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分享汽车支架技术和模具的制作

精密冲裁是一种先进制造技术，可取代某些零件的切削加工，具有优质、高效、低耗、应用广的特点。以齿圈压板精冲而论，在普通液压机上进行精冲，工艺装备简单而工件精密。为了获得高质量的精冲产品，针对支架精冲模设计进行了精冲工艺的试制。

　　1工艺分析与工艺方案支架是汽车上的关键功能性零件，其形状复杂，如图1所示。材料为15Cr3钢，料厚为10mm，该零件的特点是材质硬、料比较厚，尺寸精度与表面粗糙度要求均较高，是难以精冲的零件。

　　产品对该零件如采用普通方法加工则需如下工艺过程：排样下料→普通冲裁（供应机加毛坯）→钻，铰孔→靠模或成形铣削→除毛刺。精冲工艺流程为：下料→原材料球化退火→精冲→除毛刺。即精冲工艺只需一次冲裁成形，可以省去机加工的全部过程。由于精冲工艺是在静水压下近似于纯剪切状态下进行的，精冲表面硬化程度较高，且为压应力状态，加之表面粗糙度较高，因此其耐磨性及抗疲劳性能比切削加工的制件好，故采用精冲工艺生产该种零件成本比较低。但精冲工艺不同于普通冲压工艺，精冲需要三重动作和压力，除主冲裁力外，还需要有齿圈压板压力和推件板反压力，从而使变形区内外、上下形成三向压应力，并在近似于纯剪切状态下成形。本项研究采用了通用液压机与液压模架、精冲模具组合的方法来实现精冲支架件的目的，即靠液压主机提供主冲裁力，通过液压模架上的两个工作缸获得齿圈压板压力和推件板反压力，从而达到精冲的三重动作和压应力要求，完成图1中所示支架的精密冲裁。

　　2模具设计模具是满足精冲零件图纸提出的技术要求、生产精冲零件的关键工装。冲裁间隙、凸凹模齿圈刃口尺寸、冲裁力、齿圈压板压力、反顶压力及3个压力的互相配合、合适的润滑剂等对于获得光洁的冲切面具有决定性意义，如图2所示。

　　2.1模具主要工艺参数的选择2.1.1冲裁间隙冲裁间隙小是精冲模一个主要特征，冲裁间隙影响到流动剪切过程及进行光洁冲裁的结果。

　　间隙小而均匀是实现精冲的主要条件，冲裁间隙的大小取决于材料厚度、材料的种类及其强度，一般来说，材料厚度越厚间隙越大，越薄间隙越小，材料塑性好的间隙可大些，塑性差的间隙要小些。凸凹模间隙在均匀的条件下，单边间隙取样厚度在0.5％～1％之间，本设计中取0.5％，即单边间隙为10mm×0.5％＝0.055mm，取得了满意的精冲效果。

　　2.1.2凸凹模刃口尺寸精冲模具凸凹模工作部分的尺寸随着精冲件数量的增加，刃口将磨损和变钝，这就引起精冲件的尺寸变化，合理计算并确定凸凹模刃口尺寸对提高产品质量及工作寿命很重要。凸模与凹模刃口尺寸可按下列公式进行计算。

　　外形落料：凹模D d＝（DX）凸模D p＝（D d？Z min）（配作）内形冲孔：凸模d p＝（d u＋X？）凹模d d＝（d p＋Z min）（配作）式中：d p、d d―冲孔凸凹模尺寸，mm D d、D p―落料凸凹模尺寸，mm d―冲孔工件尺寸，mm p、δd―凸凹模公差，mm D―落料凹模尺寸，mm X―系数Z min―最小间隙，mm 2.1.3压边圈齿形和尺寸带齿形的压边圈是精冲模具不可缺少的关键零件，其作用是建立剪切区的三向静水压力，当图2模具结构1.螺杆2.下模座3、8.导套4.导柱5.凹模6.退料板7.凸模9.衬套10.滚珠11.固定板12.上固定板13、17、22.螺钉14.退料杆15.柱销16.推杆18.上推杆19.上垫板20.退料板螺钉21.上模座23.凸模24.上限位块25.销钉26.压料板27.限位块28.下固定板29.下垫板30.柱销料厚δ超过4.5mm时，即采取双向齿圈，一般需在凹模和压料板上设置V形，对称45°，上下齿圈。凸出的V形以一定的距离a沿冲裁线刃口布置，V形齿a值和齿高h可按下值选取：a＝（0.6～0.8）δh＝（0.20～0.25）δ2.2模具结构设计在试制与生产支架强力齿圈压板式复合精冲模具时，导向方式采用了滚动导向，保证了凸凹模间隙均匀和对中性。模具的具体零件结构设计要点如下。

　　（1）齿圈是精冲模的重要零件，为保护齿圈齿形在装配、调试及生产中不受损坏，应在模具上设有保护齿圈的保护销或垫块，也可与齿圈压板或凹模做成整体形式，如图3所示。

　　利取出工件，不影响后续件的加工和生产效率。

　　（5）精冲过程中，凹模与反压板间易形成密闭空间，应在凹模背面开出通气槽，使排气畅通，否则影响制件质量或产生制件不平的现象。

　　3产品质量精冲件的尺寸、公差和剪切面表面粗造度、表面完好率都取决于模具制造精度、刃口状态、润滑剂、精冲件的几何形状复杂程度、材料的种类、金相组织及材料厚度等。润滑剂的选取，使精冲件的公差等级达到IT9－IT10级，由于冲切面上断面粗糙度达到了支架精冲件的尺寸，公差、精度均达到了图纸要求，得到了高精度、高质量的精冲产品。

　　4结论（1）采用通用液压机，液压模架及精冲模具组合的方法生产汽车精冲件是可行的。采用该种精冲工艺比普通工艺可提高生产效率8～10倍，成本降低25％～35％，具有显著的经济效益。

　　（2）精冲是一项综合技术的产物，只要坚持合理的设计，精确地制造模具，不断积累调试经验，完全可以生产出高精度、高质量的精冲产品。在目前国内只引进极少量精冲压力机的情况下，应用本工艺方案生产汽车各种精密冲裁件是有实际意义的。