汽車手剎基座模具的設計*

張 巍 鄢 勇 劉仁兵

(①武昌工學院機械工程學院，湖北 武漢 430065；②武漢思凱精沖模具有限責任公司，湖北 武漢 430205)

沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法[1]。板料沖壓是一種常見的沖壓技術，在汽車等工業領域中都有著廣泛的應用[2]。相對傳統的機加工方法，沖壓生產效率非常高、產品的尺寸精度高、材料利用率高，同時由于產品與模具具有“一模一樣”的特點，因此制件的互換性好；但是隨著模具行業迅速的發展，傳統的沖壓工藝已經滿足不了現代化生產的需求，特別對產品的質量要求越來越高，對產品的成本控制、生產效率提高已經成為沖壓件行業改革的重要因素之一[3]。

1 工藝分析

手剎基座工件如圖1所示，材料牌號為Q235,材料厚度t=3 mm,大批量生產。該工件結構較為復雜，不對稱且有許多異形彎扭的結構，既有凸出的懸臂又有異形孔；工件的最小孔直徑為8.05 mm≥1.3 t，最小孔邊距為9.91 mm≥1.5 t。根據上述分析，該工件非常適合沖壓加工的先決條件，同時滿足孔邊距條件，在下述方案制定時可以考慮復合模加工生產。

2 工藝方案的制定

盡管手剎基座工件的結構較為復雜，但是僅有外形和內孔的加工，因此利用落料和沖孔兩道工序可以完成生產。根據工件的工藝特點和工藝要求，設計的沖壓成型方案有以下3種:

方案1：先落料，再沖孔，采用單工序模兩次完成生產。

方案2：沖孔-落料級進模一副模具兩道工序完成生產。

方案3：落料-沖孔復合模一副模具一個工位完成生產。

方案1單工序模的模具結構相對來說比較簡單，但是需要兩副模具，生產效率比較低。同時生產過程中誤差會兩次疊加，因此沖裁件質量較差；方案2級進模結構最為復雜，同時兩道工序中會積累安裝定位誤差，因此沖裁件的質量相對也不是很高；方案3復合模只需要設計一套模具，生產效率高，并且定位精度容易保證，沖裁件質量很好，同時最小孔邊距為9.91 mm≥1.5 t，滿足最小孔邊距條件。詳細工藝方案對比如表1所示。

表1 沖壓工藝方案對比

經過上述成型方案分析比較， 綜合工件的生產工藝、材料特點以及模具成本，選擇方案3。

3 排樣設計

根據相關資料[4]，計算出制件毛坯后，再計算搭邊寬度、料寬及步距等。根據毛坯尺寸大小查得模具的工件之間搭邊值[5]取a=3 mm，工件與側面搭邊值取a=4 mm；由此可計算得到條料的寬度B=155.12 mm。裁板誤差△=1 mm 。條料尺寸3 mm×155.12 mm×128 mm，每條條料可沖出工件10個。排樣如圖2所示：

4 模具設計及其工作過程

圖3所示為設計的落料沖孔復合模。該復合模采用倒裝式復合模結構，主要由剛性推件裝置、卸料裝置、定位零件、落料凹模、3個凸模、墊板、模板等零件組成。其中落料凹模 4、沖孔凸模裝在上模， 凸凹模20裝在下模，卸料板除了實現卸除凸凹模周圍的制件的作用，還兼起凸凹模固定板的作用。考慮到操作的便利性，模架選用滑動平穩、導向準確可靠的四角導柱模架[6]。模具工作時， 壓力機滑塊帶動上模向下運動，此時將剪切好的條料放在凸凹模20上，并通過導料銷26 定位；隨著壓力機滑塊的向下運動，凹模4與條料接觸，并與凸凹模共同作用緊緊地將坯料壓住，完成落料的工作；隨著壓力機滑塊的繼續下行，3個凸模與條料接觸，完成沖孔的工作；完成工件的加工，滑塊帶動上模返程，此時包圍在凸凹模周圍的制件通過卸料板卸料，箍在凸模周圍的廢料通過上模的打料裝置去除廢料；上模回程取出工件后，將剪切好的條料送進，由擋料銷25控制步距，便可進入下一次沖壓加工，完成一個工作循環。

5 結語

通過對某汽車手剎基座工件的工藝分析，考慮到生產效率及制造成本的基礎上，確定了合理的工藝方案；設計了落料沖孔復合模，完成了對該工件的成型加工；最后設計的模具經過試模，小批量加工生產實驗，產品質量滿足設計、工藝要求，目前已批量應用于實際生產，極大程度上降低了工件生產成本，提升了產品質量，經濟效益顯著，對實際的模具設計有一定的借鑒意義。

[1]楊關全.冷沖壓工藝與模具設計[M].大連：大連理工大學出版社，2012.

[2]少巖，齊寶軍.汽車覆蓋件沖壓成型過程中常見的缺陷分析[J].城市車輛，2009 (2):47-49.

[3]趙勇.杠桿機構在連續拉深模中的應用[J].制造技術與機床，2017(6)：176-178

[4]柯旭貴，張榮清.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2014.

[5]張正修.沖模實用典型結構圖集[M].北京:機械工業出版社，2009.

[6]鄭暉，于利凱.汽車前底板沖壓工藝分析與拉深模設計[J].鍛壓技術，2009，34(3):103-105.