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车门连接件级进模设计
更新时间:2015/2/8 11:58:41

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  图1所示为汽车车门连接件产品图,所用的材料为SAPH400-P,料厚3.0mm。该产品的特点是弯曲、成形结构复杂,料厚较大。产品为L形弯曲件,其小于90°的折弯给模具结构的设计带来了很大的困难,使产品上的孔位置精度发生不稳定的变化,所以要求合理设计加工工序以保证各面的位置精度。过去类似产品用几套单冲模单工序冲制而成,但在生产过程中,零件需多次定位,产品尺寸不稳定,冲压操作也不方便,生产效率低、废料多。为了解决这些问题,我们根据产品的特点及生产需求量要求,专门设计了一副级进模完成所有冲压工序,同时我们还采用了一模两件(双排)生产,与普通单冲模、复合冲模相比具有省工、省料、效率高等优点,适合大批量生产。

图1车门连接件零件

  先期策划

  1.分析产品制件的工艺性,拟定工艺方案

  在分析工艺性的基础上,确定冲压件的总体工艺方案,制定基本工序性质、工序数目以及工序的顺序。在分析方案时,考虑制件的精度、批量、工厂条件、模具加工水平和工人操作水平等方面的因素以及必要的工艺计算。

  2.工艺计算及设计

  进行排料及材料利用率的计算,选择合理的进料方式,定制出搭边值,并确定出条料的宽度,并力求取得最佳的材料利用率。在冲压件的成本中,材料费所占比例在60%以上,因此,合理排样对提高材料利用率、降低产品成本有着重要意义。

  3.制定工艺方案

  在工艺分析的基础上,拟定出可能的几套冲压工艺方案,然后根据生产批量和企业现有生产条件,通过对各种方案的综合分析和比较,确定一个技术经济性最佳的工艺方案。

  4.可行性分析

  保证材料消耗少、工序数目少、模具寿命长、产品质量稳定和操作安全方便,并使用软件进行模具运行过程的画面模拟,反复论证并对模具实际参数及工艺进行调整和修改,模拟连续生产的状况。

  5.模具材料的选用

  按各个部分使用寿命的长短,选用模具钢材。一般刃口部分选用SKD11或STD11。

  零件工艺和排样设计

  设计多工位级进模首先要设计条料排样,这是模具设计的关键。合理的排样及适当的搭边值是降低成本和保证工件质量及模具寿命、使用性能的有效措施。

  根据对产品的分析,我们最终决定采用11道工序,依次为:冲孔—冲裁—冲外形—冲外形—预折弯—折弯—成形—校正—侧冲—折弯—冲孔切断。分析方案时,因考虑产品中要求平面度为0.3mm、直角度为0.6°以下,故而模具工序中增加了校正、预弯工序,从而保证了各面的位置精度。排样的搭边值为6mm,送料的实际步距为182mm。为保证产品的顺产和连料的强度最终确定原材料的宽度为170mm,模具长度为2000mm。

  由于排样中有成形、折弯和整形工序,模具结构较复杂,为保证能够实现最终产品要求,我们将成形、折弯和整形工序单独提出进行成形模拟分析,并制作简易模具试做产品的成形过程。试验发现成形工序在成形时,压料的力量对成形材料流动有很大影响,从而影响了产品外形尺寸的稳定性。鉴于此,我们将各个成形工序上的压料改为氮气 弹簧以提供稳定的压料力量,从而保证级进模具的成形过程稳定。

  为了保证产品折弯角度小于90°,模具中通过运用改变载体方向的方法,使产品处于一种方便变形的方向,轻松地实现了小于90°的折弯。此外,我们还巧妙地利用了带角度的侧冲模具结构,改变了原有的冲压方向,实现了同步完成成形面上的孔位置的冲裁,保证了孔位置的精度要求(图2)。

图2最终确定的排样方案

  模具结构

  图3所示为模具结构,其成形模型如图4所示。其中图3中各序号表示意义如下:1为下模座;2为承料板;3为导料柱;4为导料板;5为导柱;6为上模座;7为衬套型卸料螺栓;8为矩形弹簧;9为丝堵;10为打弯凸模;11为压料板;12为氮气 弹簧;13为上弯凸模;14为内藏式导柱;15为成形凸模;16为托料块;17为校正凸模;18为斜契基座;19为滑块;20为滑块卸料板;21为凹模镶块;22为侧冲压料块。

图3模具结构示意

图4成形模型

  关键结构设计

  该模具的设计中,有几个关键的部位需要特别注意:

  1.该级进模具共有11个工位,步距为182mm,模具尺寸较大,故应采用典型的组合子模结构,以便于模具的加工制造、装配和调试,同时也解决了热处理变形对模具制造精度的影响。

  2.为了便于模具的加工、更换和维修,部分零部件采用可卸式结构,凹模板采用独立镶件结构。

  3.侧冲孔部分为镶块拼合成整体结构,保证了冲裁时的空间位置。

  4.采用卸料板进行凸模卸料、凸模和导正钉导向、压料。

  5.为使L型小于90°的直角折弯变得简单并防止角度回弹,我们还采用了改变载体方向的工艺和模具结构,使产品处于方便成形的空间状态(图5),使折弯角度顺利的成形。

图5成形结构

  6.模具中运用了带角度的侧冲模具结构,使产品成形后,在不改变角度的情况下可直接完成成形面上的冲孔(图6),保证了孔间距的位置精度要求,也简化了模具的工位降低了成本。

图6面托料装置

  此外,该模具具有误送检测装置、防废料上浮的二度保护装置、侧冲复位检测装置和出件光电检测装置,可以很好的避免砸模,保证模具不受损伤,提高模具寿命。图7所示为模具成品。

图7模具成品

  结语

  针对产品成形的角度,我们通过改变相应的模具结构,解决了折弯角于90°的产品,其负角回弹可能对成形质量造成的不良影响,保证了产品质量的稳定性。由于精密的加工和装配,该模具经过试模调整后,冲压出了合格的零件。产品质量稳定,模具运行平稳,达到了预期效果。同时,通过设计多工位级进模,我们将部分工序进行了合并,有利于进行大批量的生产,提高了企业生产效率,降低了运营成本。

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