前圍左地板加強板沖裁模快速設計

蒙以嫦,葉青(柳州職業技術學院機電工程系,廣西柳州 545006)

前圍左地板加強板沖裁模快速設計

蒙以嫦,葉青
(柳州職業技術學院機電工程系,廣西柳州 545006)

分析傳統模具設計方法存在的問題，以現代企業實際需求為出發點，引入新的鋼板模設計標準，從模具結構設計、工作零件設計等方面介紹前圍左地板加強板沖裁模具快速設計的思路和方法，對加快模具開發周期，降低模具制造成本，有一定參考作用。

快速設計；前圍左地板；加強板；直通式結構；精密標準

0 引言

汽車行業產業鏈長、關聯度高、消費拉動大，已經成為我國經濟的重要支柱產業。隨著我國經濟的快速增長和居民收入水平的持續提高，對汽車等商品的需求不斷上升。據中國汽車工業協會統計，2012年我國汽車市場保持平穩增長態勢，全國汽車產銷分別為1 927.18萬輛和1 930.64萬輛，產銷突破1 900 萬輛創歷史新高，再次刷新全球記錄，連續四年蟬聯世界第一。汽車是模具使用量最大的行業，90%以上的零部件需要模具成型，未來2～3年國內汽車行業的產能將繼續上升，促使汽車市場競爭程度進一步加劇，這就對模具的開發速度、制造精度以及模具壽命提出更高的要求。傳統的模具設計方法計算復雜，設計周期長，所參考的模具設計手冊、模具標準件等主要參考資料，都是多年以前，甚至是10多年前就已出版的，按傳統設計方法設計出來的模具，已無法適應目前高效、快速、高質量以及大批量的生產要求。為解決以上問題，很多模具制造企業都根據各自的實際經驗以及合作方的具體要求，制訂出一系列相應的設計標準來指導生產[1-3]。因此，本文作者在原設計基礎上，參照模具制造企業最新的設計標準，對原來的模具設計方法進行優化，提出了模具快速設計的思路和方法。下面，將以前圍左地板加強板落料模設計為例，從模具整體結構、模具主要零部件設計等方面進行闡述。

1 零件沖壓工藝方案確定

前圍左地板加強板零件簡圖如圖1所示。材料為B280VK，屬冷軋碳素結構鋼，料厚t=3 mm,該材料的屈服極限在280～420 MPa之間，抗拉強度不小于440 MPa，伸長率在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，該零件形狀稍為復雜，四周有高度不一的彎曲折邊，底部有局部成形和5個安裝孔，共包含有落料、成形、彎曲、沖孔工序。由于零件前后方向為不對稱結構，如何防止彎曲時材料偏移是該零件成形工藝需要重點考慮的問題，這就要求成形前的工序必須為彎曲成形提供可靠的定位。通過對零件底部5個孔的位置和精度分析，以2個φ11 mm孔作為定位孔較為合適，同時又考慮到成形后定位孔有可能產生的變形，故初步沖孔為2個φ8 mm較為合適。經過對各種方案分析比較，最終采用的沖壓工藝方案[4-5]為：(1)落料-沖φ9、2個φ8 mm(底孔)復合；(2)沖2個φ15 mm孔；(3)彎曲；(4)彎曲、成形；(5)擴沖2個φ11 mm。其工藝流程如圖2所示。

2 落料-沖孔復合模整體結構設計

為簡化模具結構，降低制造成本，延長模具壽命，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構形式(復合模亦多為采用倒裝式)，出件裝置根據工件形狀和尺寸特點的不同要求，分別采用剛性推件、彈性推件、剛性與彈性結合推件3種不同結構。

前圍左地板加強板落料-沖孔復合模結構如圖3所示，倒裝結構，模具外形尺寸為510 mm×390 mm×24 mm，閉合高度為240 mm,根據模具的外形尺寸和沖壓總力，選用J23-80壓力機。該模具特點如下：

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

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

(3)倒裝式結構，省去了頂出裝置，模具結構簡單，模具制造容易，便于操作。

3 工作零件設計

根據合作方的鋼板模設計標準，凹模、凸凹模厚度按40 mm設定，凹模壁厚為40～55 mm，沖裁刃口輪廓形狀尺寸一般通過成形模試模確定，刃口尺寸公差按IT6～IT7制造，沖制料厚2 mm以上時，工作零件材料選擇Cr12MoV，熱處理硬度HRC58～62。

沖孔凸模的長度系列為60、65、70、80、90 mm等，優先選用70 mm；采用上海三住精密標準。凸模與固定板為過渡配合H7/m6。

依據上述要求，設計的工作零件簡圖如圖4所示。

從圖4可知，凸凹模、凹模采用直通式結構，厚度均為40 mm,可以利用線切割加工一次切割即可同時得到兩個零件，不但縮短制造周期，同時模具材料也得到了充分合理的利用，大大節約了模具制造成本。基準件為凹模，凸凹模雙邊配合間隙為0.46 mm,刃口尺寸公差按IT6～IT7制造[5-6]。

4 定位零件設計

由于凹模安裝在上模，為了不削弱凹模強度，定位零件采用彈性擋料銷的結構。當材料厚度t≤2.0 mm,使用￠8 mm的擋料銷；當材料厚度t>2.0 mm時，采用￠10 mm擋料銷，彈簧規格型號為SWF14×40，具體結構參照上海三住精密標準[7]。

5 卸料裝置設計

由于前圍左地板加強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，為減少模具工作時產生的噪聲，改善工人的工作環境，出件裝置采用彈性推件結構，下模采用彈性卸料裝置。為保持卸料力的平衡，卸料彈簧應對稱、均衡設置，上、下模卸料彈簧的布置結構如圖5所示。卸料板厚度按25 mm設定，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(料厚時取大值，料薄時取小值)。卸料板行程為8 mm,卸料彈簧壓縮量按50萬沖次定，彈簧長度選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總壓縮量的要求。經計算，上模選用了9個三柱精密標準彈簧SWM35×55，下模共選用8個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準選用。

6 模架的設計

上、下模板一律使用標準模座，模具長加寬小于等于1 000 mm時，模板厚度按40 mm，導柱導套采用帶法蘭式(見圖3)，導柱小直徑φ32 mm，大直徑φ38 mm (用一大一小防呆)。導柱直徑L按沖模標準選用；模具長加寬大于1 000 mm時，模板厚度按50 mm，采用組合式導柱組，導柱最小直徑φ38 mm，大直徑φ45 mm。閉合高度限制器統一為φ38 mm，2處對角布置,存放器也為φ38 mm,用鏈條聯接。上、下模板材料為45#鋼,凹模、導柱等零件在下模的布置如圖4所示。根據上述要求，前圍左地板加強板落料沖孔模上、下模座的外形尺寸設計為510 mm×390 mm×40 mm。

7 其他零件設計

凸模固定板厚度設定為25 mm或30 mm，材料選用45#鋼；墊板厚度設定為8～15 mm，材料為T10A，熱處理硬度HRC50～55；吊耳統一選用三住標準CHP-16/ CHP-25，模具長加寬小于等于1 000 mm，采用CHP-16；長加寬大于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度L均取25 mm,成型模按彈簧自然狀態下高度加10 mm(存放狀態下導柱必須吃入導套30 mm)。

8 緊固件的選用

緊固用的螺釘、銷釘都按標準件設計，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 結束語

該模具于2012年6月投入生產，目前運行情況良好，產品質量穩定。柳州福臻模具有限公司、柳州商泰機械有限公司等多家企業的模具設計基本上是按照上述思路和方法進行的，克服了傳統設計開發周期長、生產效率低下、模具壽命不高等不足，完全符合現代企業對高效、快速、高質量以及大批量的生產要求[8]。

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

【2】 徐芝化，馬國亭.沖模凸模設計技巧[J].模具制造，2011(4):27.

【3】 郭延輝，吳轉萍.卡環彎曲工藝及模具設計[J].模具工業,2005(3):32-33.

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

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

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

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

【8】 張會.軸瓦下料、打鋼印、沖彎整形連續模設計[J].鍛壓技術,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，高級工程師，研究方向為模具設計與制造。E-mail:myc688@163.com。