余军

（中铁建电气化局集团轨道交通器材有限公司，江苏 常州 213179）

就现如今的金属结构材料而言，最轻的一种就是镁合金。而对于镁合金而言，其具备着良好的耐腐蚀性，较高的强度、容易加工、熔点低、阻尼减震性良好、热熔小、优秀的综合性能以及电磁屏蔽性好等优势，被称之为是“二十一世纪绿色的金属结构材料”。就镁合金而言，在其塑性变形的过程中，可以使得镁合金的力学性能还有组织得到有效地改善，并且还可以使得镁合金的塑性和强度得到有效地提高，这样也使得镁合金运用的范围得到极大的扩展，将镁合金所具备的特征充分的发挥出来。尤其是现阶段的镁合金冲压工艺，这也成为了现阶段重要的一个研究项目。因此，本文就针对AZ60镁合金汽车垫片冲压工艺与模具设计展开分析，以此来对工艺和模具的设计进行优化，进而使得设计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镁合金汽车垫片的冲压工艺分析

对于AZ60镁合金汽车垫片来说，其具备着比较高的弹性以及塑性，所以可以进行冲压加工。对于这个工件的材料来说，非常薄，按照生产加工的经验来说，在其冲裁的过程中需要非常小的间隙，这样就会使得模具加工的难度还有成本都大大的增加了。如果采取高精度的电加工或者是磨削加工也是可以的。

图1 AZ60镁合金汽车垫片零件图

1.1 分析汽车垫片的尺寸精度

对于AZ60镁合金汽车垫片这个零件而言，其尺寸方面有着极高的要求。通常来说，其进行冲孔加工的时候，其公差的等级不得超过IT9级，落料公差的等级不得超过IT10级，而对于冲裁件的经济公差来说，其等级不得超过IT4级，其余的大多数位置的尺寸都应该在IT11级。对于该制件的尺寸精度而言，也有着比较高的要求，尤其是在制件中具有弯曲特点的开口尺寸，对于其中孔的位置还有尺寸等方面都有着非常高的要求。

1.2 分析制件的结构

对于AZ60镁合金汽车垫片这个工件来说，这是一个冲孔落料弯曲件，因为孔实际的尺寸是比较小的，并且还会受到凸模强度的影响，所以一定要对凸模采用相应的保护措施。与此同时其结构比较简单，而且规则，形状堆成，这样对于合理利用材料来说是非常有利的。但是因为受到了凸模强度的影响，所以工件的孔尺寸不能够太小。通常来说，一定要在对模具结构、凸模强度影响以及材料的性能等方面进行考虑的前提下来确定冲孔的最小尺寸。

1.3 确定模具的类型

对于AZ60镁合金汽车垫片的冲压工艺来说，在模具生产设计的时候主要有三个工序，分别是弯曲。冲孔还有落料。在加工的时候可以按照以下方案来进行：

方案一：冲孔、落料级进冲压，在模具生产设计的时候可以采取级进模。

该方案结构的特征就是生产效率高，并且操作简单便捷，不同工位，同一套模具就可以将两道工序完成，但是模具的规模相对于其他的方案来说要大一点，成本也比较高，但是自动送料是比较容易的，工件的精度也满足有关的要求。然而，在运用该方案的时候，造价比较高，并且定位装置的精度难以满足工件的尺寸公差，所以就该方案来说，这并不经济。

方案二：落料、冲孔复合冲压，在生产的时候采取复合模的生产方式。

运用该方案时，可以运用一套模具来将两道不同的工序完成，并且其生产的效率还有工件的精度都是比较高的，操作也比较简单，工件的精度也符合相关的要求，对于大批量的生产来说是非常合适的。与此同时，不但可以使得模具数量减少，还可以使得模具成本降低，以此可以使得生产的效率有效的提高，进而可以使得冲压机等设备的使用效率极大的提升。

方案一：落料、冲孔，在模具生产设计的时候采取单工序生产模式。

运用该方案的时候，其具备的特征就是需要用两套模具来完成两道工序，该模具的结构比较简单。然而若是运用两套模具的话，其加工的误差比较大，而且生产的成本也比较高，生产的效率也比较低，所以对于大批量的生产要求来说是很难满足的。

总的来说，在确定模具设计生产方案的时候，为了可以使得生产效率提高，生产的成本降低，并且对大批量生产的要求进行满足的同时确保模具的精度，所以在加工的时候可以采取级进模和复合模的加工方案，但是对于汽车垫片这个零件来说，还应该要考虑其实际的尺寸比较小，所以如实采取复合模的方案，那么壁厚安全的要求却不能得到保证，其实际的强度也不符合要求。而若是采取级进模的方案，那么一定要注意布局的合理性，但是一定要防止出现强度不足的问题，这样才可以使得零件的质量得到有效的保障。

1.4 冲压工艺方案的确定

在工艺方案确定的时候，因为该零件具有着生产批量大的特征，并且在制件的时候还需要多道工序实现，因此工艺方案的合理制订就显得尤为重要。并且还应该在确保工艺方案可以生产出合理零件的前提下使得生产效率提高，并使得生产成本有效降低。在生产加工的过程中，若是想要使得生产效率有效的提高，还应该要采取复合工序，但是如果复合程度太过，就可能会使得模具的结构变得复杂，进而导致模具的安装还有调试都变得复杂困难，进而使得模具生产的成本增加。而且还可能会导致模具的寿命还有强度都降低。对于冲压工艺的复合工序来说，主要有冲方孔、冲侧刃、冲圆孔、冲搭边、冲两端圆弧的异形孔还有弯曲切断和分离等基本工序。

方案一：冲侧刃、冲圆孔、冲方孔、冲搭边、冲异形孔、弯曲、切断与分离。运用该方案所具备的优势就是其模具的结构比较简单，但是该方案的复合程度比较低，但调试还有安装都比较容易。其存在的缺陷就是生产的工序比较多，生产效益比较低，对于大批量生产来说是不适合的。

方案二：冲圆孔和冲侧刃、冲方孔和冲搭边、冲异形孔、空位、弯曲、空位、分离和切断。该方案的优点就是安全程度高，操作简单，可以使得零件的精度、强度还有空间得到有效的保障。但是该方案存在成本比较高、工序多等缺点。

方案三：冲侧刃、冲搭边、冲异形孔、弯曲、冲圆孔复合与冲方孔、分离与切断。弯曲冲两个孔，就可以使得两孔的孔心距得到保障。但是其具备零件尺寸小、操作不方便、修理困难以及结构复杂等缺点。

方案四：冲圆孔和冲侧刃、冲异形孔、冲方孔和冲搭边、弯曲复合和落料。在冲完两个孔之后，可以将其作为导正孔，这样不但工序比较少，还可以使得生产效益提高，也节约了设备。但是最后一道工位运用复合模组合冲压，这样壁厚比较薄，强度也不够。

方案五：冲圆孔和冲侧刃、冲方孔和冲搭边、冲异形孔、弯曲复合和落料。该方案具备的优点就是在冲出两个孔之后，可以将其作为导正孔，而最后一道工位可以采取复合模组合冲压的方式，这样就可以使得生产效率提高，并且还可以使得工序和设备节约。其缺点就是强度不够，模具结构比较复杂，并且模具比较容易损坏。

通过上述分析，在冲压的过程中，对零件固定的强度、空间还有定位的精确性等都应该要进行充分的考虑，而且在空位设计的时候一定要选择适合的位置。但是为了满足经济成本还有模具结构强度方面的要求，那么就应该要减少一定的冲压工序。对于该零件而言，因为具备比较高的尺寸精度要求，因此一定要设置好导正销。所以就可以先冲出两个孔，并将其作为导正孔，以此来使得零件的质量得到保障。与此同时，模具的结构也不可以过于复杂，这样才可以确保模壁的强度。

2 AZ60镁合金汽车垫片的模具设计

2.1 凹凸模顶配

在装配开始之前，对于凹模形孔还有凸模形状都应该要进行仔细的检查，并且还应该要确保其与图纸上形状和尺寸精度方面的要求相符合。与此同时，在装配的时候，每个凸模都应该要匹配与之相对应的凹模孔，在检验的过程中要确保间隙加工的均匀。对于不适合的地方要进行更换或者是修磨。

2.2 凸模装配

将凹模孔作为定位，然后把凸模分别的压入到凸模固定板的形孔当中，然后最后将其牢固的拧紧。

2.3 装配下模

在下模座上面画一条中心线，然后按照中心对导料板、凹模进行预装。接着通过已经加工好的凹模来将螺孔的位置分别确定好，并做好钻孔，攻丝的工作。与此同时，把活动挡料销、下模座、弹簧、凹模还有导料板等安装在一起，然后用螺钉将其紧固好，并打好销钉。

2.4 上模的装配

将高垫铁放置在已经装好的下模上，再将0.12mm片放置在凹模中，接着把固定板和凸模组合之后一起装入到凹模中。与此同时，对上模座进行预装，将和凸模固定板相对应的螺孔、销孔位置画出来，并做好销孔还有钻绞螺孔的工作。还应该要运用螺钉来将上模座、固定板还有垫板等组合连接在一起，但是注意不要将其拧紧。

除此以外，把卸料板套装在已经装入的固定板的凸模上，并且将卸料螺钉还有橡胶装上，对于橡胶的顶压量进行调节，以此来使得卸料板超过凸模下部一毫米左右。另外，要合理的调整凹模还有复查凸模的间隙，对于螺钉进行紧固，将成料板还有导正销安装好，检查切纸，在其适合之后再打入销钉。

2.5 调整和试冲

装机完成之后，要进行试冲，并且还应该要按照试冲的结果来进行合理的调整。

3 结语

综上所述，对于镁合金而言，被称之为是“二十一世纪绿色的金属结构材料”，其具备着良好的耐腐蚀性，较高的强度、容易加工、熔点低、阻尼减震性良好、热熔小、优秀的综合性能以及电磁屏蔽性好等优势，所以得到了广泛的运用。通过上述的分析，了解了AZ60镁合金汽车垫片冲压工艺和模具设计的方案，并且从中优选出合理的方案，以此来对工艺和模具的设计进行优化，进而使得设计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。