淺談油門拉線支架落料模具設計

劉永華，李民，房洪杰

（1.中國機械工程學會，北京 100048；2.煙臺南山學院，山東 煙臺 265713）

模具是工業生產中的基礎工藝設備，是一種高附加值的技術密集型產品，也是高新技術產業的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要指標。圖1為某企業正在生產的油門拉線支架，材質為Q235-A，材料厚度為4.5mm，預計產量為1萬件/月，需要設計一套模具滿足批量生產。

圖1 油門拉線支架零件圖

1 工藝分析及方案確定

1．1 工藝分析

該零件屬于沖裁件，在沖壓工藝性能好、模具設計合理的條件下，沖裁件能夠批量生產，從而提高生產效率，節約生產成本。根據圖1中零件圖的技術參數，對該零件的工藝進行了分析：（1）該沖裁材料為Q235-A是普通碳素結構鋼，沖壓性能好；（2）零件結構相對較簡單，屬于簡單的落料件；（3）零件周邊圓精度要求較高，從經濟技術方面考慮擬采用IT9級。

1．2 方案確定

方案的確定要依據改零件的工藝，沖裁件的工藝包括工序、組合、順序等，合理的沖裁工藝方案，能夠提高生產效率，節約成本。因此，進行模具設計前，先確定零件的加工方案，盡可能一次成型，避免工序復雜化。根據圖1的零件圖，該工件無孔，不需要沖裁，只是一個簡單的落料工序就能生產成型，因此，確定該零件生產需要設計一套落料模具，一次沖裁成型，便于機械化操作，生產效率高。

2 凸凹模結構設計及尺寸計算

2．1 凹模結構的設計及輪廓尺寸計算

凹模按結構可分為整體式凹模和組合式凹模（鑲拼結構），在該油門拉線支架沖裁模具設計中，選用整體式凹模。整體式凹模廣泛應用于沖裁中小型沖壓件的模具及尺寸精度要求比較高的模具中，它的特點是：凹模工作刃口強度較高，由于制件厚度達到4.5mm，屬于較厚工件，因此，選用下出料方式出料，凹模用螺釘和銷釘固定在下模座上，確保安裝和拆卸簡便，穩定性好。

整體式凹模輪廓尺寸的確定：模具在工作過程中，凹模承受的力有沖裁力和側向擠壓力。因此，凹模的輪廓尺寸要考慮零件的厚度，還要考慮凹模孔口刃壁間距離，一般設計模具時，按照經驗公式來確定。

凹模厚（高）度：H=k×S

式中，S為垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm）；k為系數，考慮板料厚度的影響。

已知S=185.5mm，(根據文獻[3]，k=0.20～0.24)取k=0.20，代入公式，得：H=0.20×185.5≈ 37mm，H取值45mm，則垂直于送料方向的凹模寬度B=S+(2.5-4.0)H，帶入數值得B=185.5+2.5×37=278mm，取B=280mm。

送料方向凹模長度L=S1+2S2

式中，S1為送料方向的凹模刃壁間最大距離（mm）；S2為送料方向凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離（mm）；已知S1=55mm，根據文獻[3]，得S2=55mm，代入公式計算得：L=180mm。

綜合各方面因素，考慮到安裝、送料的便利，綜合各方面因素，取凹模周界B×L=280mm×180mm×45mm。

經設計，凹模的結構示意圖2所示。

圖2 凹模結構示意圖

2．2 凸模結構設計及長度計算

凸模高度主要根據模具結構，并考慮修磨、操作安全、裝配等需要來確定。當按沖模典型組合標準選用時，則可取標準長度，否則應該進行計算。計算公式如下：

H=h1+h2+h3+h

式中，h1為凸模固定板的厚度（mm），其值取凹模厚度的70%～80%；h2為固定卸料板厚度（mm）；h3為導料板厚度（mm）；h為增加長度（mm），它包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度△（0.5mm～1mm，現取1mm）、凸模固定板與卸料板之間的安全距離（一般取10～20mm）等。現取h=20mm。

油門拉線支架模具設計中采用的是卸料板與導料板一體的剛性卸料板，且因為制件厚度較大，剛性卸料板厚度可與凹模厚度一致,所以凸模長度H＞h1+h2+h3+h=20mm+25mm+20mm=65mm，取凸模長度為70mm。

經設計，凸模結構示意圖3所示。

圖3 凸模結構示意圖

3 模具裝配結構設計及分析

3．1 模具其他結構設計與分析

（1）模架結構。模架采用中間導柱模架,這種模架的導柱在模具中間位置，以凹模周界尺寸為依據選座位模架規格。上模座H上模取50mm，上下模墊板厚度H墊取20mm，上下固定板厚度H固取20mm。

（2）導向零件。導柱、導套結構選擇滑動導柱導柱導套數量選擇兩副。導柱d/mm×L/mm分別為φ40×200；φ45×200。導套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ40×115×45，φ45×115×60。

（3）支承零件。模具中的支承支持零件有上模座、下模座、模柄、上墊板、下墊板和凸模固定板。

上、下模座：其規格可根據相關資料查得，上模座厚度為50mm，下模座厚度為60mm；周邊尺寸根據凹模周邊尺寸B×L=180mm×280mm來設計。

模柄：中、小型模具一般都通過模柄將上面固定在壓力機滑塊上。

選用壓入式模柄，其固定段與上模座孔采用H7/m6過渡配合，模柄的尺寸需根據壓力機模柄孔尺寸相關數據，選擇尺寸為Φ50×75（mm×mm）的壓入式模柄。

上、下墊板：在凸模固定板和上模座之間加一塊淬硬的墊板，其周邊長度為B×L=180mm×280mm，其厚度為20mm。

凸模固定板：選擇方形固定板周邊長度為B×L=180×280mm，其厚度一般為凹模厚度的60%～80%。凸模固定板與凸模一般為過渡配合（H7/n6或H7/m6），壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。

3．2 模具工作過程分析

根據圖4模具裝配圖所示，模具工作時，上模與壓力機滑塊一起做上下運動。在沖裁前，頂料塊與凸模、剛性卸料板與凹模一起將材料壓緊，上模隨滑塊繼續下行，凸模進入凹模前，導柱已經進入導套，從而保證了在沖裁過程中凸模和凹模之間間隙的均勻性。凸模進入凹模就材料沖下，在上模上行時，通過頂料塊將工件從凹模中頂出。

圖4