一種斜沖孔模的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

文／代群，宋洪忠·武漢泛洲精沖有限公司

汽車(chē)手動(dòng)變速器常使用一種王形槽結(jié)構(gòu)的換擋板，該王形槽起到換擋導(dǎo)向作用。為配合換擋桿的運(yùn)動(dòng)角度，保證更好的換擋性能和換擋手感，王形槽的上下兩橫槽需設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)布置的斜槽結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，該零件材料為20#鋼，各槽均有較高的位置度要求。

圖1 換擋板產(chǎn)品圖

由于常規(guī)的沖壓加工，其沖裁方向是垂直于材料表面的，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)上述兩斜槽的沖孔加工，因此，目前一般采取銑加工的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但該加工方式的生產(chǎn)效率極低，單件加工時(shí)間約需3min，每班僅生產(chǎn)140 ～150 件。按月產(chǎn)量6000 件計(jì)算，最少需工時(shí)40 個(gè)班，同時(shí)至少需配備專(zhuān)用加工中心一臺(tái)。同時(shí)，在切削加工過(guò)程中，隨著刀具的磨損易在槽口產(chǎn)生卷曲毛刺，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。該工序成為瓶頸工序，將極大地影響產(chǎn)品供貨周期。

模具設(shè)計(jì)方案及工藝方案

模具設(shè)計(jì)方案

通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，突破常規(guī)模具設(shè)計(jì)思維，成功設(shè)計(jì)出一種全新的模具結(jié)構(gòu)(圖2)，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)沖裁兩對(duì)稱(chēng)斜槽。

零件按圖3 定位、放置于凹模上表面，工作過(guò)程為：如圖2 所示，當(dāng)沖裁開(kāi)始時(shí)，上模垂直向下運(yùn)動(dòng)，卸料板(件6)的下表面壓緊零件；同時(shí)，利用斜楔機(jī)構(gòu)(件2、件3)將垂直沖壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樾笨追较虻臎_壓力，推動(dòng)兩斜沖頭(件5)在卸料板(件6)內(nèi)沿斜槽方向運(yùn)動(dòng)，沖入零件內(nèi)實(shí)現(xiàn)沖裁加工；沖裁完成后上模上行，在聚氨酯(件4)的彈性作用下卸料板向下運(yùn)動(dòng)，使斜沖頭脫離零件，至此完成斜孔沖裁過(guò)程。

圖2 斜沖孔模主視圖

圖3 斜沖孔模俯視圖

工藝方案

為降低斜沖難度，零件工藝方案制定如下：

工序1：精沖落料。精沖落料零件外形見(jiàn)圖4。在此過(guò)程中，兩斜槽預(yù)加工出寬度為5.2mm 的直槽，留如圖5 所示的適量斜沖余量。其余各孔與外形以精沖復(fù)合落料方式加工出來(lái)(斜沖加工時(shí)作定位之用)。

圖4 精沖落料零件外形圖

工序2：斜沖孔。斜沖示意圖如圖5 所示，加工模具如前面圖2、圖3 所示。加工完成后的兩斜槽要求符合圖紙尺寸要求。

圖5 斜沖示意圖

由于斜沖余量較少(最少處僅0.2mm)，有效降低了沖裁力，減少了側(cè)向分力，降低了零件變形量，保證了斜槽尺寸精度和斷面質(zhì)量。

模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

上述方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

斜楔機(jī)構(gòu)

如前面圖2 所示，斜沖頭固定板(件3)與斜沖頭(件5)以燕尾槽形式組合為一個(gè)整體，裝配在卸料板斜槽中；直壓塊(件2)位于其上方，底部斜面與斜沖頭固定板自由接觸并可相對(duì)滑動(dòng)。以此組合成斜楔機(jī)構(gòu)，將上模座的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為斜沖頭的斜向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了換擋板斜槽結(jié)構(gòu)的沖壓成形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且效率高。

卸料板和凹模

卸料板(圖6)、凹模(圖7)為關(guān)鍵部件，需要注意兩點(diǎn)：

圖6 卸料板

圖7 凹模

⑴均布置有斜槽結(jié)構(gòu)。該斜槽有加工難度，其位置尺寸精度直接決定了模具的使用效果以及零件的尺寸精度。

⑵與零件接觸面均布置有小凸臺(tái)。其能有效地防止換擋板在斜沖壓過(guò)程中發(fā)生位移，從而起到防止零件發(fā)生位移、變形的作用。

零件的定位

如前面圖3 所示，零件由外側(cè)定位塊(件10)、定位釘(件11)、以及內(nèi)側(cè)定位塊(件12)等進(jìn)行定位。外側(cè)定位塊能有效地防止換擋板在沖壓過(guò)程中發(fā)生外形尺寸超差，內(nèi)側(cè)定位塊能有效防止槽寬尺寸超差。

沖裁間隙

凸、凹模間采取小沖裁間隙，以保證零件斷裂面符合圖紙要求，即斜沖頭裝配入卸料板斜槽、向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入凹模后，與凹模斜槽的單邊間隙保證為0.05mm。因卸料板和凹模均是斜槽結(jié)構(gòu)，故對(duì)模具加工及裝配提出了較高要求。

結(jié)束語(yǔ)

該模具設(shè)計(jì)創(chuàng)新，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，斜沖孔生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。通過(guò)該設(shè)計(jì)方案，使用沖壓加工取代了原銑加工，極大提高了生產(chǎn)效率，可為類(lèi)似零件的模具設(shè)計(jì)提供參考。