按沖模標(biāo)準(zhǔn)選用；模具長(zhǎng)加寬大于1 000 mm時(shí)，模板厚度按50 mm，采用組合式導(dǎo)柱組，導(dǎo)柱最小直徑φ38 mm，大直徑φ45 mm。閉合高度限制器統(tǒng)一為φ38 mm，2處對(duì)角布置,存放器也為φ38 mm,用鏈條聯(lián)接。上、下模板材料為45#鋼,凹模、導(dǎo)柱等零件在下模的布置如圖4所示。根據(jù)上述要求，前圍左地板加強(qiáng)板落料沖孔模上、下模座的外形尺寸設(shè)計(jì)為510 mm×390 mm×40 mm。

7 其他零件設(shè)計(jì)

凸模固定板厚度設(shè)定為25 mm或30 mm，材料選用45#鋼；墊板厚度設(shè)定為8～15 mm，材料為T10A，熱處理硬度HRC50～55；吊耳統(tǒng)一選用三住標(biāo)準(zhǔn)CHP-16/ CHP-25，模具長(zhǎng)加寬小于等于1 000 mm，采用CHP-16；長(zhǎng)加寬大于1 000 mm，采用CHP-25；限位柱小(中)型模具，直徑φ38 mm，大型模具直徑φ45 mm，限位長(zhǎng)度L等于模具閉合高度減去上下模架板高度; 落料模存放塊直徑和長(zhǎng)度L均取25 mm,成型模按彈簧自然狀態(tài)下高度加10 mm(存放狀態(tài)下導(dǎo)柱必須吃入導(dǎo)套30 mm)。

8 緊固件的選用

緊固用的螺釘、銷釘都按標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)，小型模具采用M10螺釘，φ10 mm銷釘；中、大型模具采用M12螺釘，φ12 mm銷釘。

9 結(jié)束語(yǔ)

該模具于2012年6月投入生產(chǎn)，目前運(yùn)行情況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。柳州福臻模具有限公司、柳州商泰機(jī)械有限公司等多家企業(yè)的模具設(shè)計(jì)基本上是按照上述思路和方法進(jìn)行的，克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低下、模具壽命不高等不足，完全符合現(xiàn)代企業(yè)對(duì)高效、快速、高質(zhì)量以及大批量的生產(chǎn)要求[8]。

【1】 楊艷洲，李瀧杲，黃翔，等.基于知識(shí)的鈑金沖模凸模與凹模快速設(shè)計(jì)研究與開發(fā)[J].模具工業(yè)，2011(7):6-9.

【2】 徐芝化，馬國(guó)亭.沖模凸模設(shè)計(jì)技巧[J].模具制造，2011(4):27.

【3】 郭延輝，吳轉(zhuǎn)萍.卡環(huán)彎曲工藝及模具設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2005(3):32-33.

【4】 金國(guó)松.小撥叉沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[J].模具制造,2005(8):16-19.

【5】 羅曉曄.汽車離合器壓盤蓋模具設(shè)計(jì)[J].模具制造,2005(11):21-24.

【6】 劉德林.支架復(fù)合彎曲模具設(shè)計(jì)[J].模具制造,2013(1):22-24.

【7】 梅靜,邢濤.支 架 成 形 工 藝 及 模 具 設(shè) 計(jì)[J].模具制造，2011(9):22-24.

【8】 張會(huì).軸瓦下料、打鋼印、沖彎整形連續(xù)模設(shè)計(jì)[J].鍛壓技術(shù),2011(9):110-112.

Rapid Design of Blanking Die for the Reinforcing Plate of Front Surface Left Floor

MENG Yichang，YE Qing
(Department of Mechanical Electronics Engineering，Liuzhou Vocational and Technical College,Liuzhou Guangxi 545006,China)

The problems of the traditional mould design methods were analyzed.Based on the modern enterprise’s actual demand,the new design standard of the steel mold was introduced.The ideas and methods were discussed in die structure design,work parts design and the rapid design of blanking die for the reinforcing plate of front surface left floor.It provides a reference in reducing the development period and the manufacturing cost.

Rapid design; Front surface left floor; Reinforcing plate; Straight-through structure; Precise standardstandard

2013-11-04

蒙以嫦(1966—)，女，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)與制造。E-mail:myc688@163.com。