■陜西重型汽車有限公司 （陜西西安 710200） 薛永科 趙向兵 段 鑫 楊 浩

由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小及原材料性能的不同，其沖壓方法有多種，但概括起來可分為兩大類：一類是分離工序，另一類是變形工序。分離工序是使板料沿一定的輪廓線分離從而制出零件，落料就屬于分離工序。

1. 利用新結(jié)構(gòu)、新工藝提高加工效率

以前復(fù)雜曲線平面制件的落料模，因其凹模有空刀，厚度尺寸大，頂出器是臺(tái)階式的，凹模刃口周邊經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多處很小的圓弧（一方面因無合適直徑和長(zhǎng)度的數(shù)銑刀具，只能線切割；另一方面數(shù)銑小圓弧時(shí)讓刀現(xiàn)象比較嚴(yán)重，后期需要鉗修），而且空刀深度大，內(nèi)部頂出器掛臺(tái)難加工，凹模中間材料機(jī)加工后成為廢料，線切割速度極慢，模具鋼材料浪費(fèi)很大，生產(chǎn)效率低、周期長(zhǎng)，接刀加工和鉗修的質(zhì)量很難控制。

圖1 新結(jié)構(gòu)落料模

針對(duì)這種現(xiàn)象，從設(shè)計(jì)和工藝兩方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，凹模、頂出器均設(shè)計(jì)為通體結(jié)構(gòu)，這樣既可以使二者厚度、尺寸減小，又不會(huì)增加工作強(qiáng)度，很容易進(jìn)行線切割加工。頂出器上面的小墊板外形比凹模刃口單邊大4m m，凹模上的墊板內(nèi)形保證與小墊板滑配。工藝上設(shè)置凹模線切割工藝孔，將凹模中間切掉的材料用作頂出器，節(jié)約材料和機(jī)加工費(fèi)用，且確保了線切割超程加工找正的準(zhǔn)確性，大幅降低了中小型落料模具的生產(chǎn)制造成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了機(jī)加工難度，避免了數(shù)銑無法加工小圓弧的難題。該模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，相關(guān)零件參數(shù)見表1。

小墊板3利用產(chǎn)品制件圖樣對(duì)周圈單邊偏置4mm后進(jìn)行數(shù)控激光切割、線切割和等離子切割。墊板6由于長(zhǎng)度的緣故，線切割加工超程，在模具中心坐標(biāo)點(diǎn)窩鉆鉸加工，穿絲找正工藝孔后按工藝要求平移接刀，線切割內(nèi)型時(shí)保證技術(shù)要求——單邊大5mm，與小墊板單邊1mm間隙。將凹模線切割掉的內(nèi)型材料Cr12MoV用做推件器5，線切割掉的內(nèi)型無需再磨，推件器圖樣要求厚度與凹模相差0.5mm，為此將凹模在真空淬火后兩面磨掉1mm。

表1 新結(jié)構(gòu)落料模各零件參數(shù)

2. 利用數(shù)模導(dǎo)圖的兩種優(yōu)化方法

以前數(shù)控線切割、數(shù)控等離子切割、氣割、數(shù)控激光切割和數(shù)控水刀加工用AutoCAD電子版圖形文件，大部分需要用CAXA/AutoCAD軟件一點(diǎn)一線地進(jìn)行繪制，然后設(shè)置割入點(diǎn)或切入點(diǎn)，最后間隙編程進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)控加工。對(duì)于復(fù)雜圖形，現(xiàn)場(chǎng)手工繪圖效率低、問題多，出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)高，工作強(qiáng)度和壓力大，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、質(zhì)量問題多。對(duì)于復(fù)雜工裝模具、汽車件，企業(yè)目前三維主流軟件是UG和CATIA，可用三維通用格式STEP進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，利用軟件導(dǎo)圖功能來尋求精確、高效的解決途徑。針對(duì)目前冷沖壓模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工，我司使用主流軟件UG。

1）對(duì)U G 數(shù)模進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，導(dǎo)出理想凸、凹模，頂出器和壓料芯等的線切割用圖。具體步驟為：對(duì)要導(dǎo)圖的數(shù)模進(jìn)行單獨(dú)顯示→移除參數(shù)→設(shè)置為工作層→關(guān)閉其他圖層→點(diǎn)擊文件菜單→選擇導(dǎo)出→2D exchange→選擇模型數(shù)據(jù)（在模型數(shù)據(jù)窗口下的第一個(gè)導(dǎo)出選項(xiàng)框里選擇對(duì)象，在模型數(shù)據(jù)窗口下的第二個(gè)導(dǎo)出選項(xiàng)框里選擇視圖）→旋轉(zhuǎn)數(shù)模利用F8調(diào)整，確保UG左下角xyz坐標(biāo)系的方位正確→在下拉選項(xiàng)框里選擇合適的投影視圖→選擇確定或應(yīng)用→保存數(shù)模。最后在存放數(shù)模的地方就會(huì)找到按時(shí)間更新的二維導(dǎo)出圖，打開后對(duì)局部不用的孔位進(jìn)行刪除。如果要免除最后編輯，可以提前利用同步建模功能進(jìn)行數(shù)模調(diào)整和局部余量設(shè)置。利用AutoCAD軟件中的PE、M、J命令，形成數(shù)控機(jī)床能夠應(yīng)用的連續(xù)閉合圖形，對(duì)導(dǎo)出AutoCAD圖樣的圓弧曲線部位進(jìn)行局部刪除或重畫，即可導(dǎo)入線切割機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。

2）數(shù)控線切割機(jī)床對(duì)于利用軟件導(dǎo)圖功能直接導(dǎo)出的.dxf格式的文件，如果復(fù)雜二維樣條曲線的局部不識(shí)別而出現(xiàn)斷點(diǎn)現(xiàn)象，可以另辟蹊徑，將小于最小半徑的假想刀具設(shè)置為數(shù)銑刀具，充分利用UG二維線框數(shù)銑編程加工，生成刀位源文件后直接導(dǎo)出.dxf線切割用文件格式，解決了線切割加工的棘手難題。

3. 鏈輪齒輪類零件線切割用裝夾定位環(huán)的創(chuàng)新應(yīng)用

以前線切割必須保證留有足夠的裝夾余量，如果切割內(nèi)型，還必須保證周邊均留有余量。對(duì)于沒有留裝夾余量的工件，必須用二級(jí)板進(jìn)行裝夾，不論是留裝夾余量，還是用二級(jí)板（批量加工需要批量使用二級(jí)板），不是浪費(fèi)原材料，就是增加切割厚度，導(dǎo)致制造成本加大或切割效率降低。

通過大膽創(chuàng)新開發(fā)試制，鏈輪、齒輪類零件在外徑無留量且不增加二級(jí)板切割厚度的情況下，只使用一件線切割裝夾定位環(huán)，就成功實(shí)現(xiàn)了保質(zhì)、保量且高效地進(jìn)行鏈輪、齒輪類零件的批量數(shù)控線切割加工。鏈輪外徑尺寸統(tǒng)一，加工一致，與帶有線切割穿絲定位孔的裝夾定位環(huán)內(nèi)徑保證壓配，以中心內(nèi)孔穿絲找正，線切割加工好內(nèi)孔和鍵槽后，統(tǒng)一從裝夾定位環(huán)的定位孔穿絲，根據(jù)鏈輪外齒形設(shè)置相同的切入點(diǎn)，進(jìn)行批量數(shù)控線切割加工。鏈輪產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鏈輪產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

鏈輪及定位環(huán)的創(chuàng)新應(yīng)用情況如圖3、圖4、圖5所示。圖3是利用一個(gè)線切割裝夾定位環(huán)裝好工件后，從工件中心工藝孔分中找正，批量線切割鏈輪內(nèi)孔和鍵槽的實(shí)物圖。圖4是利用一個(gè)線切割裝夾定位環(huán)批量加工的鏈輪周圈齒形圖，不拆卸工件讓鉬絲回到中心定位后抽絲，再從裝夾定位環(huán)上的工藝穿絲孔穿絲找正中心，然后進(jìn)行鏈輪外齒形的線切割加工，批量加工時(shí)保證每件的線切割切入點(diǎn)相同。圖5是利用線切割裝夾定位環(huán)批量加工鏈輪的部分產(chǎn)品展示。

圖3 鏈輪內(nèi)孔和鍵槽

圖4 鏈輪周圈齒形

圖5 鏈輪毛坯和線切割加工后的產(chǎn)品

4. 結(jié)語

通過對(duì)復(fù)雜曲線平面制件落料模的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和線切割加工用圖導(dǎo)出方法的優(yōu)化，大幅降低了中小型落料模具的生產(chǎn)制造成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了機(jī)加工難度，解決了數(shù)銑無法加工小圓弧的難題，確保了落料模沖裁加工的整體產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)鏈輪、齒輪等形狀制件的批量加工，通過對(duì)其進(jìn)行線切割裝夾定位的創(chuàng)新，在保證數(shù)控線切割加工質(zhì)量的同時(shí)，提高了線切割裝夾加工的效率。這些創(chuàng)新優(yōu)化達(dá)到了提質(zhì)降本增效的目的，推廣實(shí)施可以帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。