关于铝合金的论文
摘要：介绍了某6061锻造铝合金非平面三角控制臂全自动锻造生产线上的一种锻坯多件冲切、复合模具结构及使用的难点和解决方法。其独特的锻坯切边、掏料、冲孔、废料清除模具结构，有效地将多件毛坯一次冲切完成，省去后序机床加工环节，有效地提高了生产效率，节约了加工成本。
关键词：冶金工业论文
通常的汽车铝合金控制臂（图1）的锻坯冲切技术是切边、掏料、冲孔为3道工序完成。冲飞边是一道工序，而连轴孔和中间掏料又是分别两道工序来完成，这样才能完成工作保证质量。这样费时费力占用设备，成为锻造生产线提升效率的瓶颈。为此根据生产实际情况设计了适合笔者公司压力机的一种改进的新型锻造汽车轻合金控制臂锻坯切边、冲连轴孔和中间掏料复合模具，并能一次完成多件锻坯冲切加工，保证生产的稳定性，大大提高了生产效率。
1锻造毛坯废料冲裁工艺性分析
本锻件三角控制臂为一种非平面形三角控制臂，如图1。材质使用变形铝合金6061。6061为热处理可强化合金，具有良好的可成型性、机加工性，具有中等强度；广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种结构件，如制造车辆、建筑、船舶、电车、铁道车辆等。在此毛坯锻造生产线中，三角控制臂锻坯经过前序多次锻压成型后，锻坯中心、轴孔部位以及锻造飞边全为废料，如果采用后序机加工，会增加加工环节和加工成本。为实现少人化、自动化生产，提高生产品效率，设计此切边冲孔掏空复合模具。锻造生产线上的某锻造铝合金非平面形控制臂（图1）锻坯温度为350℃，需要同时切掉1个切边废料、3个轴孔废料和1块掏料废料；生产批量大，要求节拍快。需在一套复合模中完成多件切边、冲连轴孔、掏空复合工作；要求冲裁的轴孔、中心孔废料沿废料滑道滑进废料筐；飞边废料被打料气缸打至压力机侧废料筐；毛坯本体冲裁后无压伤、变形；和胀套无粘连、抱死；并可被机械手正常抓取。从锻坯的冲裁和产品要求，模具设计需要解决如下问题：
（1）合理设计导向、定位机构；冲裁尺寸、位置准确。
（2）冲裁间隙保证均匀合理、毛刺小、废料和毛坯不粘连。
（3）冲裁、掏空后坯料无变形、压伤。
（4）切边、冲裁后坯料被顶起，不能和模具抱死，可正常被机械手移至下道工序。
（5）冲裁后的废料被推送出模具，不能影响下次模具正常工作。
2模具结构组成介绍
由于该铝合金控制臂锻坯为三角状曲面件，需要同时切掉1个切边废料、3个轴孔废料和1块掏料废料，而且多件冲切，所以采用600t液压机，配合机械手上下坯料，并由压机控制滑块下死点，保证冲裁的尺寸。因此设计复合冲切模具结构如图2所示。该模具导柱导套11分别通过螺栓连接于上大板1和下大板12上，起导向作用。上大板1与垫板2、固定板3通过销钉24、固定螺栓25和4连接，上卸料板6固定板3和锻坯7通过螺钉30（4个）和卸料弹簧31（4个）连接，上卸料板6完成卸料作用。刃口5与固定板3通过固定螺栓29连接，冲头26、掏空冲头27、大冲头28、用固定螺栓29固定于固定板3中。下模9和下模支撑柱10通过螺栓连接，下模支撑立柱10通过固定螺栓与下大板12连接，下卸料板8与连杆18通过螺栓连接。下卸料板起到将飞片托起作用。下连接板14与连杆18通过螺栓连接，导套15置于下模支撑立柱10中，顶块16通过螺栓与下连接板14连接。上卸料压板6下形面和下模9上形面必须与锻坯7接触面仿形数控加工，刃口5和下卸料板8必须与锻坯7接触面仿形数控加工，才能保证冲切件质量。
3本模具特点和优势
该模具结构特点主要体现在已下几点：
（1）冲裁飞边以及侧顶出装置。冲裁完毕的飞边为环形废料，体积大，重量轻；为不影响重复加工生产，每次冲裁后需要有打料机构将其打出加工区域，因此此套复合模具旁边设置气动打料装置，先由飞边托料机构将飞边托起，然后侧向打料气缸从侧面将飞边打走至废料框。
（2）坯料支撑和定位装置。由于使用机械手臂放置，移走坯料，并且要求坯料冲裁位置准确，毛坯冲孔和掏料后，无变形；因此模具上需设定毛坯导向和定位装置，上、下模设置定压料和导向凸台，定位坯料；模具的上卸料板6、刃口5、下模9和下卸料板8与锻坯7接触面形状吻合也就是要仿形数控加工，这样才能在压力机上滑块工作下死点位置固定后上模压下位置准确固定，保证坯料掏料和冲裁后尺寸稳定。
（3）掏料和脱模装置。坯料掏料时，上压板的'弹簧被压缩，上压板向下移动，而下模位置固定，因此坯料被下压时，掏料完毕，工作完毕后，上压板的弹簧回复形状，坯料被顶起，坯料脱离冲头，被机械手臂取出转移至下道工序。加工时可以在冲头表面喷涂石墨润滑剂，减小锻坯和冲头之间的摩力。
（4）多件锻坯一次切边、冲连轴孔、掏空复合工作。通常的工艺技术都是冲切锻坯飞边是一道工序，而连轴孔和中间掏空又是分别两道工序来完成，这样费时费力占用设备，成为锻造生产线提升效率的瓶颈。而该复合冲切模具在一道工序中完成，并同时能完成2件或4件切边冲孔掏空复合工作，省时省力省设备，提高了效率。
4模具实施过程
模具工作过程如下：工步一，上大板1、上卸料板6、刃口5处于上位状态时，机械手将锻坯7放在下模9上离开，压力机滑块带动上大板1下行带动冲头26、27、28上卸料板6和刃口5下行，上卸料板6压实锻坯7，上大板1继续下行带动冲头26、27、28继续下行，同时卸料弹簧30被压缩。这样冲头26、27、28开始冲孔和掏空，同时刃口5开始切锻坯7飞边工作直至到限位停止完成，冲下废料17从下模9掉下。工步二，完成上述工作后，上大板1上行带动冲头26、27、28和上卸料板6上行，冲好的锻坯7在上卸料板6连接的卸料弹簧20压缩力作用下从冲头26、27、28中顶出。机械手将锻坯7取走，同时切下的飞边23在压力机下顶料器作用下顶起顶块16，接着下卸料板8也被顶起，飞边23从下模9中被下卸料板8顶出完成工作。飞边废料被打料气缸打至压力机侧废料筐；接着下一个工件过来将进行下一个工作循环完成上述任务。
5结语
本新型复合模具能一次切边冲孔掏空非平面形汽车轻合金控制臂锻坯。并且能一次完成多件，大大提高了生产效率。省去后序机床加工环节，节约了加工成本。第一作者：杨金岭，男，1965年生，高级工程师，主要从事模具工装、旋压设计及工艺技术和管理工作，已获授权专利40余项，己发表论文30多篇。
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