分析AZ60鎂合金汽車墊片沖壓工藝與模具設(shè)計

余軍

（中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，江蘇 常州 213179）

就現(xiàn)如今的金屬結(jié)構(gòu)材料而言，最輕的一種就是鎂合金。而對于鎂合金而言，其具備著良好的耐腐蝕性，較高的強度、容易加工、熔點低、阻尼減震性良好、熱熔小、優(yōu)秀的綜合性能以及電磁屏蔽性好等優(yōu)勢，被稱之為是“二十一世紀綠色的金屬結(jié)構(gòu)材料”。就鎂合金而言，在其塑性變形的過程中，可以使得鎂合金的力學(xué)性能還有組織得到有效地改善，并且還可以使得鎂合金的塑性和強度得到有效地提高，這樣也使得鎂合金運用的范圍得到極大的擴展，將鎂合金所具備的特征充分的發(fā)揮出來。尤其是現(xiàn)階段的鎂合金沖壓工藝，這也成為了現(xiàn)階段重要的一個研究項目。因此，本文就針對AZ60鎂合金汽車墊片沖壓工藝與模具設(shè)計展開分析，以此來對工藝和模具的設(shè)計進行優(yōu)化，進而使得設(shè)計的效率得到有效的提高，并使得后期制造的成本有效地降低。

1 AZ60鎂合金汽車墊片的沖壓工藝分析

對于AZ60鎂合金汽車墊片來說，其具備著比較高的彈性以及塑性，所以可以進行沖壓加工。對于這個工件的材料來說，非常薄，按照生產(chǎn)加工的經(jīng)驗來說，在其沖裁的過程中需要非常小的間隙，這樣就會使得模具加工的難度還有成本都大大的增加了。如果采取高精度的電加工或者是磨削加工也是可以的。

圖1 AZ60鎂合金汽車墊片零件圖

1.1 分析汽車墊片的尺寸精度

對于AZ60鎂合金汽車墊片這個零件而言，其尺寸方面有著極高的要求。通常來說，其進行沖孔加工的時候，其公差的等級不得超過IT9級，落料公差的等級不得超過IT10級，而對于沖裁件的經(jīng)濟公差來說，其等級不得超過IT4級，其余的大多數(shù)位置的尺寸都應(yīng)該在IT11級。對于該制件的尺寸精度而言，也有著比較高的要求，尤其是在制件中具有彎曲特點的開口尺寸，對于其中孔的位置還有尺寸等方面都有著非常高的要求。

1.2 分析制件的結(jié)構(gòu)

對于AZ60鎂合金汽車墊片這個工件來說，這是一個沖孔落料彎曲件，因為孔實際的尺寸是比較小的，并且還會受到凸模強度的影響，所以一定要對凸模采用相應(yīng)的保護措施。與此同時其結(jié)構(gòu)比較簡單，而且規(guī)則，形狀堆成，這樣對于合理利用材料來說是非常有利的。但是因為受到了凸模強度的影響，所以工件的孔尺寸不能夠太小。通常來說，一定要在對模具結(jié)構(gòu)、凸模強度影響以及材料的性能等方面進行考慮的前提下來確定沖孔的最小尺寸。

1.3 確定模具的類型

對于AZ60鎂合金汽車墊片的沖壓工藝來說，在模具生產(chǎn)設(shè)計的時候主要有三個工序，分別是彎曲。沖孔還有落料。在加工的時候可以按照以下方案來進行：

方案一：沖孔、落料級進沖壓，在模具生產(chǎn)設(shè)計的時候可以采取級進模。

該方案結(jié)構(gòu)的特征就是生產(chǎn)效率高，并且操作簡單便捷，不同工位，同一套模具就可以將兩道工序完成，但是模具的規(guī)模相對于其他的方案來說要大一點，成本也比較高，但是自動送料是比較容易的，工件的精度也滿足有關(guān)的要求。然而，在運用該方案的時候，造價比較高，并且定位裝置的精度難以滿足工件的尺寸公差，所以就該方案來說，這并不經(jīng)濟。

方案二：落料、沖孔復(fù)合沖壓，在生產(chǎn)的時候采取復(fù)合模的生產(chǎn)方式。

運用該方案時，可以運用一套模具來將兩道不同的工序完成，并且其生產(chǎn)的效率還有工件的精度都是比較高的，操作也比較簡單，工件的精度也符合相關(guān)的要求，對于大批量的生產(chǎn)來說是非常合適的。與此同時，不但可以使得模具數(shù)量減少，還可以使得模具成本降低，以此可以使得生產(chǎn)的效率有效的提高，進而可以使得沖壓機等設(shè)備的使用效率極大的提升。

方案一：落料、沖孔，在模具生產(chǎn)設(shè)計的時候采取單工序生產(chǎn)模式。

運用該方案的時候，其具備的特征就是需要用兩套模具來完成兩道工序，該模具的結(jié)構(gòu)比較簡單。然而若是運用兩套模具的話，其加工的誤差比較大，而且生產(chǎn)的成本也比較高，生產(chǎn)的效率也比較低，所以對于大批量的生產(chǎn)要求來說是很難滿足的。

總的來說，在確定模具設(shè)計生產(chǎn)方案的時候，為了可以使得生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)的成本降低，并且對大批量生產(chǎn)的要求進行滿足的同時確保模具的精度，所以在加工的時候可以采取級進模和復(fù)合模的加工方案，但是對于汽車墊片這個零件來說，還應(yīng)該要考慮其實際的尺寸比較小，所以如實采取復(fù)合模的方案，那么壁厚安全的要求卻不能得到保證，其實際的強度也不符合要求。而若是采取級進模的方案，那么一定要注意布局的合理性，但是一定要防止出現(xiàn)強度不足的問題，這樣才可以使得零件的質(zhì)量得到有效的保障。

1.4 沖壓工藝方案的確定

在工藝方案確定的時候，因為該零件具有著生產(chǎn)批量大的特征，并且在制件的時候還需要多道工序?qū)崿F(xiàn)，因此工藝方案的合理制訂就顯得尤為重要。并且還應(yīng)該在確保工藝方案可以生產(chǎn)出合理零件的前提下使得生產(chǎn)效率提高，并使得生產(chǎn)成本有效降低。在生產(chǎn)加工的過程中，若是想要使得生產(chǎn)效率有效的提高，還應(yīng)該要采取復(fù)合工序，但是如果復(fù)合程度太過，就可能會使得模具的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，進而導(dǎo)致模具的安裝還有調(diào)試都變得復(fù)雜困難，進而使得模具生產(chǎn)的成本增加。而且還可能會導(dǎo)致模具的壽命還有強度都降低。對于沖壓工藝的復(fù)合工序來說，主要有沖方孔、沖側(cè)刃、沖圓孔、沖搭邊、沖兩端圓弧的異形孔還有彎曲切斷和分離等基本工序。

方案一：沖側(cè)刃、沖圓孔、沖方孔、沖搭邊、沖異形孔、彎曲、切斷與分離。運用該方案所具備的優(yōu)勢就是其模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是該方案的復(fù)合程度比較低，但調(diào)試還有安裝都比較容易。其存在的缺陷就是生產(chǎn)的工序比較多，生產(chǎn)效益比較低，對于大批量生產(chǎn)來說是不適合的。

方案二：沖圓孔和沖側(cè)刃、沖方孔和沖搭邊、沖異形孔、空位、彎曲、空位、分離和切斷。該方案的優(yōu)點就是安全程度高，操作簡單，可以使得零件的精度、強度還有空間得到有效的保障。但是該方案存在成本比較高、工序多等缺點。

方案三：沖側(cè)刃、沖搭邊、沖異形孔、彎曲、沖圓孔復(fù)合與沖方孔、分離與切斷。彎曲沖兩個孔，就可以使得兩孔的孔心距得到保障。但是其具備零件尺寸小、操作不方便、修理困難以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點。

方案四：沖圓孔和沖側(cè)刃、沖異形孔、沖方孔和沖搭邊、彎曲復(fù)合和落料。在沖完兩個孔之后，可以將其作為導(dǎo)正孔，這樣不但工序比較少，還可以使得生產(chǎn)效益提高，也節(jié)約了設(shè)備。但是最后一道工位運用復(fù)合模組合沖壓，這樣壁厚比較薄，強度也不夠。

方案五：沖圓孔和沖側(cè)刃、沖方孔和沖搭邊、沖異形孔、彎曲復(fù)合和落料。該方案具備的優(yōu)點就是在沖出兩個孔之后，可以將其作為導(dǎo)正孔，而最后一道工位可以采取復(fù)合模組合沖壓的方式，這樣就可以使得生產(chǎn)效率提高，并且還可以使得工序和設(shè)備節(jié)約。其缺點就是強度不夠，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且模具比較容易損壞。

通過上述分析，在沖壓的過程中，對零件固定的強度、空間還有定位的精確性等都應(yīng)該要進行充分的考慮，而且在空位設(shè)計的時候一定要選擇適合的位置。但是為了滿足經(jīng)濟成本還有模具結(jié)構(gòu)強度方面的要求，那么就應(yīng)該要減少一定的沖壓工序。對于該零件而言，因為具備比較高的尺寸精度要求，因此一定要設(shè)置好導(dǎo)正銷。所以就可以先沖出兩個孔，并將其作為導(dǎo)正孔，以此來使得零件的質(zhì)量得到保障。與此同時，模具的結(jié)構(gòu)也不可以過于復(fù)雜，這樣才可以確保模壁的強度。

2 AZ60鎂合金汽車墊片的模具設(shè)計

2.1 凹凸模頂配

在裝配開始之前，對于凹模形孔還有凸模形狀都應(yīng)該要進行仔細的檢查，并且還應(yīng)該要確保其與圖紙上形狀和尺寸精度方面的要求相符合。與此同時，在裝配的時候，每個凸模都應(yīng)該要匹配與之相對應(yīng)的凹模孔，在檢驗的過程中要確保間隙加工的均勻。對于不適合的地方要進行更換或者是修磨。

2.2 凸模裝配

將凹?？鬃鳛槎ㄎ?，然后把凸模分別的壓入到凸模固定板的形孔當(dāng)中，然后最后將其牢固的擰緊。

2.3 裝配下模

在下模座上面畫一條中心線，然后按照中心對導(dǎo)料板、凹模進行預(yù)裝。接著通過已經(jīng)加工好的凹模來將螺孔的位置分別確定好，并做好鉆孔，攻絲的工作。與此同時，把活動擋料銷、下模座、彈簧、凹模還有導(dǎo)料板等安裝在一起，然后用螺釘將其緊固好，并打好銷釘。

2.4 上模的裝配

將高墊鐵放置在已經(jīng)裝好的下模上，再將0.12mm片放置在凹模中，接著把固定板和凸模組合之后一起裝入到凹模中。與此同時，對上模座進行預(yù)裝，將和凸模固定板相對應(yīng)的螺孔、銷孔位置畫出來，并做好銷孔還有鉆絞螺孔的工作。還應(yīng)該要運用螺釘來將上模座、固定板還有墊板等組合連接在一起，但是注意不要將其擰緊。

除此以外，把卸料板套裝在已經(jīng)裝入的固定板的凸模上，并且將卸料螺釘還有橡膠裝上，對于橡膠的頂壓量進行調(diào)節(jié)，以此來使得卸料板超過凸模下部一毫米左右。另外，要合理的調(diào)整凹模還有復(fù)查凸模的間隙，對于螺釘進行緊固，將成料板還有導(dǎo)正銷安裝好，檢查切紙，在其適合之后再打入銷釘。

2.5 調(diào)整和試沖

裝機完成之后，要進行試沖，并且還應(yīng)該要按照試沖的結(jié)果來進行合理的調(diào)整。

3 結(jié)語

綜上所述，對于鎂合金而言，被稱之為是“二十一世紀綠色的金屬結(jié)構(gòu)材料”，其具備著良好的耐腐蝕性，較高的強度、容易加工、熔點低、阻尼減震性良好、熱熔小、優(yōu)秀的綜合性能以及電磁屏蔽性好等優(yōu)勢，所以得到了廣泛的運用。通過上述的分析，了解了AZ60鎂合金汽車墊片沖壓工藝和模具設(shè)計的方案，并且從中優(yōu)選出合理的方案，以此來對工藝和模具的設(shè)計進行優(yōu)化，進而使得設(shè)計的效率得到有效的提高，并使得后期制造的成本有效的降低。