汽車覆蓋件修邊沖孔模設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鄒 萍

（東莞市機(jī)電工程學(xué)校，廣東東莞 523846）

1 引言

汽車覆蓋件是指覆蓋車身和駕駛室的薄板類表面零件和內(nèi)部零件[1]。汽車覆蓋件具有尺寸較大、厚度較薄、輪廓多為曲面、表面精度要求高等特點(diǎn)。汽車覆蓋件模具工序繁多，通常包括拉伸、修邊、沖孔、翻邊、整形等多道工序。為了減少成形工序，降低模具開發(fā)成本，常將修邊和沖孔合并成一道工序，稱為修邊沖孔模。修邊沖孔模是汽車覆蓋件模具中的一道重要工序，常放在拉伸之后進(jìn)行，主要目的是將拉伸模的工藝補(bǔ)充部分和壓料邊緣壓料面多余的部分切除。

2 修邊沖孔模受力筋條的設(shè)計(jì)

汽車覆蓋件模具常采用鑄件模，為了減輕模具的重量，模具內(nèi)部通常采用掏空結(jié)構(gòu)。但是為了保證修邊沖孔模具具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要在壓料芯，修邊刀、凸模、彈簧位置等主要受力面設(shè)置加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的設(shè)置及常用壁厚如圖1所示。

3 沖裁力及修邊脫模力的計(jì)算

（1）修邊沖孔模沖裁力的計(jì)算。

在直刃沖裁過(guò)程中，沖裁力通常采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中 P——沖裁力

L——沖裁輪廓長(zhǎng)度，即修邊線的長(zhǎng)度

T——板料厚度

τ——抗剪強(qiáng)度

當(dāng)計(jì)算出的沖裁力大于沖床噸位的50%時(shí)，則需要想辦法降低沖裁力，常見的降低沖裁力的辦法有斜刃沖裁和波浪式高低沖。需要注意的是，無(wú)論是采用斜刃沖裁還是波浪式高低沖，模具上刀刃進(jìn)入下刀刃的最小距離為3mm，如圖2所示。

上刀刃和下刀刃的最大咬合量C與板料厚度T有關(guān)，常按照表1進(jìn)行取值。

表1 上、下刀刃的最大咬合量mm

當(dāng)采用斜刃沖裁或波浪式高低沖時(shí)，沖裁力Px的計(jì)算公式如下：

其中K 與H 有關(guān)，H=刃口的最大咬合量C-最小咬合量

當(dāng)H=T時(shí)，K取0.4～0.6。

當(dāng)H=2T時(shí)，K取0.2～0.4。

（2）修邊脫模力的計(jì)算。

a.板厚2.0mm以下，形狀簡(jiǎn)單的時(shí)候：Ps=P×0.05，形狀復(fù)雜的時(shí)候：Ps=P×0.06。

b.板厚2.1mm以上，形狀簡(jiǎn)單的時(shí)候：Ps=P×0.07，形狀復(fù)雜的時(shí)候：Ps=P×0.08。

式中 Ps——加工開始時(shí)所需要的脫模力

P——修邊所需要的沖裁力

修邊脫模力根據(jù)材質(zhì)、板厚、間隙、形狀的不同，會(huì)有所不同，但一般都在4%～20%P。軟鋼板及高張力板的脫模力按照以上公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

4 修邊刀沖裁間隙的設(shè)置

沖裁間隙是高品質(zhì)制件的基礎(chǔ)保障。沖裁間隙與材料的料厚及抗剪強(qiáng)度有關(guān)，料厚越大，抗剪強(qiáng)度越大的材料，沖裁間隙越大。修邊間隙對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度及模具壽命有著重要的影響，間隙過(guò)大或者過(guò)小，都會(huì)使沖裁件尺寸與沖模工作部分尺寸的偏差增加[2]。間隙過(guò)大，導(dǎo)致圓角帶和斷裂帶增大，光亮帶減少，毛刺過(guò)大；間隙過(guò)小，容易損壞凸模，影響模具壽命。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從抗剪強(qiáng)度在35kgf/mm2以下的軟鋼板到抗剪強(qiáng)度100kgf/mm2的高張力板，在修邊沖孔模中的間隙值可以按照表2選取。

表2 修邊模沖裁間隙的選用

5 修邊廢料刀的設(shè)計(jì)

廢料刀的作用是將修邊切除的廢料進(jìn)一步切分成小塊，以便沿著廢料槽滑落出來(lái)。設(shè)計(jì)時(shí)主要注意以下幾點(diǎn)（見圖3）。

（1）以單側(cè)落下為原則。即廢料刀順時(shí)針或者逆時(shí)針沿周布置，如圖3b所示。

（2）廢料刀的刀口不能在延長(zhǎng)線上交叉，如圖3c所示。而應(yīng)該平行或者末端向外張開，如圖3d所示。

（3）廢料刀各部分的尺寸如圖3f所示。

（4）刀塊拆分時(shí)避免在斜面上造成尖角（要求80°以上），小于80°時(shí)鋼料熱處理刀尖容易崩塌，如圖3g所示。

6 滑料槽設(shè)計(jì)

原則上模內(nèi)廢料滑槽要設(shè)計(jì)30°以上，模外二次滑槽25°以上，一次滑槽小于30°的要設(shè)計(jì)波浪滑板來(lái)減輕摩擦力確保廢料滑出模具外，如圖4a所示。二次滑槽設(shè)計(jì)必須確保折疊60°以上，如圖4b所示。機(jī)械手模具廢料滑槽設(shè)計(jì)，必須考慮廢料能通過(guò)機(jī)械臂大梁無(wú)干涉，且不能影響模具起吊和碼模，如圖4c 所示。當(dāng)模具內(nèi)部廢料滑向機(jī)臺(tái)內(nèi)廢料孔時(shí)，要確保廢料滑槽有30°以上和廢料滑槽的能正常安裝，要設(shè)計(jì)廢料窺視孔，以便在模具外側(cè)能觀察里邊廢料滑落情況。

7 結(jié)語(yǔ)

汽車覆蓋件修邊沖孔模的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，若各工藝參數(shù)設(shè)置不合理，將會(huì)增大試模及修模的工作量，延長(zhǎng)模具的設(shè)計(jì)周期，增加模具的設(shè)計(jì)成本。本文根據(jù)企業(yè)常用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從受力筋條的設(shè)計(jì)、沖裁力及修邊脫模力的計(jì)算、修邊刀沖裁間隙的設(shè)置、修邊廢料刀的設(shè)計(jì)、滑料槽的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面簡(jiǎn)述了修邊沖孔模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。