汽车齿轮零件精冲模具设计应用

2013-08-08李红亮尤华胜衡阳风顺车桥有限公司

锻造与冲压 2013年16期

文/李红亮，尤华胜・衡阳风顺车桥有限公司

汽车齿轮零件精冲模具设计应用

文/李红亮，尤华胜・衡阳风顺车桥有限公司

齿轮零件在汽车行业应用广泛，齿形加工难度大，图1所示为某汽车齿轮零件工件图，材料为Q195，厚度为2.5m m，该工件的特点是材料韧性好，具有一定的抗拉和屈服强度，由于该产品形状较复杂，尺寸精度要求高，同轴度要求在0.16mm，圆度要求在0.06mm，圆柱度要求在0.08mm，改进前工艺是：产品先进行车外圆、然后车内孔、最后铣齿，这种制造方法，同心度难以保证，达不到技术要求，报废量很大，造成生产成本过高。

模具设计工艺方案

零件示意图见图1，其原工艺流程是先进行车外圆，车内孔，再进行铣齿，由于齿形精度要求高，加工后不能保证同心度，采用冲裁方法，先粗冲一次，再进行精冲工序，这样大大降低了生产成本，有效保证了产品质量。下文将介绍精冲工序的具体设计思路。

冲裁设备选择

通过计算，整套模具包括压边力和卸料力总冲裁力为50t，由于此模具外形尺寸不大，但模具的闭合高度较高，考虑安全性、可靠性和模具的稳定性，故选择100t冲床比较适合。

上、下模腔的凸、凹尺寸设计

考虑到材料的韧性，此模具的上、下模腔的凸、凹模采用电火花或线切割配合加工，形状与产品相吻合，为防止剪切后产品尺寸有毛刺，上、下模腔的凸、凹模尺寸单边配合间隙保证为0.2～0.25mm。

模具结构及工作原理

上下模总成

此套模具分上模总成、下模总成和顶料机构，上模总成、下模总成和顶料机构结构分别如图2、3、4所示。该模具采用两个导套和导柱模架，在上、下模座前方左右对称安装，上、下模座采用45#材料；导套采用紧配方式固定安装在上模座上，导柱采用紧配方式固定安装在下模座上，导套内孔和导柱外圆采用滑配配合，导套、导柱用来对正上、下模中心；上、下模座上可设有打压板位置，与机床的上、下工作台相匹配，从而更好地与机床相固定。在上、下模座的四个角侧面可设有吊钩安装孔，以便于上、下模分别吊装。导套、导柱材料均采用20#，淬火硬度控制在40～45HRC，其中导柱表面和导套内腔采用渗碳处理。

模具结构原理

首先检查模具下方的顶杆孔位置和尺寸，然后将模具安装在100t冲床上，调整好模具的各位置，能够灵活转动，开动机床，将机床与上下模具合模，打好固定压板，检查好各操作机构和机床的完好性，将工件放入下模座的定位块中，用定位板进行定位。工作时，当上下模座合模，导套内孔与导柱接触，同时上、下模腔进行结合实现冲剪过程。为便于工件出模、在定位块中活动灵活，在下定位板下方设有压缩弹簧。凸、凹模材料均采用Cr12MoV，淬火硬度控制在60～64HRC，凸模通过螺栓固定安装于上垫板中，凹模通过螺栓固定安装于下垫板中，上、下模垫板材料均采用45#，淬火硬度控制在32～40HRC。

图1 工件图

图2 上模总成结构图3 下模总成结构图4 顶料机构

上模座上设有卸料橡胶，卸料板和卸料螺钉，卸料橡胶采用聚氨酯材料，卸料板、卸料螺钉、顶料销、顶料块，材料均采用45#，淬火硬度控制在32～40HRC。当上、下模结合，利用上模座上的卸料橡胶进行压料，冲剪时利用下模座上的顶料销和顶料块进行送料。由于工件在精冲后留在下模座中，比较难出来，特在下模座中间左右两边设有顶料机构，将工件利用杠杆原理顶出。上、下模座、经过强度计算，均符合要求。