鄒函滔

(江西江鈴底盤股份有限公司，江西 撫州 344000)

0 引言

汽車驅(qū)動(dòng)橋?yàn)閭鬟f牽引力、制動(dòng)力及相應(yīng)的反作用力矩，需要安裝導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿通常是安裝在焊接于汽車驅(qū)動(dòng)橋殼本體上的導(dǎo)向桿座上面。導(dǎo)向桿的作用就是導(dǎo)向，保證一個(gè)滑動(dòng)物體按照指定的軌道前進(jìn)，從而減小滑動(dòng)物體在垂直于指定軌道方向的位移偏差，增加運(yùn)轉(zhuǎn)精度。為保證導(dǎo)向桿的安裝精度，對導(dǎo)向桿座的安裝孔，即兩邊的側(cè)孔同心度的精度控制就顯得十分重要。

圖1所示為某車驅(qū)動(dòng)橋的導(dǎo)向桿座，零件采用厚度為6.0 mm的Q235板材，由沖壓工藝成型。導(dǎo)向桿座的兩邊側(cè)孔中心與零件主體中心為偏置結(jié)構(gòu)，且兩孔的同軸度要求較高。導(dǎo)向桿座的生產(chǎn)工藝是在落料工序和成型工序后采用沖孔工序加工兩邊的側(cè)孔。

圖1 導(dǎo)向桿座

1 沖孔工藝及工作過程

從技術(shù)及整車裝配各方面考慮，導(dǎo)向桿座是通過U形下部底平面焊接在汽車后驅(qū)動(dòng)橋殼本體上的，其作為導(dǎo)向桿的安裝支架對其兩個(gè)側(cè)孔的位置度及同心度要求較高，故在工藝設(shè)計(jì)中沖孔為最后工序[1]。由于U形內(nèi)腔寬度僅有72 mm，若采用斜楔式?jīng)_側(cè)孔工藝，凹模最大厚度必然小于72 mm；對于板厚為6.0 mm的工件，凹模的刃磨壽命及配件整體壽命原本就不高，再加上側(cè)沖孔工藝將導(dǎo)致凹模更易損壞，生產(chǎn)及維修不便；故只能采用凹模鑲件，鑲件厚度一般不會小于30 mm。另外考慮兩側(cè)沖孔廢料排放，其排中間排廢通道不應(yīng)小于40 mm，因此單側(cè)凹模刃壁僅余16 mm，明顯偏薄，強(qiáng)度不足；若不能兩側(cè)同時(shí)沖孔，又會存在側(cè)沖受力不均，模具成本增加的問題。因此側(cè)向沖孔工藝，不適用于此零件。此外，側(cè)向沖孔模具制造困難，加工成本較高，并且生產(chǎn)操作時(shí)的動(dòng)作會比較煩瑣[2]。以往沖側(cè)孔工藝中經(jīng)常出現(xiàn)凹模受力不均，復(fù)位異常等現(xiàn)象，造成生產(chǎn)效率較低。

通過對零件的特有形狀進(jìn)行分析，可以采用零件側(cè)面水平放置、模具刃口沿垂直方向沖孔的方式，將零件側(cè)邊的兩個(gè)孔分步?jīng)_制出來，即沖制兩孔時(shí)，均將零件側(cè)面水平放置定位在定位型槽內(nèi)部，由上、下模在垂直方向進(jìn)行沖孔[3]。為確保沖孔的精度，對成型工序有一定的要求： 首先，成型采用液壓機(jī)帶頂缸壓力生產(chǎn)；其次，成型定位采用頂板臺肩結(jié)合兩邊定位的方式，保證成型后U形側(cè)面修邊線的精度及平直度；最后，成型壓力1 800～2 000 kN，保證U形頂面成型后的平面度。而沖孔時(shí)，兩個(gè)沖孔分步采用同一處側(cè)面及U形頂面進(jìn)行定位，避免二次定位產(chǎn)生誤差。[4]

零件的生產(chǎn)作業(yè)過程簡述如下。

1) 將兩件成型工序后的預(yù)制的某車型后驅(qū)動(dòng)橋的導(dǎo)向桿座分別放置在左右兩側(cè)的側(cè)邊定位塊和凹模固定板之間的定位型槽內(nèi)，并將導(dǎo)向桿座的U形底面直邊緊靠著凹模固定板的臺階形定位止口。

2) 開動(dòng)壓力機(jī)對導(dǎo)向桿座進(jìn)行沖壓加工，沖孔凸模垂直向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)向桿座在沖孔凹模上方完成一邊側(cè)孔的沖孔。

3) 將左右兩邊已經(jīng)沖制好一邊側(cè)孔的導(dǎo)向桿座更換對調(diào)，再分別放入到側(cè)邊定位塊和凹模固定板之間的定位型槽內(nèi)，使導(dǎo)向桿座未沖側(cè)孔的一邊朝上放置，并將導(dǎo)向桿座的U形底面直邊緊靠著凹模固定板的臺階形定位止口。因模具兩側(cè)邊定位塊及定位槽對稱布置，左右對調(diào)時(shí)保證了兩邊定位面為同一處，確保工件定位精準(zhǔn)。[5]

4) 開動(dòng)壓力機(jī)對導(dǎo)向桿座進(jìn)行沖壓加工，沖孔凸模垂直向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)向桿座在沖孔凹模上方完成上一次未沖孔一邊側(cè)孔的沖孔。經(jīng)過沖制后，導(dǎo)向桿座工件滿足圖紙及焊裝要求。

2 模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

經(jīng)過工藝分析后，設(shè)計(jì)的導(dǎo)向桿座沖側(cè)孔模結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(a) 主視圖

(b) 下模俯視圖

沖孔模和沖孔工藝是模具左右兩側(cè)同時(shí)沖裁的，零件兩側(cè)邊的孔采用分步加工的方式。沖孔模具采用的是一種浮動(dòng)凹模結(jié)構(gòu)。零件定位采用外形定位方式，零件是放在側(cè)邊定位塊和凹模固定板之間的定位型槽內(nèi)，以保證零件兩側(cè)邊孔的位置度和同軸度達(dá)到要求。模具主要特點(diǎn)如下。

1) 模具分為上半部分和下半部分，模具的上半部分結(jié)構(gòu)為： 模柄1與上模板2為過盈配合，凸模墊板14通過螺栓及定位銷安裝在上模板2的下方，凸模固定板15通過螺栓及定位銷緊固連接于凸模墊板14下方，沖孔凸模4與凸模固定板15為過盈配合，卸料板7將沖孔凸模4通過其卸料讓位槽中并通過卸料板緊固螺栓13緊固連接于凸模固定板15下方，側(cè)邊卸料橡皮5將沖孔凸模4通過其讓位孔中并通過螺栓緊固連接于凸模固定板15和卸料板7中間，中間卸料橡皮6通過螺栓緊固連接于凸模固定板15和卸料板7中間。

2) 模具的下半部分結(jié)構(gòu)為： 側(cè)邊定位塊9通過螺栓緊固連接于凹模固定板17的兩側(cè)邊，沖孔凹模8與凹模固定板17過盈配合，凹模固定板內(nèi)導(dǎo)套10與凹模固定板17過盈配合，凹模固定板內(nèi)導(dǎo)柱11與下模板19為過盈配合，凹模固定板支撐彈簧12內(nèi)孔套住凹模固定板內(nèi)導(dǎo)柱11，放在下模板19的上方，凹模固定板17上的凹模固定板內(nèi)導(dǎo)套10套住凹模固定板內(nèi)導(dǎo)柱11，放在凹模固定板支撐彈簧12的上方。

3) 模具的上模與下模之間設(shè)置有導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套3通過過盈配合與上模板2連接，導(dǎo)柱18通過過盈配合與下模板19連接；下模部分設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，凹模固定板17與下模板19之間設(shè)置有導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，凹模固定板內(nèi)導(dǎo)套10通過過盈配合與凹模固定板17連接，凹模固定板內(nèi)導(dǎo)柱11通過過盈配合與下模板19連接。

4) 模具采用的是一種浮動(dòng)凹模結(jié)構(gòu)，沖孔凹模8和凹模固定板17與下模板19之間沒有采用常規(guī)的螺栓或緊固銷固定的方式進(jìn)行緊固連接。

5) 凹模固定板17整體重量都承載在凹模固定板支撐彈簧12上面，在沖孔時(shí)能將沖孔凸模4對零件向下施加的沖力通過支撐彈簧緩沖卸載掉，使零件沖孔過程穩(wěn)定，保證U形導(dǎo)向桿座16的外觀形狀規(guī)整不發(fā)生變形，從而保證其兩邊側(cè)孔的同心度穩(wěn)定。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1) 模具的結(jié)構(gòu)整體采用中心對稱布局方式設(shè)計(jì)[6]，下模部分的內(nèi)導(dǎo)柱分布在下模板的幾何中心線上。

2) 上模部分的卸料板采用連體式的對稱結(jié)構(gòu)，并且在卸料板的中間位置設(shè)計(jì)安裝中間卸料聚氨酯，便于更加流暢地實(shí)現(xiàn)沖孔后的卸料操作。

3) 下模部分左右兩側(cè)的側(cè)邊定位塊和凹模固定板之間構(gòu)成的零件定位型槽內(nèi)空寬度要適度有余，具體內(nèi)空寬度比工件板材厚度寬0.2 mm為宜，既要便于零件定位準(zhǔn)確，又要便于零件的放置和拿取[7]。

4) 下模部分沖孔凹模的刃口工作厚度要控制在零件材料厚度的2～2.5倍之間，不但有利于沖孔凹模的耐用性，而且有利于沖孔后廢料的脫料[8]。凹模刃口的剖視圖如圖3所示，刃口工作厚度以下為排廢孔，其直徑為18 mm，沖孔完成取出工件后，廢料自然從排廢孔漏出。

圖3 凹模刃口剖視圖

5) 下模部分凹模固定板支撐彈簧壓縮后的極限長度要超過零件一側(cè)U形彎腳長度20 mm以上。彈簧壓縮狀態(tài)下長度要求如圖4所示。

圖4 彈簧壓縮狀態(tài)下長度要求

6) 下模部分設(shè)置的內(nèi)導(dǎo)柱導(dǎo)套，該機(jī)構(gòu)保證凹模固定板在活動(dòng)過程中，沖孔凹模與凸模之間始終保持一定的沖裁間隙，內(nèi)導(dǎo)柱導(dǎo)套之間的間隙應(yīng)小于模具上模與下模之間導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙[9-10]。

4 結(jié)束語

經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)證明，采用此沖壓加工工藝，結(jié)合沖側(cè)孔模的應(yīng)用，可持續(xù)穩(wěn)定地確保成型零件尺寸和使用性能均達(dá)到要求。該沖側(cè)孔工藝及模具結(jié)構(gòu)規(guī)避了側(cè)向沖孔工藝模具零件強(qiáng)度不足的風(fēng)險(xiǎn)，保證了零件沖孔質(zhì)量，簡化了模具結(jié)構(gòu)，使模具壽命得以提高，降低了模具投入及后續(xù)維護(hù)等成本。該模具結(jié)構(gòu)已獲得發(fā)明專利證書，證書號第1945940號，發(fā)明名稱： 汽車驅(qū)動(dòng)橋U形導(dǎo)向桿座側(cè)孔沖孔模具，專利號： ZL 2014 1 0152252.6。直沖式?jīng)_孔模易于加工，結(jié)構(gòu)可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)用及推廣性較強(qiáng)[11]，對類似零件的工藝及模具設(shè)計(jì)具有參考作用。