鍛造新式碟簧復(fù)合沖孔切邊模

黨軍

摘要：文章通過對舊式切邊沖孔復(fù)合模的分析，提出新的設(shè)計思路。通過對新式碟簧復(fù)合切邊沖孔模的分析，總結(jié)改進(jìn)后的優(yōu)點，并提出新式復(fù)合切邊沖孔模設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：切邊模；平面度；校正；碟簧壓縮量

引言

隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車零部件需求越來越多，對零部件鍛件的內(nèi)在質(zhì)量和尺寸精度要求也越來越高。傳統(tǒng)的鍛造工藝為鍛造完后繼切邊沖孔，平面度要求高的鍛件需附加校正工序。鍛造切邊和沖孔是比較重要的工序，但其在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常因為切邊沖孔變形影響鍛件質(zhì)量，出現(xiàn)鍛件變形導(dǎo)致平面度超差，導(dǎo)致鍛件報廢。所以在設(shè)計過程中必須考慮后續(xù)切邊沖孔變形的影響，但這種設(shè)計必須有非常豐富的經(jīng)驗積累，還要求在生產(chǎn)過程中對溫度控制嚴(yán)格和操作工熟練程度提出比較高的要求。

1.目前切邊?，F(xiàn)狀分析

我們分析舊的切邊沖孔模（如圖1示），切邊模結(jié)構(gòu)如圖1所示，左、右半結(jié)構(gòu)分別為切邊壓床滑塊在上死點和下死點時模具工作情況。舊的切邊模從上死點到下死點切邊和沖孔后，鍛件隨沖頭18上升，接觸到橫板11后受橫板作用力退出，自由落體到切邊凸模上14。

在此過程中，鍛件輪轂處受沖孔沖頭向下作用力F2而產(chǎn)生變形，使輪轂上模尺寸縮小，下模尺寸脹大，同時使輪轂平面變形；輪緣處受切邊凹模17作用力F1而產(chǎn)生變形，使輪緣上模尺寸受拉伸力變大，下模尺寸受擠壓力變小，同時導(dǎo)致輪緣平面變形。此種變形薄餅類鍛件更容易出現(xiàn)，使鍛件工藝尺寸超差。

切邊模在使用過程中，橫板11、U型板19和拉桿12頻繁卸除鍛件而反復(fù)受拉伸力，產(chǎn)生應(yīng)力集中使這三個關(guān)鍵部件容易變形導(dǎo)致?lián)p壞，使鍛件無法取出或鍛件沖孔沖偏。連接橫板和頂出器的螺絲10因為反復(fù)側(cè)向剪切力也極易發(fā)生斷裂。

圖1

10、橫板頂出器連接螺栓 11、橫板 12、拉桿 14、沖孔凸模 17、切邊凹模 18、沖頭 19、U型板

2.新式復(fù)合切邊模構(gòu)思

經(jīng)過分析以上舊式切邊沖孔模的不足之處，我們尋找一種方法既可以滿足工藝要求，同時可以解決以上老式結(jié)構(gòu)的各種不足。經(jīng)過比對，我們準(zhǔn)備借助碟型彈簧來退出和校正鍛件，同時在切邊沖孔過程中，采取碟簧壓緊，防止切邊側(cè)向分力過大導(dǎo)致鍛件移動使切邊、沖孔不均的現(xiàn)象。

結(jié)合切邊和沖孔的特點，我們設(shè)計了如下切邊模。本模具結(jié)構(gòu)有模架、沖孔、切邊、整形和退料部分組成

1、下模座 2、凸模 3、導(dǎo)柱 4、沖頭座 6、上模座

7、凹模座 8、橫板 9、碟簧 11、沖頭 14、頂出器

在新式復(fù)合切邊模設(shè)計中，為了保證鍛件的精度，我們主結(jié)構(gòu)仍采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。在工作時，將鍛件放在沖孔凸模2上，頂出器14隨著滑塊下行接觸壓緊鍛件；隨著滑塊的繼續(xù)下行，在碟簧的壓力下，頂出器14和沖孔凸模2對工件的壓緊力也越來越大，使鍛件整體受力均勻，變形小。與此同時，沖孔沖頭11和切邊凹模7也隨上模下行，沖孔凸模將工件在切邊凹模7刃口作用下，切斷飛邊，鍛件留在沖孔凸模上。隨著頂出器14和沖頭繼續(xù)下行，完成沖孔工序，壓縮碟簧9和頂出器14繼續(xù)下行一定距離，對鍛件進(jìn)行熱整形校正，直到機床下死點后。隨著滑塊上行，碟簧彈力推動頂出器將鍛件推出切邊凹模7和沖頭11，避免沖孔沖頭帶起鍛件，造成鍛件脫模困難和變形，直到滑塊回到上死點 ，通過人工取離，完成一次動作循環(huán)。

圖4是設(shè)計的無飛邊鍛造沖孔工序的新式?jīng)_孔校正模。

3.結(jié)果和討論

經(jīng)過現(xiàn)場使用，新式切邊模切邊后效果遠(yuǎn)好于老式切邊模，有以下優(yōu)點：

（1）鍛件平面度保持在0.2左右，減少了鍛件廢品率

（2）鍛件徑向尺寸基本和設(shè)計吻合，

（3）鍛件因切邊沖孔后在凸模不動，避免了磕碰。

（4）操作簡單，提高了操作效率，有效提高了班產(chǎn)量；

4.新式切邊沖孔模設(shè)計要點

新式切邊模在使用中一定要確保兩點：

（1）碟簧選用合適，這種結(jié)構(gòu)選用碟簧屬于拉伸碟簧，此種碟簧通過對合、疊合、復(fù)合等組合方式可以獲得不同的載荷曲線。在選用組合方式時，必須考慮鍛件從沖孔沖頭上脫開所需的推力，然后根據(jù)推力考慮碟簧的組合方式，碟簧的計算負(fù)荷F（在變形量f≤0.7 5h 時，h為碟簧壓平時的變形量）為允許變形受力極限，如果大于此變形量，碟簧的壽命便會成倍減小甚至失效。我們一般設(shè)計時要考慮鍛件脫開沖孔沖頭所需的推力，然后選擇碟簧的組裝方式，最好不要達(dá)到碟簧允許的最大變形量，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗碟簧變形量0.5h為最佳。同時為防止組合碟簧在受載時單片簧發(fā)生橫向位移，應(yīng)設(shè)置芯軸或套筒定位導(dǎo)向。在碟簧厚度較大或組合高度較高士，還需考慮碟簧帶有支承面，以保證在反復(fù)壓縮回彈過程中碟簧的穩(wěn)定性。目前我公司經(jīng)多輪試驗，選用艾志集團(tuán)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)拉伸碟簧6150規(guī)格，在每分鐘壓縮60次的工況下，平均每組可以生產(chǎn)4-5萬件合格鍛件，改進(jìn)效果十分明顯。

（2）沖孔沖頭的設(shè)計是在新式切邊沖孔模能否成功的關(guān)鍵，沖孔沖頭的刃口形狀、冷卻方法、粗糙度等制約因素決定著鍛件能否順利從沖孔沖頭上順利脫開。

（3）在切邊沖孔過程中，頂出器為浮動式，所以必須給其限制一個嚴(yán)格的導(dǎo)向空間，保證壓緊的準(zhǔn)確性。同時碟簧靠它給鍛件一個預(yù)緊力，保證鍛件在沖孔凹模上不活動，保證切邊沖孔受力均勻不變形。

5.新復(fù)合切邊沖孔模使用要點

（1）復(fù)合切邊模安裝在切邊壓床上，設(shè)備要求有較高的導(dǎo)向精度才能保證復(fù)合切邊模正常使用。

（2）安裝碟形彈簧要保證彈簧有一定預(yù)壓量。

（3）安裝后保證碟簧工作過程中在許可變形范圍內(nèi)。

（4）安裝時調(diào)整頂出器和切邊凹模的間隙，保證間隙在1.5-2mm，間隙值不宜過小，以防止氧化皮卡死其中，使整個模塊無法工作。

（5）模具安裝好后，通過設(shè)備的微調(diào)調(diào)整切邊?；瑝K，使切邊模合模后，凹模進(jìn)入凸模10mm正好是切邊?；瑝K的下死點，既保證整形作用，又不易使切邊模損壞。

6.結(jié)束語

針對切邊沖孔和整形的問題，提出了設(shè)計思路，解決了實際問題。經(jīng)現(xiàn)場檢驗，完全符合設(shè)計要求，滿足生產(chǎn)需求。這種新式復(fù)合切邊模以后的推廣，可以減少很多需要熱后校正的鍛件，如對連桿的彎曲、扭曲變形有很好的矯正作用，還可以使鍛件在后繼設(shè)計中，繼續(xù)精化減小加工余量，為以后的機加工和提高公司成本競爭力具有深遠(yuǎn)意義。