沖壓模具的風冷降溫結構

李歡迎，田昊天，李鳳武

長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心（河北保定 071000）

1 引言

如何降低模具調試周期、提升生產效率、降低模具整改成本。短周期制造的模具能夠高效地匹配設備并穩定生產，使企業更具有競爭優勢，是各模具廠都在研究探索的問題。左右后輪罩外板有形狀復雜及拉伸深度深的特點，一直是調試周期長、生產穩定性差、報廢率高、整改次數多的典型制件。沖壓模具的風冷降溫結構可有效地提升模具生產效率，減少制件生產過程的報廢率，減少模具整改次數，從而有效地縮短模具開發周期。

2 現有技術及結構形式

2.1 現有模具結構形式一

下模座1000采用整體鑄造式結構，材質采用HT300，凸模1001采用整體式結構，材質為MoCr,上模1100采用整體式結構，材質為MoCr，壓邊圈1200采用整體式結構，材質為MoCr，壓邊圈壓力源采用頂桿結構形式，如圖1所示。

圖1 現有模具結構1.上模 1100 2.壓邊圈 1200 3.凸模 1001 4.下模座 1000

凸模1001通過螺釘、銷釘、中心鍵的配合作用下安裝于下模座1000上，如圖2所示。

上模采用整體式結構一體鑄造，如圖3所示。

壓邊圈采用整體式結構一體鑄造，如圖4所示。

圖2 凸模1001通過螺釘、銷釘、中心鍵的配合作用下安裝于下模座1000上1.凸模1001 2.下模座1000

圖3 整體式結構一體鑄造的上模1.上模座1100

圖4 整體式結構一體鑄造的壓邊圈1.壓邊圈 1200 2.頂桿腿

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模座1000固定在機床下臺面，將上模座1100固定在機床上臺面上，通過設置機床液壓墊壓力及行程，通過頂桿將壓邊圈1200頂置工作準備狀態，將料片放置壓邊圈1200上，上模座1100隨著機床向下運動，直到上模座1100接觸壓邊圈1200并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

2.2 現有模具結構形式二

下模座1000采用整體鑄造式結構，材質采用HT300，凸模1001采用整體式結構，材質為MoCr，上模采用整體式鑄造加鑲塊結構，上模座1100，采用整體鑄造式結構，材質為HT300，上模鑲塊材質為鍛造SKD11，壓邊圈采用整體式鑄造加鑲塊結構，壓邊圈座1200采用整體鑄造式結構，材質為HT300，壓邊圈鑲塊材質為鍛造SKD11，壓邊圈壓力源采用頂桿結構形式，如圖5所示。

圖5 下模座1000采用整體鑄造式結構1.上模座1100 2.壓邊圈 3.下模座1000

下模由下模座1000和凸模1001組成，凸模通過螺栓、銷釘、中心鍵配合下固定于下模座,如圖6所示。

圖6 下模由下模座1000和凸模1001組成1.凸模 1001 2.下模座 1000

上模由上模座1100和鍛件鑲塊1150、1151、1152等組成，如圖7所示。

圖7 上模由上模座1100和鍛件鑲塊組成1.上模鑲塊 2.上模座1100

壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊1250、1251、1252等組成，如圖8所示。

圖8 壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊組成1.壓邊圈鑲塊 2.壓邊圈1200 3.頂桿腿

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模固定在機床下臺面，將上模固定在機床上臺面上，通過設置機床液壓墊壓力及行程，通過頂桿將壓邊圈頂置工作準備狀態，將料片放置壓邊圈上，上模隨著機床向下運動，直到上模接觸壓邊圈并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

現有技術的缺點：現模具結構形式一常應用在小批量制件生產中，缺點是制件拉毛，生產效率低，報廢率高，生產穩定性差，長期成產會出現圓角不順，制件鋅皮隔傷等問題；現模具結構形式二應用于批量生產，由于采用了鍛件鑲塊結構形式，圓角硬度得到了有效保證，拉毛現象得到了有效控制，生產效率、生產穩定性得到了一定提升，但是大批量生產時候會出現壓邊圈表面溫度驟升，導致制件失穩，停線影響自動化生產。

3 風冷降溫模具結構

新型冷沖壓模具的風冷降溫結構，下模座1000采用整體鑄造式結構，材質采用HT300，凸模1001采用整體式結構，材質為MoCr，上模采用整體式鑄造加整體大鑲塊結構，上模座1100，采用整體鑄造式結構，材質為HT300，凹模1101，材質為鑄CH-1，壓邊圈采用整體式鑄造加鑲塊結構，壓邊圈座1200采用整體鑄造式結構，材質為HT300，壓邊圈鑲塊材質為鍛造SKD11，壓邊圈鑲塊及鑲塊安裝座設計風冷降溫結構，并采用冷凝器裝置：195-45WM，壓邊圈壓力源采用串聯氮氣缸結構形式，如圖9所示。沿XZ面截面圖，如圖10所示。

圖9 新型冷沖壓模具的風冷降溫結構1.上模 2.壓邊圈 3.下模 4.冷凝器：195-45WM

圖10 沿XZ面截面圖1.上模座 1100 2.凹模 1101 3.壓邊圈4.下模座及凸模 5.氮氣缸組件

下模由下模座1000和凸模1001及氮氣缸組件組成，凸模通過螺栓、銷釘、中心鍵配合下固定于下模座,氮氣缸組件通過螺釘、銷釘及擋墻配合下固定于下模座，如圖11所示。

圖11 下模由下模座1000和凸模1001及氮氣缸組件組成1.凸模1001 2.下模座1000 3.氮氣缸組件

氮氣缸組件：氮氣缸先安裝在固定板上，氮氣缸直接作用在壓邊圈座的標準件：氮氣缸頂塊上。串聯由一個氣壓表控制氣壓力大小，串聯形式優點是使壓邊圈均勻受力，方便調節制件成形過程中壓邊力的大小。比采用頂桿形式成形過程更加穩定，有利于制件成形，如圖12所示。

圖12 氮氣缸組件1.氣壓表 2.氮氣缸 3.安裝板

上模由上模座1100和凹模1101組成，如圖13所示。

圖13 上模由上模座1100和凹模1101組成1.上模座1100 2.凹模1101

凹模為整體鑄造CH-1材質，材料性能及加工性較好，減少機械加工，減少鉗工研合、拼裝，減少制件生產過程中鑲塊拼縫處拉毛、拉傷，提升模具維修保養工作效率。

壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊1250、1251等組成，如圖14所示。

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模固定在機床下臺面，將上模固定在機床上臺面上，壓邊圈在氮氣缸組件的作用力下處于頂起狀態，上模隨著機床向下運動，直到上模接觸壓邊圈并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

圖14 凹模為整體鑄造1.壓邊圈座1200

壓邊圈鑲塊材質為SKD11，鑲塊厚度50mm，鑲塊底面設計一個深15mm，寬20mm的冷結空氣運行槽，1250鑲塊對應進氣管，1263鑲塊對應出氣管，并安裝有消音器。鑲塊底面正視圖如圖15所示。

圖15 鑲塊底面正視圖

以鑲塊1250為例，說明風冷降溫結構進氣口的特殊結構，如圖16所示。

圖16 鑲塊結構1、4.鑲塊1250 2.KQ2H10-03S 3.軟套

軟套通過過盈配合安裝在鑲塊1250上，在軟套上攻螺紋與之配合KQ2H10-03S旋結配合，然后接由冷凝器裝置：195-45WM出來的冷氣。

以鑲塊1263為例，說明風冷降溫結構出氣口的特殊結構，如圖17所示。

圖17 鑲塊1263風冷出氣口結構1、2.鑲塊1263 3.軟套 4.AN303-03

軟套通過過盈配合安裝在鑲塊1263上，在軟套上攻螺紋與消音器：KQ2H10-03S旋結配合，降低噪音把熱空氣排出鑲塊外。

冷沖壓模具的風冷降溫結構只要接入普通壓縮空氣，通過冷凝器轉換后接入KQ2H10-03S,在壓邊圈鑲塊內部形成2個環形通道，在模具生產過程中大幅度降低模具壓料面表面的溫度，減少鋅皮粘貼，減少制件拉毛，板料流入量控制在有效范圍內，有利于制件穩定性批量成產，同時在出氣口安裝消音器，減少有害噪音的傷害。

4 結束語

此種風冷降溫模具結構可實現深拉伸模批量穩定的生產；可減小深拉伸模連續生產過程中因溫度升高造成的制件失穩；可減少模具調試整改次數，節約模具加工成本。為項目整體開發周期保證提供了至關重要的意義，為后期深拉伸制件的模具結構設計提供了經驗性的成功案例。