平板车厢边框冲孔模的设计

李敏强

（中国重汽集团柳州运力专用汽车有限公司，广西 柳州 545112）

冲模加工，是应用广泛的一种工艺加工方式，加工品质好，效率高，本文所阐述的这套模子的凸模，运用了单冲组合的设计方法和快速换模方法，是单冲组合模具在实际应用中的延伸。

1 工件的工艺特性

平板车厢的边框是一种U形件，其焊在车厢两侧，用来装配车厢边板总成、前板总成和立柱体。边框上面有Φ8.5mm、Φ13mm两种孔，距离为28mm的Φ8.5mm组孔用来铆接下页板，距离为380mm的Φ8.5mm组孔用来铆接护体总成，Φ13mm的孔用来组装车厢前板。

根据车厢长度的不同，边框的长度不同，孔的数量和孔距都也不同。虽然孔距有变化，但是这种变化是有一定规律的，这种规律是：85 mm、74 mm、380mm、83mm、546mm、413mm这6种孔距是不变的，变化的是铆接下页板的Φ8.5mm组孔的距离（如图1所示）。

图1 工件图

由于孔距不同，以前我们都是用钻模来加工孔，几乎每一种车型就要做一套钻模，由于平板车厢的种类很多，这样模具的数量就很多，用钻模的加工效率低，而且钻出的孔带有毛剌。经过不断总结，我们设计了一套可快速拆换冲头的冲模。

2 模具结构

模具结构如图2所示。

图2 可快速拆换冲头的冲模结构图

（1）上模座。上模座是用来装活动冲头的，上面的孔与活动冲头的配合是间隙配合。

（2）下模座。下模座中间开一浅槽，用作凹模的安装定位，下面垫垫铁，用来清理冲孔落下的料。

（3）凹模。凹模分两段，主要是考虑凹模比较长，在使用过程中，如果局部损坏要更换时，不需整个凹模都换掉，以节约成本。凹模上孔的布置，要有技巧，要在有限的长度上把所有要冲的不同孔径的孔都要布上去，能冲出不同孔距的孔，而且要方便操作，减少定位次数，以提高工作效率。在这套模具上，选择用距离为546mm的两组Φ8.5mm孔加中间距离为380mm的两个Φ8.5mm孔，380mm中间再布置4-Φ13mm孔。

（4）Φ8.5mm活动冲头组件I。活动冲头组件要能快速拆换，这样才能保证冲完一组孔后，再冲下一组孔时，与之不相关的冲头能拆去，避免冲出多余的孔。它由冲头、卸料橡胶、回位弹簧和导向套组成，冲头与导向套的配合、导向套与上模座的配合都是间隙配合，这样的设计就保证了活动冲头组件的可拆换（如图3）。

图3 活动冲头组件图

（5）Φ13mm活动冲头组件。该组件除冲头外，其余零件与Φ 8.5mm活动冲头组件I相同。

（6）Φ8.5 mm 活 动 冲 头 组 件II。这 是 两个Φ8.5mm冲头组合在一起，共用一块卸料板和卸料橡胶，用以冲两个孔距为28mm的Φ8.5mm组孔。

（7）导轮。导轮主要是为了方便进料而设计，在导轮轴的下面两边各垫一块橡胶，保证导轮安装时，导轮面高出凹模上平面1～2mm，这样当冲裁时，凸模下行将工件压下与凹模面贴紧，接着冲孔，然后凸模上行，导轮将工件托起，这样工件完全在与导轮的配合下滚动送料。

（8）定位装置。定位装置分左右，用孔和定位销定位，从左边进料，右边出料，冲出的是左边框，从右边进料，左边出料，冲出的是右边框，送料时要将高为（51±0.7）mm的翼面，放在有侧面压紧装置的一边。

（9）侧面压紧装置和契杆。工件是U型件，是扣在凹模上进行冲裁的，为了方便进料，设计时工件与凹模单边间隙预留了2mm，而工件上尺寸（21±1）mm是必须保证的，为了保证这个尺寸要求，在冲孔时，工件的高翻边，必须在冲孔前先与凹模的侧面贴紧。侧面压紧装置和契杆的配合，就保证这个动作的实现。

如图4所示是冲孔前冲头、侧面压紧装置和契杆的相对位置，契杆比冲头高出19mm，当冲床打板将冲头压下至工件上表面时，冲头的行程是25mm，契杆的行程是19+25=44mm，而契杆的行程只需39mm，就可以使侧面压紧装置横向位移7mm将工件压紧。

图4 冲孔前冲头、侧面压紧装置和契杆的相对位置图

3 冲头及凹模的设计计算

（1）尺寸的确定。

凹模刃口尺寸

式中，

d 为工件尺寸，mm；

δ凸、δ凹为凸、凹模制造公差，mm；

Zmin、Zmax为最小、最大间隙，mm。

（2）冲裁力的计算。

式中，

F0为冲裁力，N；

L 为冲裁件的周长，mm；

t 为材料厚度，mm；

τ 为材料抗剪强度，MPa。

4 操作步骤

以左边框为例。

（1）将定位销插在距离为421.5 mm的定位孔上，工件从左边送进，右端与定位销Φ8.5mm圆柱面接触，实际定位尺寸是

这时只保留右边的两个Φ8.5mm冲头，其余冲头全部取出，这样就冲出距离为413 mm的一组Φ8.5mm孔；

（2）用工件孔与定位装置上距离为596mm的孔作基准，插入定位销定位，冲出距离为596mm的一组Φ8.5mm孔，这个步骤重复一次，冲出第二组孔距为596mm的孔，重复第二次时，将6个Φ8.5mm冲头装上，这样一次冲出一组孔距为596mm和孔距为83mm、380mm、546mm的6个Φ8.5mm孔；

（3）保留右边的两个Φ8.5mm冲头，其余冲头全部取出，以定位装置上距离为670mm的孔为基准重复步骤（2），冲出4组距离为670mm的孔和孔距为83mm、380mm、546mm的6个Φ8.5mm孔；

（4）保留右边的两个Φ8.5mm冲头，其余冲头全部取出，以距离为667mm的孔为基准定位3次，冲出3组距离为667mm的Φ8.5mm孔；

（5）将两个Φ8.5mm冲头取出，把4个Φ13mm冲头装上，以距离为741mm的孔定位，冲出4个Φ13mm孔。

5 结束语

一般的冲孔或落料模，在设计时都是将冲头固定在上模座上，这样的模具只能冲一些尺寸不是很大的工件上的孔，对于象边框这样的长件，是无法冲裁的，这套模具的设计思路，可以为从事模具设计的人员提供一些参考。

[1]冲模设计应用实例/模具实用技术丛书编委会.模具实用技术丛书[M].北京：机械工业出版社，1999.

[2]《冲模设计手册》编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.