管梁安裝支架成形模具設計

彭坤龍 嚴 松

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

0 引言

圖1所示為我公司某車型零件上管梁安裝支架，材料厚為1.2mm。該零件底面有凹坑，兩立面有凸筋，兩側立面為由低到高的斜面，其成形可借鑒壓彎或壓形成形。

圖1 零件圖

1 成形工藝分析

該件直接壓形材料會出現材料成形不充分，彈性回復較大等缺陷。單件直接成形，會出現單向側向力，需做工藝補充部分改為拉延成形可消除側向力，也可以采用一模兩件的類拉延壓形形式可消除。采用拉延成形，做工藝補充需增加材料量較大，且模具結構復雜，成本高。而采用一模兩件的類拉延壓形成形，中間增加材料量小，也較易成形。因此，工藝方案定為一模兩件的壓形成形，后續進行剖切齊頭，最后再通過修邊沖孔工序完成整個零件的成形。因此，該零件成形工藝為先壓形——剖切、齊頭——修邊沖孔。

1.1 沖壓方向的確定及工藝補充設計

壓形成形的難點在于沖壓方向的確定，也是首先要解決的問題。如何確定沖壓方向，首先要分析零件結構，保證凸筋部位順利出模，同時考慮后續修切方便。中間部位增加補充料部分，既要考慮剖切方便，又要考慮補充材料盡可能的小，圖2為各種補充形式的設計圖。根據目前的沖壓方位，分別將兩零件間距調為50mm、35mm，橋接兩零件的邊緣曲線，橋接有直線和曲線兩種之分，所以生成一組曲線形成的工藝補充曲面有下面4種類型 (50mm寬的平底和弧底及35mm寬的平底和弧底）。基于材料利用率的基礎上，圖3為最終采用中間寬為35mm的曲線橋接形式的壓形工序圖，有利于材料的充分成形，避免產生折皺的風險。

圖2 各種補充設計圖

1.2 毛坯料尺寸的確定

由于零件的形狀極不規則，展開料的計算也比較困難。本設計中采用了以基準面為基準，選擇底面為放置面，然后選取放置面邊界線，利用了UG三維軟件中的鈑金特征下的鈑金成形分析，按沖壓方向，以基準面作為G1面定義區域邊界，再選擇邊界將制件展開。根據此展開的料片，通過分析軟件進行模擬，放大坯料尺寸，發現坯料尺寸太大，成形過程中外側料先接觸凹模部位受限，則出現走料不暢，拉裂現象。所以減小坯料，當坯料太小，壓應力偏大，因此，回彈也較大，調整坯料大小尺寸，逐步加大尺寸，直至壓應力減小，回彈得到控制，同時保證拉應力也在控制在一定范圍內，即制件無缺陷產生，最終得出理想的結果。通過模擬，最終將坯料尺寸調到390*290。

1.3 完整工序圖設計

在沖壓方向及毛坯尺寸確定的情況下，最終的工序圖為圖4所示。

圖4 工序圖

2 模具結構設計

2.1 凸模設計

在本設計中以數模外表面為基準面，即以下凹模為基準，上凸模型面按下凹模放單邊間隙t（一個料厚）。凸模設計為分體式結構，兩側固定，中間為浮動式壓料芯，起壓卸料作用，結構圖見圖5所示。

圖5 上凸模結構圖

圖6 最終的下凹模及頂出器

2.2 凹模及頂出器的設計

下凹模及頂出器的結構如圖6示，左右兩側為固定式結構，中間為活動托料塊，通過裝在機床上的氣墊頂桿頂出托料塊，實現托料，凹模設計的要點是走料圓弧的設計，凹模型面的設計按產品數模加工，兩固定側與中間托料拼接面要求平齊，整個下凹模塊及托料塊配入下模座的型腔內。

2.3 定位結構設計

在本套模具的設計過程中，考慮壓形過程中會出現料的滑移，所以定位采用了封閉定位，四周設計有定位銷，結構如圖7示。

圖7 周圈定位結構圖

3 模具工作過程

模具的工作過程：上模通過壓板槽與機床連接，隨著上模下行，中間壓料芯與頂出器壓料，凸模繼續下行，頂出器在氣墊作用下下行，凸、凹模相互作用開始成形。凸模下行至下死點，壓形成形。壓形結束后，凸模上行，頂出器在氣墊壓力作用下將制件頂出，成形結束。

4 結束語

經過驗證，該零件完全符合圖紙要求，實踐證明，該套模具設計合理，質量穩定可靠。

［1］崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術[M].機械工業出版社,2004.

［2］王孝培.沖壓手冊[M].機械工業出版社.