陳建華

摘 要：通過對典型沖裁零件油封骨架的工藝分析。設計用復合模來加工此零件，并闡述復合模的工作過程、工作原理。

關鍵詞：工件；沖孔；廢料；模具；油封

油封是汽車、摩托車中各種軸類件上用于密封各種油品及防塵的一種橡膠制品，安裝于各種軸及座上，但由于橡膠本身的剛性不足，所以常常需要在油封中嵌入金屬骨架以增加其剛性，滿足安裝及使用的要求。

如圖1所示的是最典型的油封金屬骨架的外形圈。零件的材料一般為工業(yè)用冷軋鋼帶，厚度通常在O.8-1.2mm 左右，骨架主要要求外壁直徑及孔徑的尺寸精確，對工件高度上的尺寸精度要求并不高。模具設計時主要應考慮盡可能采用通用性比較強的加工工藝和模具結構，以適應多種骨架尺寸規(guī)格的要求，便于加工和管理模具。以前的生產工藝是后輪油封骨架經落料拉伸、沖底2副模具成形，油封骨架用后輪油封骨架的沖孔廢料進行生產，經拉伸、沖孔、整形3副模具成形。在批量生產中，兩個工件成形共需要5道工序、5副模具、5臺機床，很不經濟。為此設計了內外兩個工件一次沖壓成形的復合模，把5副模具縮為1副模具，用一臺機床1人操作。

1 零件的工藝分析

1.1 坯料尺寸

根據(jù)坯料計算的等面積法，同時考慮到油封骨架轉角處r較小，而且一般都取同一數(shù)值，對于圖1中的A型和B型骨架，可將坯料尺寸的計算公式簡化為：

其中： 一坯料直徑，其它參數(shù)意義見圖2a。

對于圖1中的另一種C型的油封骨架，同樣根據(jù)坯料計算的等面積法，坯料的計算公式簡化為：

其中各參數(shù)的意義見圖2b。

1.2 加工工藝

由圖l可以看出，工件成形需經過落料、拉伸、沖孔等三個工序。如果由多套模具或級進模來完成成形，則模具的數(shù)量多，模具加工量較大，并且對模具的送料精度要求很高，如果采用復合模則可以避免上述問題?；谝陨系目紤]，決定采用復合模成形的方案。具體步驟是：將模具置于100噸沖床上，前面采用氣動夾持送料裝置來實現(xiàn)自動送料，然后導入復合模中，在一個工位上一次完成落料、拉伸、沖孔這三道工序，在送進下一步成形所需的鋼帶時將成形的工件帶出，實現(xiàn)自動化生產。

加工過程中通過復合模來成形有以下幾個優(yōu)點：

（1）模具結構比較緊湊，節(jié)約材料。

（2）通過模具的裝配精度可以保證零件的尺寸精度。

（3）不必過多地考慮級進模中自動送料的精度問題。

2 模具結構

模具結構如圖2所示，由落料、成形模組、脫件機構、廢料推出機構及內外工件分導機構組成。

3 模具結構特點

（1）用尖刃拉伸模代替?zhèn)鹘y(tǒng)的圓角拉伸凸模，實現(xiàn)了拉伸和沖孔兼顧的目的。傳統(tǒng)的圓角拉伸凸模，主要是防止拉伸過程中的斷裂。后輪油封骨架因最后要順著內壁沖去底面，經過計算，拉伸過程中最大拉力小于孔沖裁力 故可以反其道利用，將拉伸凸模改成尖刃，雖然在折角處材料會被拉薄，但不會使工件拉裂，最后靠凸模尖刃把底部沖斷。這樣，既可以使沖出的廢料平整，又有利于內工件的拉伸成形，也減小了底孔沖裁力。

1.上模座 2.廢料推桿 3.上內凹凸模 4.脫件環(huán) 5.上凸模 6.鎖模吊環(huán) 7.內頂件環(huán)8.凹凸模 9.外頂件環(huán) 10.下模芯 11.內頂件 12. 外頂件13.外剪套 14.下模座 15.頂板 16.橡膠彈性體 17.廢料導板 18.倒吊拉環(huán) 19.內工件 20.外工件

（2）在外工件完成后，機床滑塊繼續(xù)下行由彈性體增大了的彈力通過外頂件環(huán)對工件進行整形，同時給內工件的拉伸沖壓留出必要的空間，從而實現(xiàn)一模一次完成內、外兩個工件。

（3）采用反沖孔、上出料方式。內工件在拉伸完畢后進行反沖孔，沖孔凹模固定在下模，并開設通氣孔，保證廢料不致因凸模真空上部壓力大而落下，破壞工作程序的順利進行。內工件沖孔廢料留在上凹凸模凹腔中逐個上擠，最后由廢料推桿推出。廢料推桿通過彈簧片與沖壓滑塊聯(lián)動，限定其運動程序，實現(xiàn)按沖壓周期自動推出廢料。

（4） 在同一個脫件環(huán)打落內、外兩個工件，內工件打外側、外工件打內側。由于上部空間已安置了廢料推出機構，故脫件環(huán)通過平衡的2根倒吊拉桿，在滑塊上升的某個設定位置把脫件環(huán)拉下，打出工件。

（5）采用有漏孔的分導槽，把內、外兩個工件分離和導出，落入各自的容器中。另外，在槽底增設兩條滑軌，已減少主力，保證工件順利滑落。

（6）部分零件﹙入下模型、外剪套﹚采用上下雙面刃口，一端作刃口使用時，另一端作定位面，可以互換，充分發(fā)揮模具零件的潛力。

4 模具工作過程

復合模安裝調試后，放入調料。隨著上模組的下落，先由件5的外刃A與件13外工件落料，接著已凸凹模8外壁作拉伸凸模，件5內腔壁作拉伸凹模，在件9壓邊力作用下進行有外翻遍拉伸。當達到規(guī)定高度后，由件8刃口和件5內刃B進行沖孔，完成外工件的成形。凸模繼續(xù)下行，外工件在增大了的彈力作用下進行整形，而外工件的沖孔廢料在經過微小行程后，由件8的內腔和件3的外壁作內工件拉伸，當內工件下底面接觸到下模芯時，當件10刃口和件3內刃C進行沖孔，同時對內工件進行壓平整形。至此，完成了內、外工件的全部沖壓成形任務。

隨著滑塊的回程，上模組上行，下模組中的內、外頂件環(huán)治安塑料彈性體16的作用下，頂起各自的工件上升脫模，最后托放在下模組初始平面上。如果工件貼附在上模組中，則由倒吊拉桿18通過脫件環(huán)4把工件打下。隨著第二次沖壓周期的送料運動，把兩工件同時送入分導槽中，內工件從漏孔中漏出，從而分別落入各自的容器中。當沖床滑塊回程時，推桿逐漸向前，把超出規(guī)定平面的沖孔廢料推出。

5 結束語

該模具的結構設計緊湊、簡便，減少了模具的數(shù)量及材料的消耗，降低了對送料精度的要求，經過精心裝配后基本滿足了設計的要求，一次試沖即成功，零件尺寸符合設計要求。充分顯示了其優(yōu)越性，提高了生產效率，而且質量也明顯提高，從而大大地節(jié)約了人力、物力和財力，取得了很好的經濟效益。實踐證明該模具是先進、合理、可行的。生產出產品的質量穩(wěn)定，具有積極的推廣意義。

參考文獻

1《沖模設計手冊》，北京：機械工業(yè)出版社.2011

2 李碩本.《沖壓工藝學》，北京：機械工業(yè)出版社，2013