連桿精沖級進(jìn)模設(shè)計(jì)

■武漢華夏精沖技術(shù)有限公司 （湖北 430415） 張正威 郭銀芳 駱 蜜

連桿精沖級進(jìn)模設(shè)計(jì)

■武漢華夏精沖技術(shù)有限公司 （湖北 430415） 張正威 郭銀芳 駱 蜜

摘要：分析連桿的成形工藝，設(shè)計(jì)了一種精沖級進(jìn)模，介紹模具結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，連桿成形工藝方案及級進(jìn)模是有效且可靠的，對類似零件的生產(chǎn)具有一定的參考作用。

1. 連桿結(jié)構(gòu)分析

某電器開關(guān)連桿（見圖1）材質(zhì)為S45C，料厚t=6mm，剪切面的光亮帶要求達(dá)到90%以上。φ6mm小孔處最薄壁厚d=2mm（圖1中陰影區(qū))，不到?jīng)_壓材料厚度的一半；鉤部邊距只有5.95mm，小于沖壓材料厚度。因此該零件屬于難精沖的厚板零件。同時該零件長寬比大，屬于長條狀零件，凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是一個難點(diǎn)。

2. 沖壓成形工藝分析及排樣設(shè)計(jì)

排樣直接影響材料的利用率，此外，模具各工作零件的布置和結(jié)構(gòu)形狀也取決于合理的排樣。因此在進(jìn)行排樣時，不僅要考慮材料的利用率，還要考慮到實(shí)現(xiàn)精沖工藝的可行性。

根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，若采用復(fù)合模精沖，φ6mm小孔處零件壁厚太小，凸凹模強(qiáng)度差，熱處理和后續(xù)線切割容易出現(xiàn)開裂，精沖時也容易崩刃，因此需要設(shè)計(jì)一種精沖級進(jìn)模預(yù)先沖孔。鉤部強(qiáng)度問題不易解決，只能設(shè)計(jì)鑲拼快換結(jié)構(gòu)，便于快速維修。連桿長度180mm，單排料寬已足夠，若采用單排錯開兩模的方式，模具維修復(fù)雜，且工作區(qū)尺寸范圍過大，模具尺寸超過精沖機(jī)床工作臺尺寸。綜合考慮選擇單件/模的跳步成形方案，模架采用600mm×600mm四導(dǎo)柱滾珠模架，精沖機(jī)床采用5 000kN壓機(jī)。排樣圖如圖2所示，該方案材料利用率為50.6%。第一步，沖定位孔與中間小孔；第二步為空步，條料經(jīng)過步距釘初步定位后，合模時再由定位釘精確定位條料位置；第三步落外形。

圖1　連桿示意圖

圖2　連桿排樣圖

3. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3所示為連桿精沖級進(jìn)模結(jié)構(gòu)圖。由于沖壓料厚6mm，在齒圈板1上設(shè)有齒圈，并設(shè)有兩個齒圈保護(hù)墊13，分別用2個M4螺釘固定。級進(jìn)模凸模、凹模鑲件全部采用直通式結(jié)構(gòu)，螺釘固定，便于制造和維修，并設(shè)有凸模、凹模鑲件和沖頭墊片，用于調(diào)整高度。當(dāng)凸模、凹模鑲件和沖頭局部崩刃磨削后，更換墊片，通過調(diào)整墊片厚度保證總高度一定，便于維修，提高關(guān)鍵零部件重復(fù)利用率，節(jié)省成本。

4. 關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)難點(diǎn)

（1）間隙設(shè)置：因零件剪切面的光亮帶要求高，需要達(dá)到90%以上，因此模具的間隙設(shè)置起著決定性的作用。凸模與凹模型腔間隙按料厚的0.5%取單邊0.03mm，齒圈板與凸模間隙單邊0.005mm，推板與凹模鑲件單邊間隙0.005mm。

（2）凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：連桿零件長寬比大，屬于長條狀零件，

鉤部和頭部強(qiáng)度差，易崩刃，中部強(qiáng)度較好。若設(shè)計(jì)為整體式，更換時浪費(fèi)材料，因此設(shè)計(jì)為圖4所示的三段式結(jié)構(gòu)，只需更換部分材料即可。模具材料選用韌性及耐磨性能佳的瑞典一勝百冷作鋼ASSAB88材料，熱處理硬度61 ～63HRC，提高凸模壽命。

圖3　連桿精沖級進(jìn)模結(jié)構(gòu)圖

（3）凹模鑲件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：為了方便模具制造和維修，第一步?jīng)_定位釘和中間圓孔凹模，設(shè)計(jì)成三個小鑲件，分別用M8螺釘固定在下墊板1上，同時在鑲件上設(shè)計(jì)一個M16快換螺紋，當(dāng)鑲件需要維修或者更換時，只需用M16螺釘擰入，取出鑲件即可，方便快速更換（見圖5、圖6）。

連桿鉤部邊距不到?jīng)_壓材料厚度的1倍，精沖成形難度比較大，易崩刃。為了便于加工和局部修模，第三步落外形凹模設(shè)計(jì)如圖7、圖8所示的鑲拼形式，各部件相對獨(dú)立，方便更換，節(jié)省材料。

圖4　凸凹模結(jié)構(gòu)示意圖

圖5　沖中間小孔凹模鑲件（件36）

圖6　沖定位釘凹模鑲件（件38，×2）

圖7　凹模鑲件A

圖8　凹模鑲件B

凹模采用冷作鋼ASSAB88材料，熱處理到61～63HRC，并需做CrAlN涂層處理，提高凹模刃口耐磨性。

圖9　齒圈板結(jié)構(gòu)示意圖

（4）齒圈板設(shè)計(jì)：齒圈板選用常用的模具鋼Cr12MoV，熱處理到57～59HRC。為了避免因板料的彎曲和拉伸變形產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高被加工材料的塑性變形能力，沿齒圈板型腔周邊設(shè)有高度為0.7mm的V形齒圈，如圖9中