左右车门外板支撑板模具设计论文

左右车门外板支撑板模具设计论文

1工艺分析

汽车冲压件的冲压工艺方案设计,是在考虑冲压操作方便、安全,模具结构合理,工件及废料排出顺畅等要求的基础上,根据产品结构形状和技术要求确定拉延、修边、冲孔、翻边、整形等工序的先后顺序及各工序的具体内容。本文结合我公司某款新车型开发实例,讲述了左右车门外板支撑板工艺设计思路、模具结构设计及工作原理。该车型左右车门外板支撑板板材选用SPCC,材质料厚0.6mm,产品尺寸为1095mm×61mm×136mm,前期预估单件生产的毛坯料外廓尺寸为1200mm×150mm,材料利用率为37.86%。目前模具厂家对左右车门外板支撑板的工艺及生产方式为:单件拉延、多模具同线生产。工序分为:拉延、修边、冲孔,共三工序三套模具。经过对本车型左右车门外板支撑板的分析,其左右件为对称件,产品件上排布圆孔及长圆孔,考虑产品形状及达到提高产品材料利用率的目的,将其冲压模具定为左右件合模拉延、多工位同模具生产的形式,模具生产过程分为三工位:第一工位OP10为拉延成形,完成拉延模面的成形;第二工位OP20为修边+冲孔,冲裁周圈、中间部分废料及部分圆孔;第三工位OP30为修边+冲孔+分离,冲裁周圈剩余废料及圆孔,冲裁中间剩余的工艺补充废料,实现左右件的分离。

2结构设计

多工位模具是将多套模具的功能在一套模具上来实现的,减少了因多套模具上的重复部件所造成的制造成本及生产成本的浪费,如:导滑腿、导柱、导滑板、缓冲器、限位块等共用部件。本套双件多工位模具将左右车门外板支撑板在一套模具中实现冲压,将拉延、修边冲孔、修边冲孔分离分为三个工位整合在一套模具内,在第三工位的右侧安装有平衡顶杆,用于平衡第一工位压边圈所受的机床顶杆力。

2.1模具结构及工作原理

本套模具为三个工位共用一套上下模座,下模座安装有拉延凸模、压边圈、OP20下模镶块、OP30下模镶块,转接导套、转接顶杆及功能部件;上模座安装有凹模镶块、修边冲孔镶块、弹簧、限位板及功能部件。拉延工位设计有拉延凸模、压边圈、凹模镶块、定位板、限位板、导滑板、垫块及上下模座的共用部分。凹模镶块安装于上模座,压边圈上安装有定位板、垫块、导滑板,拉延凸模安装于下模座;压边圈在依靠导滑板导滑,限位板限位在下模座内上下移动,毛坯料依靠定位板定位放置于压边圈上,机床顶杆提供压边力将压边圈顶起,凹模镶块及拉延凸模完成拉延模面的成形。修边冲孔工位及修边冲孔分离工位设计有下模镶块、废料盒、压料板、弹簧、导滑板、修边冲孔镶块及上下模的共用部分,在修边冲孔分离工位还设计有分离镶块用于将左右件分离。上模压料板在上模座内运动,依靠弹簧提供的压力将放置于下模镶块上的工序件压紧,修边镶块及冲孔冲孔完成冲裁内容,废料滑出模具外;在第三工位上,分离镶块将左右件分离。在第三工位的右侧设计有一排平衡顶杆,导套安装在下模座上,转接顶杆在导套内上下运动,依靠安装在下模座上的限位板控制其运动范围,垫块安装于上模座上。当第一工位被机床顶杆顶出的压边圈与上模座接触时,此处的平衡顶杆也同时与安装与上模座的垫块接触,达到整个模具左右侧的受力平衡。

2.2模具使用原理

机床滑块在上死点时,毛坯料放置于压边圈上,机床滑块下行,上模座向下运动,凹模镶块与压边圈接触时,右侧的平衡顶杆与上模座垫块接触达到模具左右力量的平衡,上模座继续向下运动达到下死点,凹模镶块与压边圈及凸模完成拉延内容;随后上模座向上运动达到上死点,将拉延件取出放置于第二工位上,将第二片毛坯料放置于第一工位的压边圈上,上模座向下运动达到下死点,第一工位完成拉延,第二工位完成修边冲孔;随后上模座向上运动达到上死点,将第二工位的工序件取出放置于第三工位,第一工位的拉延件放置于第二工位,将第三片毛坯料放置于第一工位的压边圈上,上模座向下运动达到下死点,第三工位完成修边冲孔及分离内容,第二工位完成修边冲孔,第一工位完成拉延,将分离后的左右产品件取出,完成一次冲压循环,随后进行以上的冲压循环,每一个的冲次都完成一个左右件的冲裁。需要注意的是,第一工位压边圈行程=平衡顶杆行程>第二、第三工位压料板行程,为使模具左右侧所受力量的平衡,必须保证第一工位的压边圈与平衡顶杆同时与上模座首先接触,其次第二及第三工位的压料板再与下模镶块接触。通过对左右车门外板支撑板产品、工艺及模具结构的研究分析,采取左右件合模拉延、多工位同模具生产的形式,实现了左右件的冲裁内容在同一套模具工装内完成,在模具验收阶段拉延工序无开裂、起皱等缺陷,分离工序并无卡料、冲孔毛刺、塌边等质量缺陷,废料滑落顺畅,零件各项检测合格率(面差、孔位、止口)均达到了工艺要求。

3结语

左右件合模拉延的坯料外廓尺寸为1200mm×275mm,重量为1.544kg,产品件的重量为0.336kg,材料利用率为0.336×2/1.544×100%=43.52%,材料利用率较预估的单件拉延提升了5.66%,说明采用此技术会大大降低整车白车身的开发费用。本模具的各工序间的工件传递为人工传递,如利用机器人或机械装置完成工件在各工位间的传递,工作效率提升的空间更大。此外,该模具大大降低了模具的开发、使用及维修费用,将原来的六套模具整合成一套模具,同时降低了机床的冲次费用,减少了冲压操作工人的数量,提高生产节拍和生产效率,节省了冲压车间模具的存放空间。

作者:郑薇 刘春雨 吕俊超 何鹏申 单位:安徽江淮汽车股份有限公司技术中心