平板車廂邊框沖孔模的設計

李敏強

（中國重汽集團柳州運力專用汽車有限公司，廣西 柳州 545112）

沖模加工，是應用廣泛的一種工藝加工方式，加工品質好，效率高，本文所闡述的這套模子的凸模，運用了單沖組合的設計方法和快速換模方法，是單沖組合模具在實際應用中的延伸。

1 工件的工藝特性

平板車廂的邊框是一種U形件，其焊在車廂兩側，用來裝配車廂邊板總成、前板總成和立柱體。邊框上面有Φ8.5mm、Φ13mm兩種孔，距離為28mm的Φ8.5mm組孔用來鉚接下頁板，距離為380mm的Φ8.5mm組孔用來鉚接護體總成，Φ13mm的孔用來組裝車廂前板。

根據車廂長度的不同，邊框的長度不同，孔的數量和孔距都也不同。雖然孔距有變化，但是這種變化是有一定規律的，這種規律是：85 mm、74 mm、380mm、83mm、546mm、413mm這6種孔距是不變的，變化的是鉚接下頁板的Φ8.5mm組孔的距離（如圖1所示）。

圖1 工件圖

由于孔距不同，以前我們都是用鉆模來加工孔，幾乎每一種車型就要做一套鉆模，由于平板車廂的種類很多，這樣模具的數量就很多，用鉆模的加工效率低，而且鉆出的孔帶有毛剌。經過不斷總結，我們設計了一套可快速拆換沖頭的沖模。

2 模具結構

模具結構如圖2所示。

圖2 可快速拆換沖頭的沖模結構圖

（1）上模座。上模座是用來裝活動沖頭的，上面的孔與活動沖頭的配合是間隙配合。

（2）下模座。下模座中間開一淺槽，用作凹模的安裝定位，下面墊墊鐵，用來清理沖孔落下的料。

（3）凹模。凹模分兩段，主要是考慮凹模比較長，在使用過程中，如果局部損壞要更換時，不需整個凹模都換掉，以節約成本。凹模上孔的布置，要有技巧，要在有限的長度上把所有要沖的不同孔徑的孔都要布上去，能沖出不同孔距的孔，而且要方便操作，減少定位次數，以提高工作效率。在這套模具上，選擇用距離為546mm的兩組Φ8.5mm孔加中間距離為380mm的兩個Φ8.5mm孔，380mm中間再布置4-Φ13mm孔。

（4）Φ8.5mm活動沖頭組件I。活動沖頭組件要能快速拆換，這樣才能保證沖完一組孔后，再沖下一組孔時，與之不相關的沖頭能拆去，避免沖出多余的孔。它由沖頭、卸料橡膠、回位彈簧和導向套組成，沖頭與導向套的配合、導向套與上模座的配合都是間隙配合，這樣的設計就保證了活動沖頭組件的可拆換（如圖3）。

圖3 活動沖頭組件圖

（5）Φ13mm活動沖頭組件。該組件除沖頭外，其余零件與Φ 8.5mm活動沖頭組件I相同。

（6）Φ8.5 mm 活 動 沖 頭 組 件II。這 是 兩個Φ8.5mm沖頭組合在一起，共用一塊卸料板和卸料橡膠，用以沖兩個孔距為28mm的Φ8.5mm組孔。

（7）導輪。導輪主要是為了方便進料而設計，在導輪軸的下面兩邊各墊一塊橡膠，保證導輪安裝時，導輪面高出凹模上平面1～2mm，這樣當沖裁時，凸模下行將工件壓下與凹模面貼緊，接著沖孔，然后凸模上行，導輪將工件托起，這樣工件完全在與導輪的配合下滾動送料。

（8）定位裝置。定位裝置分左右，用孔和定位銷定位，從左邊進料，右邊出料，沖出的是左邊框，從右邊進料，左邊出料，沖出的是右邊框，送料時要將高為（51±0.7）mm的翼面，放在有側面壓緊裝置的一邊。

（9）側面壓緊裝置和契桿。工件是U型件，是扣在凹模上進行沖裁的，為了方便進料，設計時工件與凹模單邊間隙預留了2mm，而工件上尺寸（21±1）mm是必須保證的，為了保證這個尺寸要求，在沖孔時，工件的高翻邊，必須在沖孔前先與凹模的側面貼緊。側面壓緊裝置和契桿的配合，就保證這個動作的實現。

如圖4所示是沖孔前沖頭、側面壓緊裝置和契桿的相對位置，契桿比沖頭高出19mm，當沖床打板將沖頭壓下至工件上表面時，沖頭的行程是25mm，契桿的行程是19+25=44mm，而契桿的行程只需39mm，就可以使側面壓緊裝置橫向位移7mm將工件壓緊。

圖4 沖孔前沖頭、側面壓緊裝置和契桿的相對位置圖

3 沖頭及凹模的設計計算

（1）尺寸的確定。

凹模刃口尺寸

式中，

d 為工件尺寸，mm；

δ凸、δ凹為凸、凹模制造公差，mm；

Zmin、Zmax為最小、最大間隙，mm。

（2）沖裁力的計算。

式中，

F0為沖裁力，N；

L 為沖裁件的周長，mm；

t 為材料厚度，mm；

τ 為材料抗剪強度，MPa。

4 操作步驟

以左邊框為例。

（1）將定位銷插在距離為421.5 mm的定位孔上，工件從左邊送進，右端與定位銷Φ8.5mm圓柱面接觸，實際定位尺寸是

這時只保留右邊的兩個Φ8.5mm沖頭，其余沖頭全部取出，這樣就沖出距離為413 mm的一組Φ8.5mm孔；

（2）用工件孔與定位裝置上距離為596mm的孔作基準，插入定位銷定位，沖出距離為596mm的一組Φ8.5mm孔，這個步驟重復一次，沖出第二組孔距為596mm的孔，重復第二次時，將6個Φ8.5mm沖頭裝上，這樣一次沖出一組孔距為596mm和孔距為83mm、380mm、546mm的6個Φ8.5mm孔；

（3）保留右邊的兩個Φ8.5mm沖頭，其余沖頭全部取出，以定位裝置上距離為670mm的孔為基準重復步驟（2），沖出4組距離為670mm的孔和孔距為83mm、380mm、546mm的6個Φ8.5mm孔；

（4）保留右邊的兩個Φ8.5mm沖頭，其余沖頭全部取出，以距離為667mm的孔為基準定位3次，沖出3組距離為667mm的Φ8.5mm孔；

（5）將兩個Φ8.5mm沖頭取出，把4個Φ13mm沖頭裝上，以距離為741mm的孔定位，沖出4個Φ13mm孔。

5 結束語

一般的沖孔或落料模，在設計時都是將沖頭固定在上模座上，這樣的模具只能沖一些尺寸不是很大的工件上的孔，對于象邊框這樣的長件，是無法沖裁的，這套模具的設計思路，可以為從事模具設計的人員提供一些參考。

[1]沖模設計應用實例/模具實用技術叢書編委會.模具實用技術叢書[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2]《沖模設計手冊》編寫組.沖模設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.