操縱桿沖壓工藝分析與模具設計

張 智

連云港杰瑞電子有限公司

操縱桿沖壓工藝分析與模具設計

張 智

連云港杰瑞電子有限公司

操縱桿一端與油門踏板連接，另一端與發動機中化油器的節氣門連接，其作用是供駕駛員為適應汽車運行條件，控制化油器節氣門的開啟程度，以調節可燃混合氣流量大小，從而改變發動機的轉速或負載。油門操縱桿的生產工序為：落料→平頭→清洗→沖壓彎曲成型。經生產驗證，模具設計滿足成形要求，對類似零件的模具設計具有一定的參考價值。下面文章將會根據相關內容進行闡述和分析，以供參考。

操縱桿；沖壓工藝；模具設計

操縱桿是將純粹的物理動作( 手部的運動) 完整地轉換成機械語言的有效裝置，已在各種機械設備上得到廣泛應用，包括挖掘機、電動車以及輪椅等。圖 1所示為一類手動挖掘機操縱桿的三維效果圖及零件展開圖，該操縱桿與連桿固定后可實現低速往復與斷續運動，故磨損較嚴重，需求量大。

1 沖壓工藝分析

操縱桿成形共包括沖孔、落料、沖凸和彎曲共4個工序，其中孔有兩組，根據零件結構特點與工藝要求，沖壓工藝方案共有以下幾種：方案一，5副單工序模具包括沖孔模2副，落料模、沖凸模和彎曲模各一副；方案二，3副模具包括多工位的沖孔落料級進模、沖凸模和彎曲模；方案三，3副模具包括沖孔落料復合模、沖凸模和彎曲模。比較以上3種方案可以發現，方案一中的模具設計制造簡單，設計計算量小，但生產效率低，人力與資源消耗較大；方案二中的模具設計制造相比方案一要復雜，設計計算量稍大，但產品精度以及生產效率相對更高，總體而言優于方案一；方案三的設計思路與方案二相近，區別在于將第一副級進模改為復合模，設計計算量減少，但生產效率降低?？紤]到操縱桿零件為大批量生產，方案二的設計思路更為合理，即采用1副沖孔落料級進模、1副沖凸模和1副彎曲模完成零件成形。

2 模具結構

2.1 結構

整副模具的沖壓力是由沖床在垂直方向的沖壓力，通過上模V型沖壓斜楔塊12和下模V型沖壓斜楔塊13轉化為水平沖壓力，對工件管子進行沖壓加工。沖裁二頭半圓形長孔的凸模和沖裁梯形缺口的凸模，以及沖壓小凸起的沖頭(2個沖長孔凸模，2個沖缺口凸模和2個沖小凸起沖頭因體積小在模具結構圖中未標出，在部件裝配圖中標出，在此用文字說明)全部水平方向固定在下模V型沖壓斜楔塊13上。隨著下模V型沖壓斜楔塊的相對運動，在水平方向上由外向中間對工件進行沖壓，一次沖壓完成全部沖壓工作。起凹模作用的模具芯軸3，由模具芯軸液壓缸8夾緊并伸出穿過工件管子被鎖緊液壓缸1鎖緊，保證其在沖壓過程中不能移動。模具芯軸內的沖裁廢料的取出也是一件比較困難的工作，采用了廢料氣缸4，通過廢料氣缸打桿將模具芯軸內的沖長孔和沖梯形孔的廢料一并打出，且應用空氣清洗噴嘴14將工件管子表面及模具型腔內的鐵屑和雜物全部吹干凈，以備下次的沖壓工作。整副模具采用滾珠式導柱導套精密模架。

2.2 沖壓工藝

操作人員用加料桿將毛坯管子放入模具中的半圓形托架上，然后按下啟動按鈕，這時作為沖壓凹模的模具芯軸在芯軸液壓缸的作用下伸出穿過管子內孔。在伸出到位后，芯軸液壓缸前端接近控制鎖緊液壓缸的感應開關，感應開關動作，使管子鎖緊液壓缸動作，頂緊毛坯管子，保證其在沖壓過程中不能移動。鎖緊液壓缸頂緊到位后，鎖緊液壓缸接近控制沖床動作的感應開關，感應開關動作，使沖床滑塊下降產生垂直沖壓力。下降時產生的垂直沖壓力通過模具分成先后兩個階段：在先前第一階段的行程中，它通過上模 V 型夾緊斜楔塊將垂直沖壓力轉化為側向夾緊力，將兩片半圓形的下模V型夾緊斜楔塊合上把管子表面抱緊，為稍后的沖壓工作做準備；在后面的第二階段的行程中，它通過上模V型沖壓斜楔塊和下模 V 型沖壓斜楔塊將垂直沖壓力轉化為側向沖壓力，將2 個二頭半圓的長孔，2 個梯形缺口和 2 個半圓形的小凸起一次沖壓成形。這時沖壓機床完成沖壓過程，滑塊上升回到起始位置。

2.3 沖凸模設計

沖凸模設計與沖孔模設計基本相符，可采用后側導柱模架(上模座尺寸為136mm×116mm×25mm，GB/T2855.5；下模座尺寸為136mm×116mm×30mm，GB/T2855.6；導柱尺寸為18mm×130mm，GB/T2861.1；導套尺寸為23mm×65mm，GB/T2861.7)。沖凸模與沖孔模的不同點是沖凸模的沖凸部位下模也是一個凸模，稱之為下凸模，沖凸臺發生在塑性變形階段，由于兩個凸模制件存在間隙，板料在承受凸模作用力的同時，也受到彎矩作用，結果工件材料被上凸模擠入間隙，并在遇到下凸模時停止變形，完成工件平面凸臺的成形。沖凸模由于成形比較簡單，故無需卸料裝置，制件不會粘在凸模上。

2.4 彎曲模的設計

采用標準后側導柱模架(上模座尺寸為136mm×116mm ×25mm，GB/T2855.5；下模座尺寸為136mm×116mm×30mm，GB/ T2855.6；操縱桿的彎曲為典型U形彎曲，由于該彎曲件較為簡單，只需一次壓彎成形，且U形件兩側高度均大于底部寬度，回彈較小，無需后續修整。工件材料沿凹模3圓角滑入凸、凹模的間隙并彎曲成形，彎曲凸模12回升時，頂件塊14將工件頂出，由于工件材料的彈性，工件一般不會包在凸模上。

綜上所述，根據對操縱桿的沖壓成形工藝分析，制定了適合該零件生產要求的沖壓工藝方案，分別采用沖孔落料級進模、沖凸模與彎曲模完成零件成形，經過調試已試制出合格制件，產品合格率為97%，生產量余萬件，模具在批量生產中工作穩定，可靠耐用，滿足了企業需要，對類似零件的模具設計具有一定的參考價值。

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