前围左地板加强板冲裁模快速设计

蒙以嫦,叶青(柳州职业技术学院机电工程系,广西柳州 545006)

前围左地板加强板冲裁模快速设计

蒙以嫦,叶青
(柳州职业技术学院机电工程系,广西柳州 545006)

分析传统模具设计方法存在的问题，以现代企业实际需求为出发点，引入新的钢板模设计标准，从模具结构设计、工作零件设计等方面介绍前围左地板加强板冲裁模具快速设计的思路和方法，对加快模具开发周期，降低模具制造成本，有一定参考作用。

快速设计；前围左地板；加强板；直通式结构；精密标准

0 引言

汽车行业产业链长、关联度高、消费拉动大，已经成为我国经济的重要支柱产业。随着我国经济的快速增长和居民收入水平的持续提高，对汽车等商品的需求不断上升。据中国汽车工业协会统计，2012年我国汽车市场保持平稳增长态势，全国汽车产销分别为1 927.18万辆和1 930.64万辆，产销突破1 900 万辆创历史新高，再次刷新全球记录，连续四年蝉联世界第一。汽车是模具使用量最大的行业，90%以上的零部件需要模具成型，未来2～3年国内汽车行业的产能将继续上升，促使汽车市场竞争程度进一步加剧，这就对模具的开发速度、制造精度以及模具寿命提出更高的要求。传统的模具设计方法计算复杂，设计周期长，所参考的模具设计手册、模具标准件等主要参考资料，都是多年以前，甚至是10多年前就已出版的，按传统设计方法设计出来的模具，已无法适应目前高效、快速、高质量以及大批量的生产要求。为解决以上问题，很多模具制造企业都根据各自的实际经验以及合作方的具体要求，制订出一系列相应的设计标准来指导生产[1-3]。因此，本文作者在原设计基础上，参照模具制造企业最新的设计标准，对原来的模具设计方法进行优化，提出了模具快速设计的思路和方法。下面，将以前围左地板加强板落料模设计为例，从模具整体结构、模具主要零部件设计等方面进行阐述。

1 零件冲压工艺方案确定

前围左地板加强板零件简图如图1所示。材料为B280VK，属冷轧碳素结构钢，料厚t=3 mm,该材料的屈服极限在280～420 MPa之间，抗拉强度不小于440 MPa，伸长率在26%以上，冲压成形性能良好；零件外形尺寸为120 mm×98 mm×48 mm。

从图1中可以看出，该零件形状稍为复杂，四周有高度不一的弯曲折边，底部有局部成形和5个安装孔，共包含有落料、成形、弯曲、冲孔工序。由于零件前后方向为不对称结构，如何防止弯曲时材料偏移是该零件成形工艺需要重点考虑的问题，这就要求成形前的工序必须为弯曲成形提供可靠的定位。通过对零件底部5个孔的位置和精度分析，以2个φ11 mm孔作为定位孔较为合适，同时又考虑到成形后定位孔有可能产生的变形，故初步冲孔为2个φ8 mm较为合适。经过对各种方案分析比较，最终采用的冲压工艺方案[4-5]为：(1)落料-冲φ9、2个φ8 mm(底孔)复合；(2)冲2个φ15 mm孔；(3)弯曲；(4)弯曲、成形；(5)扩冲2个φ11 mm。其工艺流程如图2所示。

2 落料-冲孔复合模整体结构设计

为简化模具结构，降低制造成本，延长模具寿命，目前落料模通常采用的是将凹模安装在上模，凸模安装在下模的结构形式(复合模亦多为采用倒装式)，出件装置根据工件形状和尺寸特点的不同要求，分别采用刚性推件、弹性推件、刚性与弹性结合推件3种不同结构。

前围左地板加强板落料-冲孔复合模结构如图3所示，倒装结构，模具外形尺寸为510 mm×390 mm×24 mm，闭合高度为240 mm,根据模具的外形尺寸和冲压总力，选用J23-80压力机。该模具特点如下：

(1)采用弹性推件装置，模具工作时噪声小，且板料始终在压紧的状态下分离，故冲出的冲件平直度较高，质量好；

(2)采用了2根限位柱，确保冲裁时上模在下止点的位置始终保持一致，维持上、下模座的平稳性，保证卸料板与上、下模座的平行度，保护模具和设备不被损坏。

(3)倒装式结构，省去了顶出装置，模具结构简单，模具制造容易，便于操作。

3 工作零件设计

根据合作方的钢板模设计标准，凹模、凸凹模厚度按40 mm设定，凹模壁厚为40～55 mm，冲裁刃口轮廓形状尺寸一般通过成形模试模确定，刃口尺寸公差按IT6～IT7制造，冲制料厚2 mm以上时，工作零件材料选择Cr12MoV，热处理硬度HRC58～62。

冲孔凸模的长度系列为60、65、70、80、90 mm等，优先选用70 mm；采用上海三住精密标准。凸模与固定板为过渡配合H7/m6。

依据上述要求，设计的工作零件简图如图4所示。

从图4可知，凸凹模、凹模采用直通式结构，厚度均为40 mm,可以利用线切割加工一次切割即可同时得到两个零件，不但缩短制造周期，同时模具材料也得到了充分合理的利用，大大节约了模具制造成本。基准件为凹模，凸凹模双边配合间隙为0.46 mm,刃口尺寸公差按IT6～IT7制造[5-6]。

4 定位零件设计

由于凹模安装在上模，为了不削弱凹模强度，定位零件采用弹性挡料销的结构。当材料厚度t≤2.0 mm,使用￠8 mm的挡料销；当材料厚度t>2.0 mm时，采用￠10 mm挡料销，弹簧规格型号为SWF14×40，具体结构参照上海三住精密标准[7]。

5 卸料装置设计

由于前围左地板加强板的落料外形尺寸为169 mm×157 mm×3 mm,上模有足够的空间布置弹簧，为减少模具工作时产生的噪声，改善工人的工作环境，出件装置采用弹性推件结构，下模采用弹性卸料装置。为保持卸料力的平衡，卸料弹簧应对称、均衡设置，上、下模卸料弹簧的布置结构如图5所示。卸料板厚度按25 mm设定，材料选用45#钢，卸料板与凸模双边配合间隙一般取0.1～0.3 mm(料厚时取大值，料薄时取小值)。卸料板行程为8 mm,卸料弹簧压缩量按50万冲次定，弹簧长度选55 mm；卸料弹簧的选用必须满足冲裁中最大卸料力和弹簧工作时总压缩量的要求。经计算，上模选用了9个三柱精密标准弹簧SWM35×55，下模共选用8个SWM40×55弹簧，凸模与卸料板采用双面间隙为0.2 mm。卸料螺钉通常采用M10、M12或M16，具体按上海三住精密标准选用。

6 模架的设计

上、下模板一律使用标准模座，模具长加宽小于等于1 000 mm时，模板厚度按40 mm，导柱导套采用带法兰式(见图3)，导柱小直径φ32 mm，大直径φ38 mm (用一大一小防呆)。导柱直径L按冲模标准选用；模具长加宽大于1 000 mm时，模板厚度按50 mm，采用组合式导柱组，导柱最小直径φ38 mm，大直径φ45 mm。闭合高度限制器统一为φ38 mm，2处对角布置,存放器也为φ38 mm,用链条联接。上、下模板材料为45#钢,凹模、导柱等零件在下模的布置如图4所示。根据上述要求，前围左地板加强板落料冲孔模上、下模座的外形尺寸设计为510 mm×390 mm×40 mm。

7 其他零件设计

凸模固定板厚度设定为25 mm或30 mm，材料选用45#钢；垫板厚度设定为8～15 mm，材料为T10A，热处理硬度HRC50～55；吊耳统一选用三住标准CHP-16/ CHP-25，模具长加宽小于等于1 000 mm，采用CHP-16；长加宽大于1 000 mm，采用CHP-25；限位柱小(中)型模具，直径φ38 mm，大型模具直径φ45 mm，限位长度L等于模具闭合高度减去上下模架板高度; 落料模存放块直径和长度L均取25 mm,成型模按弹簧自然状态下高度加10 mm(存放状态下导柱必须吃入导套30 mm)。

8 紧固件的选用

紧固用的螺钉、销钉都按标准件设计，小型模具采用M10螺钉，φ10 mm销钉；中、大型模具采用M12螺钉，φ12 mm销钉。

9 结束语

该模具于2012年6月投入生产，目前运行情况良好，产品质量稳定。柳州福臻模具有限公司、柳州商泰机械有限公司等多家企业的模具设计基本上是按照上述思路和方法进行的，克服了传统设计开发周期长、生产效率低下、模具寿命不高等不足，完全符合现代企业对高效、快速、高质量以及大批量的生产要求[8]。

【1】 杨艳洲，李泷杲，黄翔，等.基于知识的钣金冲模凸模与凹模快速设计研究与开发[J].模具工业，2011(7):6-9.

【2】 徐芝化，马国亭.冲模凸模设计技巧[J].模具制造，2011(4):27.

【3】 郭延辉，吴转萍.卡环弯曲工艺及模具设计[J].模具工业,2005(3):32-33.

【4】 金国松.小拨叉冲压工艺及模具设计[J].模具制造,2005(8):16-19.

【5】 罗晓晔.汽车离合器压盘盖模具设计[J].模具制造,2005(11):21-24.

【6】 刘德林.支架复合弯曲模具设计[J].模具制造,2013(1):22-24.

【7】 梅静,邢涛.支 架 成 形 工 艺 及 模 具 设 计[J].模具制造，2011(9):22-24.

【8】 张会.轴瓦下料、打钢印、冲弯整形连续模设计[J].锻压技术,2011(9):110-112.

Rapid Design of Blanking Die for the Reinforcing Plate of Front Surface Left Floor

MENG Yichang，YE Qing
(Department of Mechanical Electronics Engineering，Liuzhou Vocational and Technical College,Liuzhou Guangxi 545006,China)

The problems of the traditional mould design methods were analyzed.Based on the modern enterprise’s actual demand,the new design standard of the steel mold was introduced.The ideas and methods were discussed in die structure design,work parts design and the rapid design of blanking die for the reinforcing plate of front surface left floor.It provides a reference in reducing the development period and the manufacturing cost.

Rapid design; Front surface left floor; Reinforcing plate; Straight-through structure; Precise standardstandard

2013-11-04

蒙以嫦(1966—)，女，高级工程师，研究方向为模具设计与制造。E-mail:myc688@163.com。