文根保，熊利军，袁开波

（1.中航工业航宇救生装备有限公司，湖北 襄阳 441000；2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北 襄阳 441022）

0 引言

发动机是汽车的核心部件之一，其主体一般采用铝合金铸造而成，内部镶嵌有特殊金属缸套，缸盖安装在缸体的上面，从上部密封缸体气室并构成燃烧室。缸盖上还装有进、排气门座和气门导管孔，用于安装进、排气门及进气通道和排气通道等。为保证其力学强度和缸体不受意外磕碰，一般会在外表面上设置挡尘片，起防护、防尘作用。

1 发动机缸盖挡尘片形状和工艺分析

发动机缸盖挡尘片为左右对称件，如图1所示。材料为冲压用 DC03，规格 270 mm×152 mm×1.0 mm，材料利用率为：14 700×2/270×152=71.7%，使用冲床：400 t。

图1 发动机缸盖挡尘片

对发动机缸盖挡尘片外形展开尺寸进行计算，展开长度为131.5 mm，发动机缸盖挡尘片成形工步有：140 mm×90 mm×131.5 mm（展开长度）外形落料和切边、N形弯曲及R2 mm×3.9 mm的90°弯曲、40 mm×16 mm×R10 mm×R9 mm的V形槽拉深、2×φ（9±0.1）mm和3×φ（8±0.45）mm冲孔，还包括落料、冲孔、切边、弯曲和拉深工序，弯曲和拉深后还需增加整形工步。

由于发动机缸盖挡尘片是轿车零部件，批量大，从生产效率、制件质量和成本考虑应采用级进模一次成形左右两件。除上述工步外，还要增加定位孔加工、制件分离工步。在弯曲、拉深和整形工步之间还需设置空工位，一旦制件出现弯曲和拉深尺寸不到位即可在设置的空工位上增加弯曲和拉深的工步。

2 排样及工步分析

发动机缸盖挡尘片排样设计如图2所示，工步为保证模具各模板不变形及方便更换，模具分成4个区域，总长为1 716 mm。第Ⅰ区域长度为370 mm，设有1、2工步；第Ⅱ区域长度为540 mm，设有3、4、5和6工步；第Ⅲ区域为320 mm，设有7和8工步；第Ⅳ区域长度为480 mm，设有9、10和11工步。带料进入模具，需要有4个方形定位块进行定位和导向。从工步2到工步11由定位销保证带料移动（152±0.02）mm的步距，工步1冲定位孔和切除制件两侧的斜边，工步3和工步5为弯曲和拉深工序，需充分考虑回弹对弯曲和拉深的影响，工步4、6为空工位，工步7对弯曲和拉深尺寸进行整形，工步8为空工位。在制件形状和尺寸达到要求后，冲2×φ（9±0.1）mm 和 3×φ（8±0.45）mm 孔，工步 9、10 冲工形槽，工步11在工形槽的基础上再切断左右制件连接处的带料。

图2 发动机缸盖挡尘片排样设计

3 级进模设计

级进模总尺寸为2 180 mm×620 mm×476.5 mm，模具结构如图3所示。

图3 模具结构

（1）带料的定位与导向：带料是通过自动送料机送料，先通过2个支撑座5上面的2块定位板38的270+0.10+0.04mm槽送入，经过2组导向定位块37实现带料多工位成形，带料依靠各工步中的定位销导筒47、弹簧50、51及限位销48、定位板29实现精确跳步。

（2）冲孔与弯曲凸、凹模材料及硬度：冲孔、冲槽和切边凸模选用SKD11，硬度为58～60 HRC；凹模选用SKD11，硬度为56～58 HRC；弯曲、拉深、整形凸模和凹模选用Cr12MoV，硬度为58～60 HRC。

模具工作部分各区域间均有4处导柱和导套确保开合模的运动导向，上模座、上垫板、上安装板之间为螺钉连接，卸料板与上模座之间为台阶卸料螺钉相连，台阶卸料螺钉与上模座孔存在40 mm的移动距离。在67个弹簧的作用下可实现带料和半成品的脱模，冲孔所产生废料从凹模、垫板和下模座的排料孔排出。

3.1 级进模第Ⅰ区域结构设计

如图4所示，第Ⅰ区域包含第1、2工步，主要是冲定位孔和切边，为带料定位与导向，包括：①第1工步：如图4中B-B所示，冲孔凸模32与冲孔凹模33

图4 级进模第Ⅰ区域结构

（1）第Ⅰ区域上、下模连接与导向。上模座5、上垫板7、上安装板8、9由圆柱销40定位和台阶螺完成带料定位孔的冲孔，以螺钉31固定的切边凸模30和切边凹模34完成三角形切边；②第2工步：如图4中A-A所示，带料两侧的切边由切边凸模41和切边凹模42完成。

钉6和螺钉25固定。上、下模运动的导向依靠长导套22、短导套23和上模导柱26、下模导柱27完成。

（2）第Ⅰ区域冲孔凸模的卸料。如图4所示，带料冲孔和切边后，带料会卡在凸模上，需要用卸料板10将带料推出凸模，以便继续冲压。卸料板10是用台阶卸料螺钉21与上模座5相连，台阶卸料螺钉21的台阶在上模座5孔中存在40 mm的行程距离。上模座5、上垫板7、上安装板8、9与卸料板10之间装有12个弹簧支撑套17和弹簧18，模具闭合时压缩弹簧18完成冲孔和切边，模具开启后弹簧18恢复弹性使卸料板10产生40 mm的卸料行程，而凸模的位置固定不变，故将带料从凸模上推出。冲孔和切边废料从凹模、下垫板14和下模座15的排料孔落下。

3.2 级进模第Ⅱ区域结构设计

如图5所示，第Ⅱ区域包括工步3～6，主要是制件弯曲、拉深和整形。第3工步如图5A-A所示，由凸模35和凹模36完成制件的弯曲和拉深预成形。第5工步如图5D-D旋转剖视所示，由凸模31和凹模32完成制件弯曲和拉深预成形。第4、6工步为空工位，制件中间分别由支承块18、44支撑，两侧由挡块41限制，由下模垫块42和上模垫块43支撑。

图5 级进模第Ⅱ区域结构

（1）第Ⅱ区域上、下模连接与导向。以圆柱销33定位，上安装板7、8、上模垫板9和上模座10通过螺钉12、45和台阶螺钉47连接，由4副长导套24、上模导套25、下模导套29和上模导柱26、下模导柱30进行上、下模的运动导向。

（2）第Ⅱ区域弯曲拉深成形凸模的卸料与第Ⅰ区域冲孔凸模的卸料相同。

3.3 级进模第Ⅲ区域结构设计

如图6所示，第Ⅲ区域包含有第7、8工步，主要是制件弯曲、拉深。第7工步如图6A-A所示，弯曲和拉深形状经第Ⅱ区域的第3和第5工步后，为了稳定最终的形状尺寸及R2 mm×90°×3.9 mm翻边，需采用翻边整形凸模29和翻边整形凹模30进行成形。第8工步为空工位，当第7工步成形仍达不到图纸要求时，可在第8工步安排翻边整形。第Ⅲ区域上、下模连接与导向与第Ⅱ区域相同，第Ⅲ区域弯曲拉深成形凸模的卸料也与第Ⅰ区域冲孔凸模的卸料相同。

图6 级进模第Ⅲ区域结构

3.4 级进模第Ⅳ区结构设计

如图7所示，第Ⅳ区域包含第9～11工步，主要是制件间及制件与带料切割分离。第9工步如图7B-B所示，由凸模52和下模整形支撑块51中的工形凹模53完成工形槽的冲裁。制件外侧中间φ（8±0.45）mm孔通过螺钉49固定在凸模连接板48中的冲孔凸模50与冲孔凹模47完成冲裁。如图7G-G所示，制件外侧3×φ（8±0.45）mm孔冲裁则是通过螺钉19固定在凸模连接块20中的冲孔凸模21和冲孔凹模24完成。如图7E-E旋转剖视所示，2×φ（9±0.1）mm孔是由冲孔凸模43和冲孔凹模44完成。第10工步为空工位。第11工步如图7D-D旋转剖视所示，通过凸模33和凹模34完成切边分离制件，分离的制件从滑件板27的斜面滑落

图7 级进模第Ⅳ区域结构

4 结束语

一种发动机一般会应用到多种车型，所以该制件为特大批量生产，采用级进模成形，不仅可提高生产效率，降低制造成本，提高制件成形质量，还可减少模具数量、压力机数量和操作工人的人数，降低废品率，更可简化生产管理的程序，以满足生产的需要。