某型粗濾底盤零件沖壓成型方案的研究

胡義華，張樹林，林祖正

（廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院，廣西 柳州 545616）

沖壓工藝過程的優(yōu)劣，決定了沖壓件制造技術(shù)的合理性、沖壓件的品質(zhì)和產(chǎn)品成本。因此必須對沖壓件進(jìn)行詳盡的工藝分析，分析沖壓件的結(jié)構(gòu)、性能及加工難易程度，確定科學(xué)、合理的工序方案。并在保證產(chǎn)品的設(shè)計要求、滿足使用條件的情況下，盡量減少工序，采用適宜的材料，盡量節(jié)約用料，選擇先進(jìn)且合理的加工技術(shù)，力求生產(chǎn)工藝過程簡單易行，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 零件要求

圖1所示為粗濾底盤零件示意圖，材料為08鋼，厚度為0.8 mm，年生產(chǎn)量為3萬件。

圖1 零件圖

空濾器粗濾底盤的作用，主要只是在粗濾器的進(jìn)氣口底部固定和支撐塑料套管，并且屬于隱蔽件，因此外觀上要求不高，只需要表面平整，精度要求不高，彎曲半徑大于所用鋼板材的最小彎曲半徑，因此可以用沖壓方法加工。

2 零件結(jié)構(gòu)形狀分析

由圖l可知，該工件的加工涉及到落料、沖孔、圓孔翻邊、外緣翻邊等工序。該工件形狀簡單對稱，翻邊高度H=8 mm＞1.5 r=1.5 mm，由計算可知最大翻邊高度為H max=10.086 mm。由此可知，設(shè)計翻邊時，可一次翻邊完成，無需長拉深。同時沖孔毛刺與翻邊方向相反，翻邊后工件品質(zhì)沒大影響。

08鋼的力學(xué)性能如表1所示。

表1 08鋼性能表

3 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度及斷面品質(zhì)分析

3.1 尺寸精度

零件總長度（283±0.1）mm，尺寸精度為IT10級，尺寸精度較高，且圓角半徑偏小，這需要在翻邊時采取較高的模具制造精度和較小的模具間隙；

兩孔中心距（145±0.15）mm，尺寸精度為IT12級，尺寸精度不高；

零件寬度（138±0.1）mm，尺寸精度為IT11級，尺寸精度不高，但圓角半徑偏小，這也需要在翻邊（彎曲）時采取較高的模具制造精度和較小的模具間隙；

零件圖上的未注尺寸公差要求為m級，即為15級。

3.2 斷面品質(zhì)

板料厚度為0.8 mm，（查參考文獻(xiàn)[1]第38頁表3.1），生產(chǎn)時毛刺允許高度為≤0.10 mm，本產(chǎn)品在斷面品質(zhì)和毛刺高度上，沒有嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面品質(zhì)就可以保證。

3.3 產(chǎn)品材料分析

對于沖裁件材料，一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低、塑性高、表面品質(zhì)和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。零件所用的材料是08鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和塑性指標(biāo)適中，經(jīng)熱處理后，用沖裁的加工方法，是完全可以成型的。

另外產(chǎn)品對于厚度沒有嚴(yán)格要求，在表面要求不得有麻點、裂紋及腐蝕等缺陷，選用用國家標(biāo)準(zhǔn)的冷軋板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面品質(zhì)和厚度公差就可以保證了。

3.4 生產(chǎn)批量

產(chǎn)品生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，適于采用沖壓加工的方法，最好是采用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模，這樣將大大地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。而級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用復(fù)合?？梢淮瓮瓿陕淞?、沖孔、翻邊等工序。

4 沖壓工藝方案的確定

完成此工件，需要落料、沖孔、圓孔翻邊、外緣翻邊四道基本工序?？紤]到公司的生產(chǎn)條件，其加工方案分為以下3種：

（1）方案一。落料—沖孔—圓孔翻邊—外緣翻邊；

（2）方案二。落料、沖孔復(fù)合—圓孔翻邊、外緣翻邊復(fù)合；

（3）方案三。落料—成型（包括沖孔、圓孔翻邊、外緣翻邊復(fù)合）。

各工藝方案特點分析：

方案一的單工序模，需用4套模具來完成整個零件的沖壓工作，其優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，制造方便，投產(chǎn)快，每個工序的定位基準(zhǔn)一致，并與基準(zhǔn)重合，操作也比較方便，而且分開翻邊能得到很好的校正效果，易于控制，尺寸形狀準(zhǔn)確，表面不易于劃傷，品質(zhì)高；不足之處是工序分散，模具數(shù)多，設(shè)備和操作人員多，勞動強(qiáng)度大，消耗材料大，不適合大批量生產(chǎn)，從考慮成本的角度看也不適合。

方案二的兩個復(fù)合模，生產(chǎn)效率高，工件精度高，但模具制造費用高。

方案三的特點，介于上面已分析的兩個方案之間，其優(yōu)點是工序集中，生產(chǎn)高度集中，生產(chǎn)率高，操作安全，不但節(jié)省了材料，也使模具結(jié)構(gòu)緊湊，并提高制造精度。

綜合以上3個方案的分析，考慮到制造的生產(chǎn)批量，從提高生產(chǎn)效率的角度來看，采用第三種方案。由于這個零件經(jīng)過分析需要的4個工序，在兩套模具上來完成沖壓任務(wù)。

結(jié)合零件要求，采用方案三，其生產(chǎn)效率高，制件精度高，模具制造和調(diào)整維修比較容易。

5 確定模具的結(jié)構(gòu)形式

5.1 模具類型的選擇

由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。復(fù)合模可分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種形式。

（1）正裝式的特點。工件將落在下模工作面上，必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，有可能影響操作和安全生產(chǎn)，從而影響了生產(chǎn)率，但沖出的制件平直度較高。

（2）倒裝式的特點。結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能裝自動撥料裝置，既能提高生產(chǎn)率又能保證安全生產(chǎn)，孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的脹力較大。

經(jīng)分析，在保證凸凹模強(qiáng)度和制件使用要求的前提下，為了操作安全、方便和提高生產(chǎn)率。綜合比較兩種方式，采用倒裝式復(fù)合模。

5.2 定位方式的選擇

雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理地安排生產(chǎn)，可以采用手工送料方式，能夠達(dá)到批量生產(chǎn)的要求，且能降低模具生產(chǎn)成本，因此采用手工送料方式。

另外，考慮到零件的尺寸及厚度，為了便于操作和保證零件的精度，采用管料板定位的定位方式。為了減少材料的消耗和提高定距的可靠性，決定采用直排有廢料排樣的排樣方式。

5.3 卸料方式的選擇

因為工件料厚為0.8 mm，相對較薄，卸料力不大，故可采用彈性料裝置卸料。在零件的沖裁過程中，滑塊帶動上?；厣?，這時頂件裝置橡膠的彈力，通過退料板將箍在凹模與凸凹模上的沖件頂出卸下，壓料裝置將卡在凹模與沖孔凸模之間的沖件，推落在下模上面。而卡在凸凹模內(nèi)的沖孔廢料，在一次一次的沖裁過程中，由沖孔凸模逐次向下從漏料孔推出。再將推落在下模上的零件取走后，又可進(jìn)行下一次的沖壓循環(huán)。

5.4 導(dǎo)向方式的選擇

為了提高模具壽命和工件品質(zhì)，方便安裝調(diào)整，由于彎曲零件尺寸比較小，且零件的精度要求不高，故使用后側(cè)導(dǎo)柱式模架。

6 結(jié)束語

沖壓方案是否合理，直接影響模具工藝設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計。合理的沖壓方案，可以使模具設(shè)計方案可靠性達(dá)到80%以上。從而縮短模具設(shè)計與制造周期2/5（對于復(fù)雜模具而言），并提高模具品質(zhì)和產(chǎn)品合格率，進(jìn)而可大幅度降低制造成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力。

[1]翁其金，徐新成.沖壓工藝及檢具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]《現(xiàn)代沖壓技術(shù)》編寫委員會.汽車覆蓋件模具設(shè)計與制造[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[3]薛啟翔，等.沖壓模具設(shè)計制造難點與竅門[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]F K Chen and Y CLiao.An Analysis of Draw-Wall Wrinkling in a Stamping Die Design[J].Int JAdv Manuf.Technol.，2009，（19）：253–259.