轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

文根保，熊利軍，袁開波

（1.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441000；2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441022）

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件之一，其主體一般采用鋁合金鑄造而成，內(nèi)部鑲嵌有特殊金屬缸套，缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封缸體氣室并構(gòu)成燃燒室。缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座和氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門及進(jìn)氣通道和排氣通道等。為保證其力學(xué)強(qiáng)度和缸體不受意外磕碰，一般會(huì)在外表面上設(shè)置擋塵片，起防護(hù)、防塵作用。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片形狀和工藝分析

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片為左右對(duì)稱件，如圖1所示。材料為沖壓用 DC03，規(guī)格 270 mm×152 mm×1.0 mm，材料利用率為：14 700×2/270×152=71.7%，使用沖床：400 t。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片外形展開尺寸進(jìn)行計(jì)算，展開長(zhǎng)度為131.5 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片成形工步有：140 mm×90 mm×131.5 mm（展開長(zhǎng)度）外形落料和切邊、N形彎曲及R2 mm×3.9 mm的90°彎曲、40 mm×16 mm×R10 mm×R9 mm的V形槽拉深、2×φ（9±0.1）mm和3×φ（8±0.45）mm沖孔，還包括落料、沖孔、切邊、彎曲和拉深工序，彎曲和拉深后還需增加整形工步。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片是轎車零部件，批量大，從生產(chǎn)效率、制件質(zhì)量和成本考慮應(yīng)采用級(jí)進(jìn)模一次成形左右兩件。除上述工步外，還要增加定位孔加工、制件分離工步。在彎曲、拉深和整形工步之間還需設(shè)置空工位，一旦制件出現(xiàn)彎曲和拉深尺寸不到位即可在設(shè)置的空工位上增加彎曲和拉深的工步。

2 排樣及工步分析

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片排樣設(shè)計(jì)如圖2所示，工步為保證模具各模板不變形及方便更換，模具分成4個(gè)區(qū)域，總長(zhǎng)為1 716 mm。第Ⅰ區(qū)域長(zhǎng)度為370 mm，設(shè)有1、2工步；第Ⅱ區(qū)域長(zhǎng)度為540 mm，設(shè)有3、4、5和6工步；第Ⅲ區(qū)域?yàn)?20 mm，設(shè)有7和8工步；第Ⅳ區(qū)域長(zhǎng)度為480 mm，設(shè)有9、10和11工步。帶料進(jìn)入模具，需要有4個(gè)方形定位塊進(jìn)行定位和導(dǎo)向。從工步2到工步11由定位銷保證帶料移動(dòng)（152±0.02）mm的步距，工步1沖定位孔和切除制件兩側(cè)的斜邊，工步3和工步5為彎曲和拉深工序，需充分考慮回彈對(duì)彎曲和拉深的影響，工步4、6為空工位，工步7對(duì)彎曲和拉深尺寸進(jìn)行整形，工步8為空工位。在制件形狀和尺寸達(dá)到要求后，沖2×φ（9±0.1）mm 和 3×φ（8±0.45）mm 孔，工步 9、10 沖工形槽，工步11在工形槽的基礎(chǔ)上再切斷左右制件連接處的帶料。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋擋塵片排樣設(shè)計(jì)

3 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

級(jí)進(jìn)?？偝叽鐬? 180 mm×620 mm×476.5 mm，模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

（1）帶料的定位與導(dǎo)向：帶料是通過自動(dòng)送料機(jī)送料，先通過2個(gè)支撐座5上面的2塊定位板38的270+0.10+0.04mm槽送入，經(jīng)過2組導(dǎo)向定位塊37實(shí)現(xiàn)帶料多工位成形，帶料依靠各工步中的定位銷導(dǎo)筒47、彈簧50、51及限位銷48、定位板29實(shí)現(xiàn)精確跳步。

（2）沖孔與彎曲凸、凹模材料及硬度：沖孔、沖槽和切邊凸模選用SKD11，硬度為58～60 HRC；凹模選用SKD11，硬度為56～58 HRC；彎曲、拉深、整形凸模和凹模選用Cr12MoV，硬度為58～60 HRC。

模具工作部分各區(qū)域間均有4處導(dǎo)柱和導(dǎo)套確保開合模的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，上模座、上墊板、上安裝板之間為螺釘連接，卸料板與上模座之間為臺(tái)階卸料螺釘相連，臺(tái)階卸料螺釘與上模座孔存在40 mm的移動(dòng)距離。在67個(gè)彈簧的作用下可實(shí)現(xiàn)帶料和半成品的脫模，沖孔所產(chǎn)生廢料從凹模、墊板和下模座的排料孔排出。

3.1 級(jí)進(jìn)模第Ⅰ區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖4所示，第Ⅰ區(qū)域包含第1、2工步，主要是沖定位孔和切邊，為帶料定位與導(dǎo)向，包括：①第1工步：如圖4中B-B所示，沖孔凸模32與沖孔凹模33

圖4 級(jí)進(jìn)模第Ⅰ區(qū)域結(jié)構(gòu)

（1）第Ⅰ區(qū)域上、下模連接與導(dǎo)向。上模座5、上墊板7、上安裝板8、9由圓柱銷40定位和臺(tái)階螺完成帶料定位孔的沖孔，以螺釘31固定的切邊凸模30和切邊凹模34完成三角形切邊；②第2工步：如圖4中A-A所示，帶料兩側(cè)的切邊由切邊凸模41和切邊凹模42完成。

釘6和螺釘25固定。上、下模運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向依靠長(zhǎng)導(dǎo)套22、短導(dǎo)套23和上模導(dǎo)柱26、下模導(dǎo)柱27完成。

（2）第Ⅰ區(qū)域沖孔凸模的卸料。如圖4所示，帶料沖孔和切邊后，帶料會(huì)卡在凸模上，需要用卸料板10將帶料推出凸模，以便繼續(xù)沖壓。卸料板10是用臺(tái)階卸料螺釘21與上模座5相連，臺(tái)階卸料螺釘21的臺(tái)階在上模座5孔中存在40 mm的行程距離。上模座5、上墊板7、上安裝板8、9與卸料板10之間裝有12個(gè)彈簧支撐套17和彈簧18，模具閉合時(shí)壓縮彈簧18完成沖孔和切邊，模具開啟后彈簧18恢復(fù)彈性使卸料板10產(chǎn)生40 mm的卸料行程，而凸模的位置固定不變，故將帶料從凸模上推出。沖孔和切邊廢料從凹模、下墊板14和下模座15的排料孔落下。

3.2 級(jí)進(jìn)模第Ⅱ區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖5所示，第Ⅱ區(qū)域包括工步3～6，主要是制件彎曲、拉深和整形。第3工步如圖5A-A所示，由凸模35和凹模36完成制件的彎曲和拉深預(yù)成形。第5工步如圖5D-D旋轉(zhuǎn)剖視所示，由凸模31和凹模32完成制件彎曲和拉深預(yù)成形。第4、6工步為空工位，制件中間分別由支承塊18、44支撐，兩側(cè)由擋塊41限制，由下模墊塊42和上模墊塊43支撐。

圖5 級(jí)進(jìn)模第Ⅱ區(qū)域結(jié)構(gòu)

（1）第Ⅱ區(qū)域上、下模連接與導(dǎo)向。以圓柱銷33定位，上安裝板7、8、上模墊板9和上模座10通過螺釘12、45和臺(tái)階螺釘47連接，由4副長(zhǎng)導(dǎo)套24、上模導(dǎo)套25、下模導(dǎo)套29和上模導(dǎo)柱26、下模導(dǎo)柱30進(jìn)行上、下模的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。

（2）第Ⅱ區(qū)域彎曲拉深成形凸模的卸料與第Ⅰ區(qū)域沖孔凸模的卸料相同。

3.3 級(jí)進(jìn)模第Ⅲ區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖6所示，第Ⅲ區(qū)域包含有第7、8工步，主要是制件彎曲、拉深。第7工步如圖6A-A所示，彎曲和拉深形狀經(jīng)第Ⅱ區(qū)域的第3和第5工步后，為了穩(wěn)定最終的形狀尺寸及R2 mm×90°×3.9 mm翻邊，需采用翻邊整形凸模29和翻邊整形凹模30進(jìn)行成形。第8工步為空工位，當(dāng)?shù)?工步成形仍達(dá)不到圖紙要求時(shí)，可在第8工步安排翻邊整形。第Ⅲ區(qū)域上、下模連接與導(dǎo)向與第Ⅱ區(qū)域相同，第Ⅲ區(qū)域彎曲拉深成形凸模的卸料也與第Ⅰ區(qū)域沖孔凸模的卸料相同。

圖6 級(jí)進(jìn)模第Ⅲ區(qū)域結(jié)構(gòu)

3.4 級(jí)進(jìn)模第Ⅳ區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖7所示，第Ⅳ區(qū)域包含第9～11工步，主要是制件間及制件與帶料切割分離。第9工步如圖7B-B所示，由凸模52和下模整形支撐塊51中的工形凹模53完成工形槽的沖裁。制件外側(cè)中間φ（8±0.45）mm孔通過螺釘49固定在凸模連接板48中的沖孔凸模50與沖孔凹模47完成沖裁。如圖7G-G所示，制件外側(cè)3×φ（8±0.45）mm孔沖裁則是通過螺釘19固定在凸模連接塊20中的沖孔凸模21和沖孔凹模24完成。如圖7E-E旋轉(zhuǎn)剖視所示，2×φ（9±0.1）mm孔是由沖孔凸模43和沖孔凹模44完成。第10工步為空工位。第11工步如圖7D-D旋轉(zhuǎn)剖視所示，通過凸模33和凹模34完成切邊分離制件，分離的制件從滑件板27的斜面滑落

圖7 級(jí)進(jìn)模第Ⅳ區(qū)域結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

一種發(fā)動(dòng)機(jī)一般會(huì)應(yīng)用到多種車型，所以該制件為特大批量生產(chǎn)，采用級(jí)進(jìn)模成形，不僅可提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，提高制件成形質(zhì)量，還可減少模具數(shù)量、壓力機(jī)數(shù)量和操作工人的人數(shù)，降低廢品率，更可簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理的程序，以滿足生產(chǎn)的需要。