一種斜沖孔模的創新設計

文／代群，宋洪忠·武漢泛洲精沖有限公司

汽車手動變速器常使用一種王形槽結構的換擋板，該王形槽起到換擋導向作用。為配合換擋桿的運動角度，保證更好的換擋性能和換擋手感，王形槽的上下兩橫槽需設計成對稱布置的斜槽結構，如圖1 所示，該零件材料為20#鋼，各槽均有較高的位置度要求。

圖1 換擋板產品圖

由于常規的沖壓加工，其沖裁方向是垂直于材料表面的，故無法實現對上述兩斜槽的沖孔加工，因此，目前一般采取銑加工的方式進行生產。但該加工方式的生產效率極低，單件加工時間約需3min，每班僅生產140 ～150 件。按月產量6000 件計算，最少需工時40 個班，同時至少需配備專用加工中心一臺。同時，在切削加工過程中，隨著刀具的磨損易在槽口產生卷曲毛刺，嚴重影響產品質量。該工序成為瓶頸工序，將極大地影響產品供貨周期。

模具設計方案及工藝方案

模具設計方案

通過理論聯系實際，突破常規模具設計思維，成功設計出一種全新的模具結構(圖2)，能實現同時沖裁兩對稱斜槽。

零件按圖3 定位、放置于凹模上表面，工作過程為：如圖2 所示，當沖裁開始時，上模垂直向下運動，卸料板(件6)的下表面壓緊零件；同時，利用斜楔機構(件2、件3)將垂直沖壓力轉變為斜孔方向的沖壓力，推動兩斜沖頭(件5)在卸料板(件6)內沿斜槽方向運動，沖入零件內實現沖裁加工；沖裁完成后上模上行，在聚氨酯(件4)的彈性作用下卸料板向下運動，使斜沖頭脫離零件，至此完成斜孔沖裁過程。

圖2 斜沖孔模主視圖

圖3 斜沖孔模俯視圖

工藝方案

為降低斜沖難度，零件工藝方案制定如下：

工序1：精沖落料。精沖落料零件外形見圖4。在此過程中，兩斜槽預加工出寬度為5.2mm 的直槽，留如圖5 所示的適量斜沖余量。其余各孔與外形以精沖復合落料方式加工出來(斜沖加工時作定位之用)。

圖4 精沖落料零件外形圖

工序2：斜沖孔。斜沖示意圖如圖5 所示，加工模具如前面圖2、圖3 所示。加工完成后的兩斜槽要求符合圖紙尺寸要求。

圖5 斜沖示意圖

由于斜沖余量較少(最少處僅0.2mm)，有效降低了沖裁力，減少了側向分力，降低了零件變形量，保證了斜槽尺寸精度和斷面質量。

模具設計要點

上述方案設計要點如下：

斜楔機構

如前面圖2 所示，斜沖頭固定板(件3)與斜沖頭(件5)以燕尾槽形式組合為一個整體，裝配在卸料板斜槽中；直壓塊(件2)位于其上方，底部斜面與斜沖頭固定板自由接觸并可相對滑動。以此組合成斜楔機構，將上模座的垂直運動轉化為斜沖頭的斜向運動，從而實現了換擋板斜槽結構的沖壓成形，結構簡單且效率高。

卸料板和凹模

卸料板(圖6)、凹模(圖7)為關鍵部件，需要注意兩點：

圖6 卸料板

圖7 凹模

⑴均布置有斜槽結構。該斜槽有加工難度，其位置尺寸精度直接決定了模具的使用效果以及零件的尺寸精度。

⑵與零件接觸面均布置有小凸臺。其能有效地防止換擋板在斜沖壓過程中發生位移，從而起到防止零件發生位移、變形的作用。

零件的定位

如前面圖3 所示，零件由外側定位塊(件10)、定位釘(件11)、以及內側定位塊(件12)等進行定位。外側定位塊能有效地防止換擋板在沖壓過程中發生外形尺寸超差，內側定位塊能有效防止槽寬尺寸超差。

沖裁間隙

凸、凹模間采取小沖裁間隙，以保證零件斷裂面符合圖紙要求，即斜沖頭裝配入卸料板斜槽、向下運動進入凹模后，與凹模斜槽的單邊間隙保證為0.05mm。因卸料板和凹模均是斜槽結構，故對模具加工及裝配提出了較高要求。

結束語

該模具設計創新，構思巧妙，結構簡單，斜沖孔生產效率高，產品質量穩定。通過該設計方案，使用沖壓加工取代了原銑加工，極大提高了生產效率，可為類似零件的模具設計提供參考。