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冲压 工艺 模具设计 三维 UG 工件

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内容简介：

冯玉铃等汽车左佑后轮罩冲压工艺厦翻边、斜楔翻边模具设计4 3汽车左右后轮罩冲压工艺及翻边、斜楔翻边模具设计冯玉玲。徐巧( 郑州日产汽车有限公司，河南郑州4 5 1 4 5 0 ) 摘要】根据制件的特点，分析了其冲压成形的工艺难点，制定了合理的工艺，简化了模具设计和制造井画出了制件的综合工序图，分析了各工序内客和工艺特点，说明了各工序模具设计的关犍问题。同时以第5 道工序为例，重点分析了斜楔翻边、翻遗模的结构、工作原理及谴计要羔。 关键词 后轮罩；冲压工艺；斜楔；翻边；模具设计中图分类号：T C - 3 8 6 4 9 ，T G 3 8 5 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 0 8 4 4 6 ( 2 0 0 1 ) 0 5 0 0 4 3 0 5T h eD i eD e s i g no ft h eA u t o m o b i l eW h e e l h o u s e R R - R LA b o u tP r e s sT e c h n o l o g yF l a n g i n ga n dB e v e lW e d g eF l a n g i n gF E N GY u - l l n g ，X UQ i a o( Z h e n g z h o uN i s s a nA u t o m o b i lC o 1 t d ，Z h e n g z h o u 4 5 1 4 5 0 ，C h i n a )A l 域r a 吐：A e c o r d i n gt ot h ef e a t u r e0 ft h ep a r t s t h i sp a p e ra n a l y z e st h et e c h n o l o g yd 益c u h yi ni t sp r e s sf o r m i n ga n dm a k e st h er e a s o n a b l et e c h n o l o g y - s l m p l i f i t h ed i ed e s i g na n dm a n u L , Y t u r e ，d r a w st h ep D c f l o w _a n a l y z e v e r W c c e s sc o n t e n t sa n dt h et e c h n o l o g yf e a t u r e - d e t a i l se y e D p r o c e s sd i ed e s i g na n dt h ek e yq u e s t i o n t t h e 鲫I l 世t i m e i t t a k e s t h e f i f t hp r o o e s 8 f o re x a m p l e t oa n a l y z e t h eb e v dw o d 铲f b n g i | l g ，t h e8 1 r u c t u l eo f d a l l g i I l gd i e - t h ew o r k l n gp r i n c i p l ea n dt h ek e yd e s i g nK e yW O l r d s ：w h e e l h o u s e - R R ；p r e s st e c h n o l o g y ；b e v e lw e d g e ；f l a n g i n g ；d i ed e s i g n图1 制件如图l 所示为轻型载货车的后轮罩( 左件) ，右件与之对称，材料为S E C I F ，料厚0 9 m m ，具有复杂的曲面外形，而且深度较大，最深处为2 7 6 2 m m ，制件的底面在C 面有一高为8 n - c n 台阶，D 处为一深0 9 m m 的凹坑，其它面平整，轮廓线整齐。制件在后车厢内属于二级外覆盖件，表面精度和质量相应要求较高喷涂漆后不应有皱纹、凸凹及滑移线等表面质量缺陷。制件的A 面与车厢前板焊接，B 面与车厢边板焊接，这就要求A 面、B 面本身的翻边角度必须垂直，而且A 面与B 面所成的角度也应该为9 0 。，这样才能满足产品的质量和要求；同时在底面上有2 个1 1 的孔，是制件与车厢横梁相连接用的，因此这组孔与A 面的的尺寸有相应的精度要求。1 工艺分析1 1 工艺难点及特征从图1 可以看出，制件的曲面复杂、深度较大，成形比较复杂，存在着受力、变形不均匀，变形程度大等不利因素，被拉坏的可能性很大，是否能一次收稿日期：2 0 0 1 0 2 1 9作者简介：冯玉玲( 1 9 6 7 ) ，女，河南鄢睫人，高级工程师。曾获6 项河南省科技进步奖。主要从事冲压工艺及模具设计研究工作。万方数据金属成形工艺M E T A LF O R M I N G I E C t L N O L O G YV 0 1 1 9 52 0 0 1拉伸到位等问题，以及图l 中的C 、D 两处在拉延工序中的处理也是比较关键的。在修边、翻边工序中，由于制件的拉延侧壁几乎是垂直的，深度又较大( 2 7 6 2 m m ) ，怎样安排才能使工艺既合理又能使模具结构设计、制造简单，使用、操作方便也至关重要，以上所述均是制件的工艺难点。然而从图1 可知，此制件具有对称的特征，左、右轮罩是两个完全对称的零件，分别位于后车厢底板的左、右两侧。这给工艺及模具设计均提供了有利条件。1 2 工艺制定根据制件的特点，经过分析研究及计算，该件可以一次拉伸成形，由于制件的对称性，可成双拉伸成形，且左右件同时拉伸各两件( 共4 件) 工艺最为合理，生产效率最高。但由于受到我公司压力机工作台面的影响，只有采用左右拉伸各1 件的工艺，综合工艺方案如图2 所示，图中0 P I 5 、0 V 2 5 、O P 3 5 、0 P 4 5 、0 P 5 1 5 ，分母中的5 表示此工艺共有5道工序，分子中的数分别代表此工艺中的第1 、2 、3 、4 、5 工序。I r 7 一。、画澌莓P0图2 综台工序1 2 1拉伸( O P I 5 )由于制件的对称性，工艺安排成双拉伸，为了保证拉延时材料能及时补充、受力均匀且材料受到的塑性变形基本一致，工艺补充见图2 ，左侧为工艺补充部分，其形状与型面和零件的形状( 右侧) 基本一致。图l 中c 处的凸台、D 处的凹坑，在拉伸时的形状如图3 中断面C - C 的形状，既保证拉伸时不会由于台阶产生的比较明显的滑移线，叉要保证拉伸后不会由于材料过多或过少，引起整形时挤料或不平现象，因此C 处的7 0 尺寸是经过精确计算和C A D 数模模拟得出的，此数据也是以后经过实践和模具调试验证的。制件在1 6 3 M N 的双动压力机上拉伸，冲压方向如图3 中B - B 所示。1 2 2整形( 0 P 2 1 5 )在工序1 中，零f 的复杂型面己经拉伸出来只有图l 中C 处高为8 m m 的凸台和D 处09 r a m的凹陷没有拉出，因此，在此工序中就是为了整出此两处形状，详见图3 中断面C - C 。以拉伸件形状定位，其冲压方向与工序的方向相反，见图3 中B - B 所示，为了工序件及模具的一致性，操作使用万方数据冯玉铃等汽车左，右后轮罩冲压工艺及翻边、斜楔翻边模具设计4 5性，送料方向和出件方向与工序l 中正好相反。1 2 3修边冲孔( 0 e 3 5 )在这道工序中，以工序件的形状定位，修去的为零件的底面边及左右件的部分过渡面的线，且冲出了底面的4 个孔，如图2 所示，在左右件的过渡部分留有两段没被修去，这就保证了左右件仍是一个整体，保证下道工序以工序件的形状定位，在这道工序中，所有的修边方向均是一致的，即平行冲压方向，这就避免了斜楔修边，也简化了后序的模具设计和制造，其冲压方向与工序2 一致。废料刀的布置如图2 所示，在水平方向的废料刀分别与冲模中心线在5 。和l o 。这充分保证废料的排取流畅。1 2 4 斜楔修边、剖切( 0 P 4 1 5 )这道工序仍以工序件的形状定位，由图1 可以看出其立壁与冲压方向几乎是平行的，深度很大，且在圆弧部分沿法线方向是变化的，因此只有斜楔修边，斜楔方向与冲压方向成4 5 。角，如E 向所示，同时从E 向方面左右件相连接的部分也是垂直底面的，此方向的剖切应为斜楔剖切。由于在工序3中与此面相连的垂直于冲压方向的线已经修去，这就避免了斜楔修边与正修边两者刃口相互干涉而一方必须采用大行程来解块刃口干涉的情况，这也正是这两道工序中工艺制定的难点及关键。同时在这道工序中，要修去左右件上面还相连接的部分，即所谓的剖切。1 2 5斜楔翻边、翻边( O P 5 5 )冲压方向如B 向所示，与工序2 、3 、4 相同，左右件成双翻边，制件上面的下翻边可正翻，如图3中D - D 所示，而图1 中A 面和B 面以及两处立壁和圆弧部分必须斜楔翻边，在A 面处左右件用一斜楔翻边，斜楔方向与冲压方向为4 5 。在B 面左右件翻边方向是相对的，两斜楔方向与冲压方向均为4 5 。，如图3 中E 向所示。在此工序中，需要解决正翻边的凹模与斜楔凹模相互干涉的问题。根据我公司压力机的分布情况，l 台1 6 3 M N双动压力机和4 台总产量8 0 0 0 k N 单动压力机正好在一条线上，因此以上后4 道工序均安排在闭式四点8 0 0 0 k N 压力机上，这样从物流、生产、操作等方面安排最为合理，经济效率也最高。2 模具设计以上的工艺分析，每道工序的模具的结构都是比较复杂的，且由于制件的深度较大，制件的取出必须有专门的顶料机构。在前4 道工序中，由于工艺的合理安排，简化了模具设计和制造，但在第5道工序中，必须同时正翻边和斜楔翻边，这就要解决正翻边的凹模与斜楔凹模相互干涉的问题。下面以第5 道工序为例，介绍一下斜楔翻边d 目边模的设计。3 1 模具结构棠1在这道工序中，由于左右件已经剖切开，制件除形状定位外，还需要边定位，它有两个斜楔翻边和个正翻边，模具结构分别如图4 、5 、6 所示。模具采用了上模滑动斜楔，也称吊楔或空间机构斜楔，为了便于计算滑块行程与压力机行程的关系，斜楔方向与冲压方向取为4 5 。，这时滑块水平方向的行程与垂直方向的行程相同，滑块沿斜楔方向的1行程为垂直方向行程的2 倍( 即j = 杀倍) 。上、下模导向采用导向来板3 面导向，上模座( 1 ) 、下模万方数据座( 1 6 ) 、压料块( 2 ) 均采用箱式结构的实型铸造材料为H T 2 5 0 ，退火处理。滑块( 1 0 、2 9 ) 与斜楔( 1 7 、3 0 ) 为铸造，材料为H T 2 5 0 ，退火处理。压料板与上模有导向板导向，它与上模座除有卸料螺钉连接外，为了安全，又有安全螺钉，其行程比卸料螺钉大3 0 n m a 。为了加工方便，凸模座与下模座分开，仍采用实型铸造，材料为H T 3 0 0 表面淬火H R C 4 3 4 8 ，它与下模座用螺钉连接。斜楔与滑块均为铸件，材料为H T 2 5 0 ，退火处理。图4 所示为图l 制件的B 面( 左、右两件) 翻边与斜楔翻边的结构示意图，图5 、图6 为A 面翻边与斜楔翻边的结构示意图，翻边凹模( 2 8 、3 1 ) 同时翻左右两件。图4 a 所示为图4 中斜楔与滑块的导向和强制返楔机构，强制返楔块( 2 6 ) 固定在滑块上，只有在它返回的行程大于所设计的返楔行程后才脱离斜楔向上运动，对正翻边凹模与斜楔翻边凹模的行程顺序起保护作用。图4 b 所示为图4 中滑块的行程导向机构，压板( 2 3 ) 既有压制的作用，又有导向的作用。图5中的斜楔、滑块导向强制返楔机构及滑块导向机构分别与图4 a 、b 所示相同。图4 翻边、斜楔翻边模具结构1 上模座2 挫料块( 左右各1 ) 3 退料辊钉4 弹簧定位销5 弹簧6 安全螺钉7 导向板8 翻边凹模( 一) 9 斜楔、翻边凹模( 左右各1 ) 1 0 滑块( 左右各1 )1 1 弹簧1 2 弹簧预压销1 3 回程限位块1 4 上、下模连接板1 5 限位器1 6 下模座1 7 斜楔( 左右各1 ) 1 8 气缸1 9 顶出机构2 0 凸模座2 1 挡料块2 2 导向板a 斜楔、滑块导向和强制返楔机构b 滑块导向机构2 2工作原理及设计要点由图4 、5 可知，斜楔翻边的行程大于正翻边的行程，斜楔翻边凹模( 9 2 8 ) 均让开了正翻边凹模( 8 、3 ”。当工序件沿定位放好后，：横下降，首先压料块( 件2 ) 接触制件并逐渐压紧，同时上模的滑块( 1 0 、2 9 ) 接触斜楔并沿导向扳( 2 7 、2 3 ) 由斜楔方向( 4 5 。) 运动，随着上模下降，斜樱翻边凹模( 9 、2 8 )接触制件并开始翻边，当其翻边基本完成后，正翻边P q 模( 8 、3 1 ) 接触制件并开始翻边1 - 模继续下降，整个翻边逐渐完成，模到达下极点。随着压万方数据冯玉铃等汽车左1 右后轮罩冲压工艺及翻边、斜楔岛边模具设计4 7力机的运动，上模开始回升，首先正翻边凹模( 8 、3 1 ) 随上模上升，同时在弹簧( 1 1 ) 的压紧力的作用下，滑块( 1 0 、2 9 ) 沿导向压板( 2 3 ) 向外运动，同时由于强制返楔块( 2 6 ) 的作用，滑块( 1 0 、2 9 ) 只能分别沿斜楔( 1 7 、3 0 ) 4 5 唷向运动，当滑块沿斜楔行程大于3 0 ，这时斜楔翻边凹模与正翻边凹模已不干涉，滑块( 1 0 、2 9 ) 分别脱离强制返楔块的限制，既随上模向上运动，又在弹簧( 1 1 ) 的压紧力的作用下，向外运动。随着上模的继续上升，弹簧( 5 ) 的压紧力逐渐减小，压料块( 2 ) 对制件的压紧力也逐渐减小并离开制件，到达上极点。这时，打开气缸的进气开关，气缸( 1 8 ) 推动顶出机构上升，制件被顶起，取件非常方便和顺利。随后气缸的放气阀打开，顶出机构回