摘要介紹了農(nóng)用拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了具體實(shí)施措施，并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行分析，以供參考。
　　關(guān)鍵詞農(nóng)用拖拉機(jī)；可換式機(jī)油濾清器；模具結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；效果
　　
　　金威濾清器有限公司是國(guó)內(nèi)專業(yè)內(nèi)燃機(jī)“三濾”制造商，是目前國(guó)內(nèi)最大的生產(chǎn)機(jī)油、燃油和空氣濾清器的專業(yè)公司，系中國(guó)汽車(chē)零部件行業(yè)的大型重點(diǎn)骨干企業(yè)，每年大約生產(chǎn)各類濾清器3 000萬(wàn)只[1]。每年公司投入各種薄板金屬零件沖壓成形模具600多套，因此優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，以改善沖壓件成形，提高生產(chǎn)效率尤為重要?，F(xiàn)以公司為某型農(nóng)用拖拉機(jī)配套的可換式機(jī)油濾清器外殼底部加強(qiáng)筋（凹槽）成形為例來(lái)說(shuō)明，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)改善零件成形條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率、降低模具加工難度的重要意義。
　　1農(nóng)用拖拉機(jī)濾清器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　該機(jī)油濾清器外殼形狀及關(guān)鍵尺寸如圖1所示，材料為冷軋鋼板，牌號(hào)為08-Ⅱ-S，材料厚度2.0 mm，該外殼在工作時(shí)最大承受1.5 MPa的壓力，因此在其底部均布6個(gè)加強(qiáng)凹槽，用以提高零件底部的剛性和耐壓強(qiáng)度。原成形模具是按照沖壓工藝中鐓壓成形來(lái)設(shè)計(jì)的[2]，原模具結(jié)構(gòu)如圖2，模具中的成形凸模（圖2中的上模部分）和成形凹模（圖2中的下模部分）是完全按照零件尺寸及形狀設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)理念為成形凸模和成形凹模中間的間隙就是零件，即按照型腔模來(lái)設(shè)計(jì)（形象地稱之為“兩塊鐵夾一片料”）。這種模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面為模具制造加工帶來(lái)了極大的不便，因?yàn)楣緵](méi)有電火花成型加工設(shè)備，沒(méi)有仿形銑床或是坐標(biāo)銑床等高級(jí)加工設(shè)備，所以成形凸模和成形凹模只能配對(duì)加工，凸模中的6個(gè)凸筋和下模中的6個(gè)凹槽全由模具鉗工慢慢手工修磨出來(lái)，稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致成形凸模和成形凹模成套報(bào)廢，造成不必要的浪費(fèi)，不僅耗工耗時(shí)，而且加工出來(lái)的筋和槽的尺寸精度也得不到保證，導(dǎo)致成形后外殼上的凹槽不美觀，也滿足不了零件的尺寸要求，影響零件的耐壓性能[3-4]。另一方面，模具的維修保養(yǎng)也相當(dāng)困難，比如凸凹模的成形部分圓角磨損后，就會(huì)造成零件上的筋變形，達(dá)不到圖紙上的尺寸要求而成為廢品，而且還會(huì)因?yàn)槌尚瓮鼓：统尚伟寄５呐浜鲜Ф斐赡＞叩膹U棄，因此現(xiàn)場(chǎng)操作工和模具制造車(chē)間強(qiáng)烈要求對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。
　　起伏成形是一種使材料發(fā)生拉伸形成局部的凹進(jìn)或凸起，借以改變毛坯形狀的方法[2]。經(jīng)過(guò)對(duì)零件的分析，認(rèn)為該零件的6個(gè)加強(qiáng)筋是一種典型的起伏成形，可運(yùn)用以下公式來(lái)判定能否一次或多次式序來(lái)完成。
　　工藝計(jì)算如下：
　　式中，L1為起伏成形后沿界面的材料長(zhǎng)度（mm）；L為起伏成形前材料原長(zhǎng)（mm）；δ為材料的延伸率，查閱相關(guān)資料，該例中該材料數(shù)值0.30。該例加強(qiáng)筋（槽）長(zhǎng)度方向的L1值約為38.2 mm，L值約為36.3 mm，寬度方向上L1值約為15.9 mm，L值約為14.3 mm（計(jì)算過(guò)程略，較為簡(jiǎn)便的方法是使用CAD設(shè)計(jì)軟件測(cè)量/查詢得到）。經(jīng)過(guò)計(jì)算，長(zhǎng)度方向和寬度方向上的結(jié)果均滿足以上公式要求，故可以一次起伏成形（這一點(diǎn)也在實(shí)際生產(chǎn)得到了驗(yàn)證）。
　　由于該起伏成形是一種淺拉伸，則該成型模便可以按照薄板金屬拉伸成形的理念來(lái)設(shè)計(jì)，具體實(shí)施如下：
　　首先，上模中原6個(gè)凸起的部分做成單獨(dú)的嵌件，上模部分利用公司已有的電火花線切割加工設(shè)備一次加工出6個(gè)孔（槽），加工精度有保證，嵌件和上模采用H7/m6配合，嵌件的外形可采用電火花線切割加工。嵌件頂部有突出的掛臺(tái)，防止嵌件在工作過(guò)程中意外脫落（圖2）。
　　其次，下模也做成兩體結(jié)構(gòu)，其中成形凹模與下模之間也采用H7/m6配合，并加入防轉(zhuǎn)鍵，并用螺栓固定，加入防轉(zhuǎn)鍵的目的是防止成形凹模上的槽與上模中的嵌件錯(cuò)位，一旦錯(cuò)位，輕則壓壞工件，重則損壞模具。成形凹模上相對(duì)應(yīng)上模部分的6個(gè)凹槽的底部整個(gè)去掉，形成6個(gè)空腔，從而與上模中的6個(gè)嵌件配合，產(chǎn)生類似于淺拉伸成形中凸模與凹模的關(guān)系。在薄板沖壓的拉伸工藝中，拉伸薄板時(shí)，金屬材料總是緊緊包覆在凸模表面的，因該模具中材料正是所需要的緊緊貼在上模中的嵌件上的結(jié)構(gòu)。
　　最后，模具上下模成形部分工藝尺寸的確定。由于起伏成形不是拉伸成形，不能照搬照套拉伸模的設(shè)計(jì)，因此以成形凹模為例，該模具成形凹模的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算方法如下（圖3）：借助CAD設(shè)計(jì)軟件，按照1∶1的比例精確做出零件成形部分的圖形，包括過(guò)渡圓角，上模中嵌件和凹模中成型部分的工藝尺寸就是圍繞這些圓角來(lái)展開(kāi)的，利用CAD設(shè)計(jì)軟件補(bǔ)齊圓角，使之成為1個(gè)整圓，這樣就可以找到這個(gè)圓角的圓心點(diǎn)，通過(guò)控制這個(gè)圓心點(diǎn)的位置來(lái)確定成形凹模的輪廓尺寸和空間位置，嵌件的尺寸及輪廓也是采用這樣的方法來(lái)確定，筆者稱之為控制“點(diǎn)”來(lái)保證金屬薄板的成型，利用CAD設(shè)計(jì)軟件就可以很方便標(biāo)注出尺寸，然后加上相應(yīng)的公差，就可以做出零件的加工圖紙，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)者的工作量。
　　2 優(yōu)化效果
　　經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，該模具具有以下特點(diǎn)：一是采用較為流行的模塊化設(shè)計(jì)，其成型部分做成單獨(dú)的部件，方便了加工制造，也方便了易損件的準(zhǔn)備，一旦有嵌件或是成形凹模出了問(wèn)題可以單獨(dú)更換，避免了原模具上、下模一起報(bào)廢的情況。既節(jié)約了加工工時(shí)，又大大節(jié)約了制造材料，并且減輕了模具的維護(hù)保養(yǎng)，一舉數(shù)得。二是采用了新的設(shè)計(jì)理念，成形凹模不再“仿形”（即不再是完全貼合零件的外形），而是形成1個(gè)空腔，不再參與零件的成形，使用簡(jiǎn)單的加工設(shè)備即可完成模具的制造，除嵌件成形部分的圓角由鉗工手工修出以外，其余成形型面均可以使用常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備加工進(jìn)行加工，避免使用昂貴的數(shù)控銑床等高級(jí)加工設(shè)備。新結(jié)構(gòu)模具投入使用后生產(chǎn)出的零件頂部產(chǎn)生的6個(gè)加強(qiáng)筋（槽）清晰、飽滿，無(wú)壓痕，符合圖紙要求，并且經(jīng)過(guò)測(cè)試，滿足該濾清器的耐壓要求。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的模具投入使用后取得良好的綜合效益。
　　3參考文獻(xiàn)
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