1 引言
汽车零件的生产离不开模具，模具设计的合理性直接影响产品质量、制造成本及新产品投产周期。时代的发展，个性化越来越淋漓尽致地体现在汽车开发上，汽车生产的多品种、小批量是必然趋势。为了缩短模具的制造时间，减少模具投入费用，对汽车横梁冲孔工艺及模具设计进行了新的尝试，把原来专用模设计成多用组合模。大大减少了模具投入，既缩短了新产品投产时间，又降低了产品成本。
2 汽车横梁工艺分析
2.1 工艺特点
经对产品设计系列化和归类，最后将27种横梁归类为7种。见图1所示。
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图1 汽车横梁
从图1可见，7种梁有2种外形相同，7种梁的孔位有部分相同、通过计算机绘图、优化和归类，最后确定2种孔位，见图2所示。大大减少冲孔模的投入数量。
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图2 横梁的孔位
2.2 工艺设计
根据产品的使用要求及产品本身强度要求，汽车横梁的成形工艺确定为：落料、冲孔->弯曲。按图2孔位设计2副冲孔模，按图1横梁外形设计1副组合成形模，这3副模具包含所有7种横梁的加工。在冲孔模设计中，对图2中涂黑孔处的凸模做成快换凸模，因为横梁成形时、这些孔正好在弯曲部位。影响产品外形，也对模具损伤厉害。同时在模具闭合高度上设计成2种高度，这样，7种横梁归类为4种，见图3所示，既不影响产品要求，又减少产品品种，便于产品组织生产。
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图3 归类后的4种横梁
3 模具设计
3.1 冲孔模设计
3.1.1 闭合高度调整
板料用定位板定位，随着上模下行，进行冲孔和切边。为了有效控制模具闭合高度，在模具结构中采用闭合高度调节器2(详见图4)。用调节器的长端时，闭合高度调至815mm，冲1种横梁。用调节器的短端时。闭合高度调至805mm，冲另1种横梁。闭合高度差为l0mm。
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图a 冲孔模结构
1.支承柱2.调节器
3.1.2 支承柱
模具要切外边和冲52个孔，最大孔径l00mm，为了保证推料力大小及分布合理，在上模座相应处钻孔放置32个聚氨酯橡胶。由于有6300kN的冲裁力，100mm凸模又正好在上模座下面，因此须用3个支承柱分别布置在100mm孔上方中心处，既便于加工、制造，又保证模具强度。
3.1.3 快换凸模
开始设计时，未采用快换凸模结构，试模时发现，压弯梁时，在弯曲线附近的孔严重变形，模具刮伤厉害，由此改换成快换凸模.快换凸模结构见图5所示。
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图5 快换凸模结构
压直梁时 ，产品需要这些孔，将凸模装上。压弯梁时，产品不需要这些孔，则将凸模卸下。从图5可见，凸模固定座与固定板部分装配尺寸与原凸模一致，使固定板不偏重制。快换凸模与凸模固定座用螺纹紧固连接。35mm孔凸模上采用了内螺纹连接，便于快换。13mm孔凸模只能用外螺纹进行快换，同时卸料板上相应孔要加大，使快换工具可以放入。因为横梁板料较序，即便卸料孔大，也不会影响制件成形质量。
3.2 成形模设计
成形棋采用了组合结构，如图6所示，不仅对7种横梁的2种外形进行组合，还可在一定范围内对其它形状进行组合。
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图6 横粱成形模
3.2.1 凸模设计
从图6可见，凸模由凸模座和凸模镶块2部分组成，换模时整体更换，可以避免凸模镶块变形。
3.22 凹模设计
如果仅开档不同，可以通过调整插片尺寸，采用不同厚度的插片获取不同的成形尺寸。插片结构见图7，插片上螺栓位置设计成长槽，很容易插换。插片材料采用45钢，经调质处理。
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图7 插片结构
4 结束语
以上冲孔和成形组合模已投产2年，易损件便于快换，便于组合，成形零件质量稳定。由此得出以下结论：
(1) 对汽车横梁上的孔进行归类、优化，利用快换凸模和模具进行生产。用闭合高度调节器调整模具闭合高度，可在1副冲孔模上生产多种产品。
(2) 组合成形模上通过对凸模、插片、顶件板的局部更换，可以生产多种规格的汽车横梁。
