汽車橋殼沖壓工藝及模具設計

蔡錫斌，周 林，潘祖嵐

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州 545007）

1 零件成形工藝分析

汽車后驅動橋橋殼由上、下半殼拼焊而成，如圖1所示，2條縱縫采用機器人焊接。為保證焊接質量和焊縫強度，對沖壓件殼體邊線輪廓尺寸精度和穩(wěn)定性提出了較高的要求：拼合間隙必須控制在1 mm以內，單個半殼體邊輪廓誤差在0.5 mm以內；同時，上、下殼拼接時不能存在段差，要求單面平面度控制在0.25 mm以內。橋殼材質選用熱軋板SAPH440，尺寸為1 320 mm×95 mm，材料厚度為5 mm，屬細長型厚板沖壓，沖裁斷面質量也是影響焊接質量關鍵因素之一，必須滿足要求。

圖1 汽車橋殼

合理的沖壓工藝能最大限度地提高零件成形質量。根據零件特性與精度要求，結合模具結構設計及生產操作、維修等方面綜合考慮，沖壓工藝設計如圖2所示，分別為：落料、成形、切邊、切端頭沖孔、切邊、整形。

圖2 沖壓工序

（1）落料：便于成形及消除起皺，且預留較少的切邊廢料，以便后序切邊時減少下模鑲件廢料邊讓空量。

（2）成形：需設計預變形量以保證零件型面尺寸。

（3）切邊：正切4處直線段邊，先切同面2處直邊后，翻轉零件至模具對側完成另2段切邊，零件采用型面定位。

（4）切端頭沖孔：切端頭及斜楔沖孔，模具為1模2件結構，沖孔采用內臧式斜楔，零件采用型面定位。

（5）切邊：正切中間鼓包圓弧段，先切單面邊后翻轉零件至模具對側完成另一邊切邊，零件采用型面及端頭定位。

（6）整形：整形上、下平面及直線段圓弧，采用型面定位；上、下模鑲件全包整形，下模設置活動的托料架，上模設置零件輔助定位銷，1個沖次可完成2件整形。

按該工藝開發(fā)模具，零件尺寸精度得到保證，上、下殼兼容生產，生產效率高，日產量達2 500套。模具維修方便，維修時間短，生產保障性高，生產的零件如圖3所示，尺寸合格率達100%。

圖3 上、下殼自由狀態(tài)下拼合

2 切邊模結構

切邊模結構如圖4所示，上模采用正向壓料芯及側向斜楔壓料。待成形零件置于下模浮動托料架2上，上模下行，壓料芯3正向垂直壓料，壓住待切廢料區(qū)域；上模繼續(xù)下行，上模斜楔5在下模驅動座6作用下對零件側向壓料，上模切刀1壓住零件及托料架，連同斜楔5下行與下模鑲件4完成切邊，廢料留在下模鑲件4上，手工清揀。

圖4 切邊模結構

雙壓料結構使成形零件在切邊過程中緊貼模具零件型面不竄動，保證零件的邊輪廓直線度、平面度等，上、下殼自由狀態(tài)下拼合間隙控制在1.0 mm以內，同時也保證了沖裁斷面質量。

采用正切工藝結構，上、下模鑲件安裝在模座上，受力方向與沖壓方向一致，所有沖裁力可通過傳遞到壓力機模座上，改善了切邊切刀的受力狀態(tài)，工作過程中切刀不易松動，刃口磨損降到最低。切邊刃口的維修方式為鑲件修補研配，縮短了模具維修時間和降低了維修難度，提高了生產效率。

切邊模上、下模結構如圖5所示。待成形零件放置于浮動托料架上，切邊凸模（下模鑲件）用螺釘緊固于下模座，8處斜楔驅動座采用螺釘裝配，設計擋塊加強筋。上模中間為正向壓料芯及切邊凹模，外側壓料芯采用斜楔結構。

圖5 切邊模上模與下模

下模浮動托料架如圖6所示，兩端及中間布置彈簧、導向及限位結構，設計4個接觸平衡塊，局部設計加強筋連接。將直線段與中間圓弧段分為兩工序切邊，便于浮動托料架強度及彈簧、導向及限位結構設計，使斜楔設計更合理。

圖6 下模托料架結構

3 整形模結構

整形模采用上、下模鑲件全包整形結構，如圖7所示。待成形零件置于下模浮動托料架4上，采用型面定位；上模下行，上模鑲件1壓住待成形零件進入下模鑲件3內，上、下模鑲件全面包裹待成形零件；上模繼續(xù)下行，到底時完成整形；上?；爻蹋履８油辛霞軐⒊尚瘟慵敵?，人工取出成形零件。下模浮動托料架1設計成上、下兩層分體結構，上層材質為7CrSiMnMoV，下層為鑄鐵，用螺釘固定。上模設計4個確保零件整形過程中緊貼托料架型面。上、下模鑲件材質采用Cr12MoV。

圖7 整形模結構

整形模上、下模結構如圖8所示。待成形零件放置于浮動托料架上，托料架上型面部分設計裝配鑲件，下模整形鑲件設計兩腔結構分開裝配；上模整形鑲件設計兩腔整體裝配，非型面部分讓空，另外設計4處導正定位銷保證成形零件與型面定位可靠。

圖8 整形模上模與下模

4 切端頭沖孔模結構

注油孔和漏油孔位于橋殼中間部位，傳統(tǒng)斜楔結構布置困難，采用內藏式斜楔沖孔結構，切端頭沖孔模結構如圖9所示。斜楔1固定在上模，斜楔驅動座固定在壓料芯上。上模下行，上模壓料芯先壓住待成形零件；上模繼續(xù)下行，斜楔1在驅動座2作用下完成沖孔。為降低斜楔沖孔的側向力，在驅動座2與壓料芯4受力方向設計擋塊3，保證了斜楔強度。在壓料芯沖孔部位，鑲件5設計為拆裝結構，便于沖孔凸、凹模裝配及維修。鑲件6設計為鑲嵌結構，便于模具調試及維修。

圖9 切端頭沖孔模結構

上、下半殼沖孔大小和位置不同，故模具采用1模2件布局，便于生產操作和模具維修，如圖10所示。上模壓料芯與下模設計4個錐形平衡塊平衡受力，沖孔廢料用廢料盒收集，切端頭廢料沿廢料滑槽滑出模具外。

圖10 切端頭沖孔下模

下模刀塊（凸模）在零件厚度方向設計支撐臺階，保證零件切邊時不變形，降低切邊毛刺產生風險，保證了切端頭尺寸精度和沖裁質量，如圖11所示。

圖11 切端頭局部

5 結束語

橋殼成形、切邊、切端頭保證了邊線輪廓尺寸，全包整形使平面度及平行度達到精度要求，切邊模采用正切工藝與斜楔壓料，成形零件定位穩(wěn)定可靠，同時改善了刃口受力，模具維修簡單快速；整形模設計上、下鑲件全包結構，上、下殼體同時整形，受力平衡，強度剛度良好，切端頭沖孔模為1模2件布局，上、下殼兼容生產。內藏式沖孔斜楔結構緊湊，降低了模具制造成本，驅動座設計防擋塊，減少了斜楔沖孔側向力，保證了斜楔強度，延長了其使用壽命。