底盘冲压件成形工艺分析及模具结构设计

底盘冲压件成形工艺分析及模具结构设计

董家伟闫晓华

长城汽车股份有限公司河北保定071000

摘要：通过分析某底盘冲压件的技术要求及成形工艺，制定出合理的冲压成形方案，并设计分析了模具结构特点及工作过程。经生产检验表明，模具结构设计合理，动作稳定可靠，冲压件完全达到技术要求，可为同类型模具设计提供参考。

关键词：底盘冲压件；成形工艺；模具结构设计

1、冲压件产品图及设计要求

产品图纸：见图1。

图1冲压件图纸要求

产品材料：08F钢；材料厚度：t=1.5mm；技术要求：（1）落料毛刺小于0.1mm，成形后平整光滑；（2）表面抛光处理；（3）未注圆角为R0.5mm。

2、工艺方案分析

由图1可知，该零件的成形包括：落料、拉伸、胀形、冲孔、压平6道工序，在各工序的总体安排上，依据冲压工艺可确定为：先落料，再进行成形工序（拉伸、胀形），最后切边、压平、冲底孔和冲侧孔，以保证孔的精度要求。

2.1、工序数的确定

2.1.1、圆筒形状

一次拉伸成形的判定（1）修边余量的确定。工件的相对高度：h/d=29.5/159=0.186（由零件图可知，材料厚度t=1mm，故计算时按中心线尺寸计算），由计算可知，该零件的相对高度较小，原则上可不用切边工序，但考虑到坯料公差，为了保证零件的成形质量，故选取1.5mm的修边余量。

2.1.2、一次起伏成形的判定

①判断冲压件底部凸台I（如图2所示）能否一次成形。一次成形的条件：（L-L0）/L0﹤0.75σ，其中，L为凸台I的展开长度，L0为平台的长度。08F钢的单向伸长率σ=0.32，由图2可知，L=4.1+4.1+39.9=44.1mm，L0=42mm，故材料的实际伸长率为0.05﹤0.75×0.32=0.24，因此该凸台可一次成形。

②判断底部5个高1.5mm的凸台Ⅱ（如图3所示）能否一次成形。此处材料的实际伸长率为：（1.1+1.1+8-10）/10=0.02﹤0.24，同样可以一次成形。③判断零件底部准5mm及准4.5mm的孔能否同时成形。零件底部冲孔准5mm及准4.5mm的相邻位置如图4所示，分析零件图可知，零件上如图4所示孔的分布有3处，若同时冲准5mm和准4.5mm的孔，则在如图4位置处的凹模刃壁间的距离为3.75mm，强度不够，故这两种孔至少在如图位置处不能同时冲，也就是说底部的孔要分两次冲制。

2.3、工艺方案的确定

依据零件的结构及工序数，可采用的方案有以下几种：（1）落料-拉伸-胀形-冲底部孔（准5与准4.5两种孔分两次冲）-切边-压平-冲侧孔；（2）落料与拉伸复合-胀形-冲底部孔（两种孔分两次冲）-切边-压平-冲侧孔；（3）落料与拉伸复合-胀形与冲5个小凸台上的孔复合-分别冲剩余的两种孔-切边-压平-冲侧孔；（4）落料-拉伸-胀形与冲5个小凸台上的孔复合-分别冲剩余的两种孔-切边-压平-冲侧孔；（5）落料-拉伸与胀形（大凸台）复合-胀形与冲5个小凸台上的孔复合-分别冲剩余的两种孔-切边-压平-冲侧孔。

5种方案中，最后的3道工序是确定的。而方案（1）是纯粹的单工序模，模具结构简单，但生产率相对较低，消耗的资源也较多；方案（2）、方案（3）首先将落料与拉伸复合，生产率较方案（1）有所提高，但由于落料尺寸较大，所需的冲裁力也较大，加之与拉伸工序相复合所需的冲裁力也更大，使所需压力机的吨位增加，同时模具结构复杂，修复起来也较为困难，并且在实际生产中，模具都是按加工任务设计制造的，如果生产批量不是特别大或并不长期生产，一般不采用结构复杂的复合模。对于方案（4）来说，胀形与冲孔复合，看似合理，但由于胀形时大小凸台的方向不同，且同时要对小凸台上冲孔，不仅模具结构复杂而且成形的精度也难以保证。

分析方案（5），首先拉伸成圆筒状时连带将大凸台成形，两者的成形方向一致，且该模具与纯粹的拉伸模比较并不复杂，另外由于小凸台的高度并不高，材料厚度只有1mm，完全可以在胀形的同时将其上的孔冲出来，而前道工序中成形的凸台可以很好地完成定位，以保证成形精度，同时方案（5）的加工效率最高。综上所述，选择方案（5）。

3、模具设计模

具整体结构设计如图5所示。模具打开后，使用条料进行第一次送料，需借助于始用挡料销19完成第一个步距的确定即第一次送料，模具第一次闭合后完成四个零件孔的冲裁，同时在废料上冲出定位工艺孔，为以后各次准确送料做好准备。模具打开时，条料由橡胶14驱动的卸料板15完成自动卸料，冲孔废料由模具底部落下。随即进行第二次送料，送料时由导料板22、侧压装置21和定位销20（套入事先冲得的工艺孔内）配合完成并保证导料和送料的位置精度，完成第二次模具闭合即有完整零件由模具底部落下，经检测该零件完全符合图纸要求。废料由卸料板15自动完成卸料。该条料的以后各次冲裁与此相同.

图5模具结构图设计

结束语：级进模由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。本设计除了考虑到产品形状、尺寸精度、成形工艺性、生产批量、模具制造费用等外，还考虑了模具结构设计尽量简单化这一重要原则。整副模具结构设计合理，动作稳定可靠，冲压件完全达到技术要求，可为同类型模具设计提供参考。

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