轮毂端盖工艺改进与模具设计研究

摘要：传统汽车轮毂端盖零件加工方法存在一些缺陷，本文通过对其加工工艺进行改进，确定冲压模具设计及零件批量生产要点，对轮毂端盖由铸造件更改为冲压件，并分析其工艺更改后的优点、效率、可行性、经济性等，为后续产品的加工制造提供借鉴。

关键词：端盖；冲压工艺；模具设计

轮毂端盖是小汽车轮毂上一小部件，每个轮毂上装1个，即图1所示的铸造件，在加工过程中存在一些缺陷，比如铸造的工序复杂，需要耗费大量工时进行生产，因此会造成材料和人工的浪费，对企业来说其生产效率和成产成本都是不能接受的，因此本人经过对该零部件结构、使用的性能要求的分析，并将其更改为冲压件，不降低零件性能（见图2），而相反提高了生产效益。材料08F，厚度2mm，部分处理由冲压方法完成。实践证明，该工艺操作性好、生产效率高、成本低。

1过程分析和工艺方案的确定

冲压加工是一种常见的金属加工方法，与切削加工相比，它具有高的生产材料利用率，对于需要提升加工生产效率和节约生产成本的工序改进应该由切削改为冲压，以其较高的材料利用率和高生产效率，同时还具有一定的互换性，同时具有良好的机械性能，因此在进行可行性验证时要满足以下几个条件：①改进产品加工工艺不能降低其性能；②能够满足大批量生产的要求；③改进后的冲压件必须具备良好的冲压加工特性。首先通过对原来零件结构进行分析可知，只要将图2的结构进行改变就可以使其具备良好的冲压性。对于该结构的改善难点在于三个凸台的相对距离较小而相对高度较大，因此在成型的过程中由于材料会形成一定程度的形变，难以补充在凸台的内侧和两个凸台之间的圆弧，因此有一定的概率会造成拉裂的情况发生，同时这个问题难以通过变薄和拉伸的方式来解决，需要在后期进一步进行解决。对于冲压工艺的选择也需要进行改进，通过以下几个步骤来解决冲压工艺中的难点：①采用预冲孔中心孔，改善三个凸台内部与凸台之间的金属材料内部流动；②将坯料下料成方形，使四角外侧补充3个凸台材料；③首先将三个凸台拉伸到一定深度，然后落料成外圆材料的方法，使材料容易补充，外圈在拉伸过程中相对准确（在下一个过程之前无需修复外边缘）。通过以上步骤的分析，可以得出较为科学的冲压工艺：由两个复合过程（2对模具）完成冲压过程。第一个过程：冲出中心预孔———拉动凸台———冲裁。第二个过程：冲孔（修复内孔侧）。

2冲压模具结构的设计

2.1冲中心预孔拉伸落料复合模的设计。对冲压模具进行结构设计研究，决定采用如图3所示的冲压冲裁复合模具设计，通过前装式结构加后滑动导模的设计方式。具体的作业流程如下：在模具打开状态下，首先将材料放入所需的凹模3和4上，分别是落料凹模3和冲孔凹模4，其次保持挡料销6的定位状态，材料的压紧作业主要是通过压力机对弹簧9施加压力，使其对滑块F线和弹性压板7产生作用，这样能确保材料得到压紧。落料凹模3和冲孔凹模4上，挡料销6定位保持，启动压力机，滑块F线和弹性压板7在弹簧9的作用下，压紧材料。当滑块下降时，将板材预先冲压到Φ51mm的中心，然后拉伸三个凸台。当凸台拉伸时，拉伸深度为5mm。之后，冲裁凸模10和冲裁凹模3开始落料，并且滑块继续下降到下死点，并且冲压件被冲压成形。在滑块之间的间隔期间，弹性卸料板7卸下废料，推料板16向下推动工件，并且中心预孔废物从下模落下，完成第一加工过程。2.2应当注意的问题。必须保证冲压和冲裁复合模具组件装配。冲压工作的顺序是：冲压中心预孔———拉伸3个凸台———冲裁，即在图3中下模的中间部分3，当工件4的上平面齐平时，下冲压上模具部分15的平面最低，接下来形成的凸起部分10，并且冲裁凸模（构件10的外部）最高。拉伸3个凸台时，由于材料厚度为2mm，拉伸深度为5mm，根据工作经验判断，不会造成拉伸时拉裂现象。如果发生拉裂现象，设计模具时，可增加凹模的圆角半径，减小压边力，还可以在凹模表面涂润滑剂来减小摩擦，减小拉伸时的阻力，可解决拉裂问题。压、卸料部分应通过试验模式进行调整，以确保适当的冲裁力和卸载力，平稳运动和功能，以满足模具的工作要求。2.3冲孔（修复内孔）拉伸复合模具。冲孔（修复内孔侧）———拉伸复合模具如图4所示。后滑动导向架采用倒装结构，用于完成内孔修边和外边缘拉伸。工作过程很简单，不再详述。3结束语上述过程和结构设计改进后，将轮毂端盖通过实际生产验证，完全可以满足生产的要求，同时采用该方法可以极大程度提升生产效率，同时还可以节约成本25％，在确保冲压件尺寸和性能的同时减少了材料的消耗，具体计算过程如下：每件节省4元，此型号的产量为5万台/年，而直接节省的是：4元/件*4件/台*5万件/年=80万元/年，因此对零件进行冲压工艺改进具有重要的经济效益，同时该工艺的改进还对市场上类似的产品改进提供了借鉴思路，这样可以实现充分使用现代机械制造技术对零件的现代化生产工艺改进，提高生产效率和降低成本。

作者:苏朱勇 单位:荆州理工职业学院机电与汽车工程学院