一种斜冲孔模的创新设计_代群.pdf

59 2023.6 Forging&MetalformingDie&Tooling工模具 设计与制造一种斜冲孔模的创新设计文代群，宋洪忠武汉泛洲精冲有限公司汽车手动变速器常使用一种王形槽结构的换挡板，该王形槽起到换挡导向作用。为配合换挡杆的运动角度，保证更好的换挡性能和换挡手感，王形槽的上下两横槽需设计成对称布置的斜槽结构，如图 1 所示，该零件材料为 20#钢，各槽均有较高的位置度要求。零件按图 3 定位、放置于凹模上表面，工作过程为：如图 2 所示，当冲裁开始时，上模垂直向下运动，卸料板(件 6)的下表面压紧零件；同时，利用斜楔机构(件 2、件 3)将垂直冲压力转变为斜孔方向的冲压力，推动两斜冲头(件 5)在卸料板(件 6)内沿斜槽方向运动，冲入零件内实现冲裁加工；冲裁完成后上模上行，在聚氨酯(件 4)的弹性作用下卸料板向下运动，使斜冲头脱离零件，至此完成斜孔冲裁过程。工艺方案为降低斜冲难度，零件工艺方案制定如下：工序 1：精冲落料。精冲落料零件外形见图 4。在此过程中，两斜槽预加工出宽度为5.2mm的直槽，图 1 换挡板产品图由于常规的冲压加工，其冲裁方向是垂直于材料表面的，故无法实现对上述两斜槽的冲孔加工，因此，目前一般采取铣加工的方式进行生产。但该加工方式的生产效率极低，单件加工时间约需 3min，每班仅生产 140 150 件。按月产量 6000 件计算，最少需工时 40 个班，同时至少需配备专用加工中心一台。同时，在切削加工过程中，随着刀具的磨损易在槽口产生卷曲毛刺，严重影响产品质量。该工序成为瓶颈工序，将极大地影响产品供货周期。模具设计方案及工艺方案模具设计方案通过理论联系实际，突破常规模具设计思维，成功设计出一种全新的模具结构(图 2)，能实现同时冲裁两对称斜槽。1-上固定板 2-直压块 3-斜冲头固定板 4-聚氨酯 5-斜冲头 6-卸料板 7-凹模 8-下垫板 9-下模座 图 2 斜冲孔模主视图图 3 斜冲孔模俯视图10-外侧定位块 11-定位钉 12-内侧定位块锻造与冲压 2023.660Die&Tooling工模具 设计与制造留如图 5 所示的适量斜冲余量。其余各孔与外形以精冲复合落料方式加工出来(斜冲加工时作定位之用)。工序 2：斜冲孔。斜冲示意图如图 5 所示，加工模具如前面图 2、图 3 所示。加工完成后的两斜槽要求符合图纸尺寸要求。由于斜冲余量较少(最少处仅 0.2mm)，有效降低了冲裁力，减少了侧向分力，降低了零件变形量，保证了斜槽尺寸精度和断面质量。模具设计要点上述方案设计要点如下：斜楔机构如前面图 2 所示，斜冲头固定板(件 3)与斜冲头(件 5)以燕尾槽形式组合为一个整体，装配在卸料板斜槽中；直压块(件 2)位于其上方，底部斜面与斜冲头固定板自由接触并可相对滑动。以此组合成斜楔机构，将上模座的垂直运动转化为斜冲头的斜向运动，从而实现了换挡板斜槽结构的冲压成形，结构简单且效率高。卸料板和凹模卸料板(图 6)、凹模(图 7)为关键部件，需要注意两点：均布置有斜槽结构。该斜槽有加工难度，其位置尺寸精度直接决定了模具的使用效果以及零件的尺寸精度。与零件接触面均布置有小凸台。其能有效地防止换挡板在斜冲压过程中发生位移，从而起到防止零件发生位移、变形的作用。零件的定位如前面图 3 所示，零件由外侧定位块(件 10)、定位钉(件11)、以及内侧定位块(件12)等进行定位。外侧定位块能有效地防止换挡板在冲压过程中发生外形尺寸超差，内侧定位块能有效防止槽宽尺寸超差。冲裁间隙凸、凹模间采取小冲裁间隙，以保证零件断裂面符合图纸要求，即斜冲头装配入卸料板斜槽、向下运动进入凹模后，与凹模斜槽的单边间隙保证为0.05mm。因卸料板和凹模均是斜槽结构，故对模具加工及装配提出了较高要求。结束语该模具设计创新，构思巧妙，结构简单，斜冲孔生产效率高，产品质量稳定。通过该设计方案，使用冲压加工取代了原铣加工，极大提高了生产效率，可为类似零件的模具设计提供参考。图 4 精冲落料零件外形图图 5 斜冲示意图图 6 卸料板图 7 凹模