本文主要闡述了一種汽車中型沖壓件在多工位模具上的設(shè)計(jì)原理，對多工位模具結(jié)構(gòu)在中型沖壓件上的應(yīng)用做了詳細(xì)描述，并對此結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理做了詳細(xì)展開。通過設(shè)計(jì)過程中所考慮的具體細(xì)節(jié)，得出一些值得推廣的方法思路。為其他車型類似零件的模具設(shè)計(jì)提供了參考資料與必要的經(jīng)驗(yàn)。

一、汽車車身零件95%（重量）以上是沖壓件，在沖壓件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定后，應(yīng)充分考慮其加工的經(jīng)濟(jì)性，最大程度降低沖壓件成本。沖壓件成本通常包括毛坯板料費(fèi)、沖次費(fèi)、模具工裝攤銷費(fèi)等。在多數(shù)工廠里，設(shè)備、人員、材料等外界條件在一定時期內(nèi)基本不變，而要降低沖壓件成本，主要從沖壓工藝的合理排布方面著手。

汽車白車身用沖壓零件的長度一般在3m以內(nèi)，而白車身60%（重量）以上的零件長度主要集中在1m左右（上下波動0.3m），這部分零件通常被稱為中型件，一般為車身骨架的主要組成部分。尺寸大于中型件的零件通常是外覆蓋件、門蓋類內(nèi)板件、大地板件和縱梁類零件，以下統(tǒng)稱為大型件；尺寸小于中型件的零件通常是車身小型連接板、安裝支架類零件，以下統(tǒng)稱為小型件。目前在國內(nèi)按照傳統(tǒng)沖壓工藝布局，大型件主要采用自動化線連線沖壓，中型件主要采用手工線連線沖壓，而小型件則主要采用單臺小機(jī)床不連線沖壓的方式生產(chǎn)。這三種類型件沖壓模具多采用單工位復(fù)合模，即一副模具內(nèi)只含有一個模腔的沖壓模具。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，對于大型件和小型件，這種傳統(tǒng)的沖壓方式，模具與沖壓線機(jī)床噸位和工作臺面基本匹配，暫不需改善。對于中型件，按照以上所述的傳統(tǒng)布局，往往出現(xiàn)較大機(jī)床生產(chǎn)較小零件的情況，造成所謂“大馬拉小車”的無形浪費(fèi)。與此同時，也造成了各沖壓廠家中型件沖壓機(jī)床資源緊張的瓶頸、車型模具總體噸位虛高的浪費(fèi)和車型總體沖壓件沖次成本“虛高”等浪費(fèi)。

本文所述中型沖壓件的多工位模具結(jié)構(gòu)是總結(jié)了一類零件（汽車中型件）特征，將原本固有工作內(nèi)容，經(jīng)過精確的計(jì)算，給出合理均衡的布局方案，使工作行程內(nèi)的時間和空間上都能實(shí)現(xiàn)一種載荷均布，從而使多個工位組合在一起工作成為可能，而非簡單的功能疊加。確保模具使用壽命的前提下，實(shí)現(xiàn)多個工位組合從而提高效率、減低成本。

關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)了多個單工位模具的一體化設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)一副模具同時具備盡量多的工序內(nèi)容，就必須從依靠復(fù)雜的結(jié)構(gòu)甚至犧牲一部分模具強(qiáng)度的定向思維中解放出來。從工法和結(jié)構(gòu)兩方面結(jié)合的角度突破模具設(shè)計(jì)的常規(guī)思路。

難點(diǎn)是該模具結(jié)構(gòu)把多個單工位模具排到一副模具上沖壓時，需要考慮工序件的空間相對位置、操作空間、沖裁力分布均衡、行程排布、過程中偏載解決、加工、裝配方案等。

三、 該多工位模具的應(yīng)用原理闡述

第一，當(dāng)上模從上死點(diǎn)向下運(yùn)動時，在閉合前130mm，上下模導(dǎo)板最先接觸導(dǎo)入，模具整體不受力，僅靠導(dǎo)板導(dǎo)向。

第二，上模繼續(xù)下行，在閉合前90mm，上下模導(dǎo)套開始導(dǎo)入，模具整體不受力，靠導(dǎo)板和導(dǎo)柱綜合導(dǎo)向。

第三，上模繼續(xù)下行，在閉合前30mm，修邊工位和沖孔工位的壓芯同時接觸下模板件，開始壓料，其中修邊工位13個彈簧，沖孔工位10個彈簧，型號均為SWM-50-125，這段行程內(nèi)修邊工位受力比沖孔工位受力大30%，模具靠導(dǎo)板和導(dǎo)柱綜合導(dǎo)向，通過模座傳力，模具導(dǎo)板克服這部分偏載。

第四，上模繼續(xù)下行，在閉合前7mm，修邊工位上模刀塊與板件開始接觸，修邊開始，閉合前3mm，沖孔工位沖頭開始接觸板件，沖孔開始，其中，修邊工位修邊線總長度為2168mm，理論壓料力為30.4kN[1]，沖孔工位孔邊線總長度為1424mm，理論壓料力為19.9kN，在修邊開始的4mm內(nèi)，沖孔工位沒有開始工作，為減小偏載，修邊工位的上下模刀口采取波浪刃口，以降低整體偏載力，在到底之前的3mm以內(nèi)，修邊工序完成剩余修邊以及廢料切斷，同時沖孔工位完成沖孔，并在到底的最后行程內(nèi)，整形工位完成制件的鐓死。

第五，在到底前的最后7mm以內(nèi)，模具行程設(shè)計(jì)盡量降低工作力的不均衡，依靠模具四角的沖裁緩沖塊（部件12）降低沖擊力，同時依靠模具導(dǎo)板克服剩余的少量偏載，并依靠導(dǎo)柱精確導(dǎo)向保證沖壓精度，這種沖孔排在沖裁后段的行程分布，理論上使沖裁最后的行程內(nèi)偏載消除，有利于提高模具沖頭壽命和使用壓力機(jī)的壽命[2]。

第六，在模具到底之后，一個沖次的沖壓內(nèi)容全部完成，接下來，隨著上模的向上運(yùn)動，修邊工位壓芯和沖孔工位壓芯分別依靠各自彈簧卸料，完成卸料后，模具反向向上運(yùn)動到壓力機(jī)上死點(diǎn)停止，操作人員將工序件分別移位到下一工位之后，重復(fù)進(jìn)行下一沖次操作。