轎車A柱連接件級進模設計

2014-01-01 02:56:44王益平沈義林黃昭明蔣徐浩

銅業(yè)工程 2014年6期

王益平，沈義林，黃昭明，蔣徐浩

(1.南京市公用事業(yè)技工學校，江蘇南京 210009;2.無錫九和模具有限公司，江蘇無錫 214142)

1 引言

模具是現(xiàn)代制造業(yè)中的特殊工藝裝備之一，各行業(yè)都有需求，汽車行業(yè)尤其如此［1］。多工位級進模是沖壓模具的一種，它是在單工序模具基礎上發(fā)展而來，它是一種高效、精密、長壽命的沖壓模具，尤其適用于短期大批量零件的生產［2］。但其技術綜合性強、經濟效益可觀，實施難度也大［3］。

2 制件工藝分析

制件為某轎車A柱連接件，主要起連接A柱的作用，其形狀較為簡單、但精度要求較高，零件3D建模圖，如圖1所示。該制件的生產批量為80萬件每年，材料為JSC270C、厚度為2mm的左右對稱件，圖1為右件。對零件的進行結構分析后，確定其總體工藝要求主要為沖孔、沖裁及成形，具體成形工藝區(qū)域，如圖1所示。其中要求注意的是中間沖孔的位置精度，前后缺口的位置精度、成形的質量以及外緣的修邊質量等［4］。

圖1 轎車A柱連接件3D建模圖

3 排樣設計

在級進模設計過程中，對于難度較大的制件，首先應獲得初始板料的展開圖［5］，再利用Autoform分析軟件對制件進行成形分析，但考慮到制件形狀相對比較簡單，雖然精度要求較高但通過以往的經驗，無需對其進行各工序的有限元分析，即根據(jù)經驗直接獲得最終排樣結果，具體工序由圖2 UG排樣設計圖給出，各工序的沖壓壓力需求及重要尺寸，由圖3 CAD排樣設計圖給出。

在保證沖壓質量、工藝要求及生產效率的前提下，利用UG軟件初步設計的排樣圖［6］，共有8個工位、中間載體、雙排排樣方式，分別完成，1沖導正孔，2、3、4 沖裁，5 成形，6 空步，7 沖孔彎曲，8 切斷。應用中間載體的排樣形式能很好的適應該左右對稱件，為提高條料的剛度，載體寬度盡量大［7］。條料厚度為2mm，適合采用卷料自動送進(首次送進人工完成)，采用挾持式送料裝置粗定位，配合導正銷精密定位，送進定位可達到±0.01mm。零件輪廓沖裁必須合理地分步進行。另外，為防止沖裁不完全或斷面重復沖裁，準確處理兩次沖裁的“接刀”非常關鍵［8］，如圖2中 a區(qū)所示。

4 模具總體結構設計

通過諸多因素的考慮，選擇典型多工位整體彈壓板級進模結構類型。根據(jù)選擇的典型結構類型，所設計的模具基本結構如圖4所示。它包括上模板、整體式卸料板、下模板、墊板、導料板、導尺四個獨立導柱組件以及墊腳等。整體彈壓板能夠保證沖壓過程中全程壓住條料并對所有凸模導向，導料板和導尺對條料的側向進行定位;彈壓裝置依靠彈壓板壓下;定位針裝在彈壓板上，定位針露出彈壓板下平面的有效長度為2mm左右［9］。

5 模具結構特點

(1)卸料機構設計。轎車A柱連接件級進模使用的卸料結構主體部件，如圖5中所示的轎車A柱連接件級進模的卸料機構設計。卸料裝置包括主要卸料板、卸料螺釘、氮氣缸、剝料柱和剝料橋等，它是級進模的基本結構單元之一。工作時它將沖切后套在凸模上的條料卸下，主要起卸料作用［10］。

圖2 UG排樣設計圖

圖3 CAD排樣設計圖

圖4 基本結構類型

圖5 卸料機構設計

(2)導料與定距定位設計。在條料的不斷切割、沖裁、成形的過程中，為保證條料的暢通送進，條料必須浮離凹模平面一定的高度，同時，模具導料系統(tǒng)零件的設置應保證倒沖或側沖加工裝置的沖壓工作。轎車A連接件級進模內導料系統(tǒng)零件主要有側向導尺、導正釘、承料板、條料的側壓裝置、帶導向槽浮頂式導料柱、條料浮頂器、除塵裝置、障礙檢出機構等，其設計如圖6所示，在實際生產中應按不同沖壓加工要求合理的對導料系統(tǒng)的結構零件進行組合、選用。在不同的工位采用了導引孔和導尺或多個導孔的導正釘定距定位形式。

(3)凸模的結構設計。轎車A柱連接件級進模中所使用的凸模主要是用于多工位級進模異形型孔的切割、沖裁和最后沖件與帶料載體分離的沖頭和異形凸模，以及完成多工位級進模中成形的彎曲、成形凸模。其設計如圖7所示。

圖6 導料與定距定位設計

圖7 凸模結構設計

(4)凹模的結構設計。如圖8所示，為轎車A柱連接件凹模結構設計，采用模塊式凹模，它由若干個模塊精加工后拼合而成，能保證多工位級進模所應達到的工位間距精度要求;能保證和提高多型孔加工時型孔的坐標精度;由多種沖壓工藝組成的凹模必須分解成多模塊組合，以便能刃磨、調整和維修;任一局部型孔的損壞都不會使整個凹模報廢;解決了凹模熱處理變形的問題;對薄弱、細小、易損型孔必須單獨分塊;凹模分塊后，便于精密機械的加工和測量。

(5)總體裝配。上述設計完成后，級進模的設計階段基本結束。在模具制造裝配完成后，進行試模完成整個模具設計過程。當試模合格后，生產的零件便可以達到客戶的要求，最后模具就可以投入實際生產過程。如圖9所示，為轎車A柱連接件級進模的整體裝配模型。

圖8 凹模結構設計

圖9 整體裝配模型

6 模具各總成CAD圖

為明確表示出轎車A柱連接件級進模模具的零部件名稱、形狀、數(shù)量以及其裝配關系，以圖10卸料板組件為分界，畫出了圖10卸料板組件圖、圖11上模組件圖、圖12下模組件圖并給出了圖13與圖14標準件圖，在后續(xù)的CNC加工中，還需提供詳細的非標件CAD圖紙，一般一套模具的非標件就有100件之多，這就要求組件圖應有非常合理的標注，才能將其總成結構表達清楚。