制動閥吊座加工工藝及模具設計

余金鳳，孫滿平

（中國南車眉山車輛有限公司，四川 眉山 620032）

1 引言

如圖1所示制動閥吊座是貨車底架附屬件中的一個常見零件。

該工件材料Q235-A，料厚8mm，缺口與長圓孔尺寸一樣，相對尺寸也一致，只是零件的長短不一樣，滿足批量生產上工裝模具的前提條件。制動閥吊座長圓孔相對尺寸要求高，表面要求平整，互換性強。

圖1 制動閥吊座零件示意圖

2 工藝分析

該件既有成形又有孔與缺口的加工，可采取機械加工或沖壓加工的方案。機加的工藝流程，一種是剪機下料→氣割缺口→打磨→校平→折彎→劃線→鉆孔→銑長圓孔；一種是剪機下料→校平→折彎→劃線→鉆孔→銑長圓孔→銑缺口。沖壓加工的工藝流程是：剪機下料→校平→壓彎→沖缺口和長圓孔。機加方式工序長，占用設備較多，生產效率低。特別是采用氣割缺口，對工件的平整度影響較大，機加缺口，采用手動銑床，斷口光潔度一般。而沖壓加工方式既能保證尺寸，又能提高外觀質量，生產效率很高。根據該件生產需求量大，快速供貨的狀況，我們認為沖壓加工既能提高效率，又能降低成本。

3 沖壓件的工藝分析

該零件形狀簡單，對稱，是典型的U形件成形。根據最長件確定壓形的凸、凹模尺寸，保證幾種件的壓形。而沖孔和沖缺口由沖壓設計資料中可查出，沖裁件內外形所能達到的經濟精度為IT12-IT13，長圓孔與邊緣距離尺寸公差為±0.6mm。將以上精度與零件的尺寸公差相比較，可知該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。模具設計可以有兩種方案：第一種根據制動閥吊座的實際尺寸需要，確定一副工位多、效率高的沖模，即將沖孔及沖缺口兩道工序合二為一，設計為連續模；第二種采用多道單工序的單一沖模。單工序模具沖裁，模具簡單，需要至少兩次上下工件。連續模模具復雜，在一套模具上完成多個工序加工。由于制動閥吊座采用連續模沖裁，只有兩個工序，更能體現生產需求和降低成本，所以我們采用連續模方案。

4 模具設計

4.1 計算沖壓力

沖裁力 p0=Lδτ。經計算,L=461.9,δ=8，τ=340MPa,代入計算得p0=1256368N。

P=1.3p0=1633278.4N≈167t。

卸料力P卸=PK卸,查表2-13得K卸=0.04,故P卸=0.04×167≈6.68t。

總沖裁力 P總=167t＋6.68t=173.68t。

根據沖裁力的計算，結合設備級差和設備技術規格，選擇250t的沖床。

4.2 確定模具壓力中心

模具壓力中心是指沖壓力合力的作用點。模具壓力中心必須通過模柄軸線，并且和壓路機滑塊的重心重合，否則滑塊就會受到偏心載荷，導致滑塊導軌和模具的不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響工件質量，降低模具壽命，有時甚至會損害模具。確定形狀復雜的沖裁件的壓力中心常用解析法，具體步驟如下：

因工件左右對稱，其壓力中心在對稱軸у上，即x0=0，故只計算 у0。

代入計算得：Y0=114.5

4.3 計算凸凹模刃口尺寸

選擇合理的間隙，確保間隙均勻，并在結構上使沖切元件有足夠的剛度和導向精度，使其在整個工作過程中，保證間隙的均勻恒定不變，充分考慮技術和經濟效果的統一，以及中厚板沖裁現場經驗，取單邊間隙為0.6mm～0.8mm。

制造公差取δ凸=0.04，δ凹=0.04。由此得：

滿足 Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹。

5 模具結構

模具結構如圖2所示。模具的凸模由配合式固定在上模固定板上，上模固定板用螺釘固定在上模座。下模直接用螺釘固定在下模座上。上下模座分別與壓力機滑塊和工作臺連接并傳遞壓力。兩個側向定位板控制工件的進料方向，固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘、彈簧組成。沖孔及沖缺口的廢料可通過凹模的內孔經由下模座漏出。導向裝置采用導柱導套式導向裝置，導套與模座連接通過低熔點合金澆注而成。凸模、凹模材料采用9CrSi，考慮到使用條件，淬火硬度為55～58HRC。

6 試模問題分析與解決

模具制造完成后，進行了試沖裁，出現長圓孔與中間缺口偏心，偏移量2mm左右。檢查模具，制造尺寸符合設計尺寸，定位方式準確。經現場觀察與分析，發現在沖孔的時候，工件有向外漲的現象，當把外漲的一邊放在沖缺口邊定位時,尺寸已發生了變化,同時端定位邊與側定位邊工件垂直度超差。工件外漲是由于側定位與凹模鑲塊的間隙小,定位邊凹模鑲塊圓角小于工件的內彎圓角,沖裁前工件不能緊貼凹模鑲塊。工件端面與側面垂直度超差是由于剪機下料出現旁彎造成的。通過分析，將凹模鑲塊的外圓角加大，增加側定位與凹模鑲塊間的距離，同時控制剪機下料尺寸精度。修模后進行沖裁，沒有再出現上述現象。

圖2 模具結構示意圖

7 結束語

本加工方案通過連續模來實現制動閥吊座的生產，綜合考慮了設備能力，制造成本，產品批量和維修等諸多因素。制動閥吊座模具，經過精心加工裝配、調試，完全滿足了設計和使用要求，沖出的產品質量穩定可靠，取得了良好的經濟效益。

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[2]付宏生.冷沖壓成形工藝與模具設計制造.北京：化學工業出版社，2004.

[3]萬戰勝.沖壓工藝及模具設計.北京：中國鐵道出版社，1994.

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