高速盤端蓋成型工藝技術(shù)及裝備研究

呂明曉，于在洋，侯建永，劉榮德，吳永福

（北汽黑豹（威海）汽車有限公司，山東 威海264400）

0 引 言

高速電纜盤的規(guī)格很多，根據(jù)不同廠家要求外徑多達(dá)10種，但主要有630 mm與710 mm兩種；板厚為2.5～6.0 mm，但主要為5 mm與6 mm。用戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與批量要求主要分兩種：國外用戶批量大、品種集中、技術(shù)要求高，國內(nèi)用戶批量小、品種多、技術(shù)要求比國外低。高速電纜盤生產(chǎn)制造中最繁瑣的工作是制作端蓋，圖1所示為高速電纜盤的端蓋，端蓋主體由圓形板料周邊卷圓而成。根據(jù)高速盤用戶不同的要求，對高速盤端蓋成型工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，給出兩種不同的工藝及裝備方案，使工藝成本降到最低。

圖1 端蓋零件圖

1 成型分析及工裝改進(jìn)

1.1 成型工藝分析及工序圖設(shè)計(jì)

高速電纜盤的端蓋由2.5～6.0 mm的圓形鋼板周邊卷圓而成。由于卷圓是由圓盤徑向卷入，徑向縮小使變形區(qū)材料增多，相對普通卷圓板料變形更劇烈，且板料易產(chǎn)生失穩(wěn)變形。經(jīng)分析，解決變形力過大及板料失穩(wěn)是該制件卷圓成功的關(guān)鍵。經(jīng)研究，有兩種工藝方法可解決上述問題：模具沖壓成型工藝和專機(jī)旋壓成型工藝。

1）模具沖壓成型工藝可把卷圓工作分開完成，工藝如圖2所示：模具落料沖孔→模具翻邊→車床倒圓角→模具卷圓。其中模具翻邊、模具卷圓工序共同完成卷圓工作。模具翻邊工序完成兩項(xiàng)任務(wù)：a. 完成90°的卷圓工作量；b.把扇形平板料變成立體環(huán)形料，使板料形狀按有利于卷圓布置。模具卷圓工序只完成180°的卷圓工作量。這樣使兩工序變形程度都降低，變形力變小，板料抗失穩(wěn)能力增強(qiáng)[1]。

2）專機(jī)旋壓成型工藝的特點(diǎn)相當(dāng)于把卷圓工序分多次完成，工藝如圖3所示，預(yù)彎可使卷圓時(shí)不易失穩(wěn)。旋壓卷圓過程是板料逐漸變形的過程，變形區(qū)較小，另外旋壓過程會產(chǎn)生熱量，材料的塑性提高，可以達(dá)到解決變形力過大及板料失穩(wěn)的要求[2]。

1.2 模具沖壓成型工藝注意的問題

產(chǎn)品在試生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)如下問題：產(chǎn)品底平面不平、卷圓處板料端頭有直線端、產(chǎn)品徑向及軸向跳動超差且不穩(wěn)定。分析原因：初始壓料力不夠，底板在翻邊時(shí)產(chǎn)生翹曲變形；翻邊板料端頭有尖角且局部硬化，使周邊卷邊料端與模具圓角接觸不良，料端變形不充分；模具凸、凹模塊翻邊間隙與倒圓角不均，造成翻邊高度不齊。采取的措施：模具翻邊時(shí)采用氮?dú)飧讐毫希贾玫牡獨(dú)飧壮跏級毫Π捶厜毫?8%～35%選取[3]；產(chǎn)品翻邊后在車床上倒圓角（如圖2），保證卷圓時(shí)板件端頭同時(shí)導(dǎo)入且與模具卷邊模塊R角貼合，另外切除端頭沖裁硬化部分減薄端頭材料厚度；凸模拼塊與凹模拼塊分別使用同一塊材料加工，粗加工時(shí)成型圓角整體車削，分塊熱處理后重新研合組成一體進(jìn)行精車，保證成型圓角統(tǒng)一、翻邊間隙均勻。

圖2 模具沖壓成型工藝

圖3 專機(jī)旋壓成型工藝

1.3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

落料沖孔模結(jié)構(gòu)簡單，翻邊模具與卷圓模具結(jié)構(gòu)類似，該沖壓成型工藝主要難點(diǎn)在于第二工序翻邊成型，模具結(jié)構(gòu)如圖4所示[4]。

圖4 翻邊模具結(jié)構(gòu)圖

1）為保證翻邊凸、凹模位置精度，上下模板選用φ60的滑動導(dǎo)柱與導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向；2）板料采用周邊粗定位及中間圓孔精定位相結(jié)合的定位方式，保證制件穩(wěn)定；3）壓料采用氮?dú)飧祝ＷC工序件翻邊時(shí)處于受控狀態(tài)；4）為保證制件精度及模具調(diào)整維修方便，凸、凹模采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。具體形式見圖5[5]；5）為保證模具有足夠的強(qiáng)度與剛度，上下模板采用鑄件。

1.4 專機(jī)旋壓成型工藝注意的問題

圖5 翻邊模塊圖

專機(jī)旋壓成型工藝主要難點(diǎn)在于預(yù)彎工序，預(yù)彎不良會使產(chǎn)品卷圓后不規(guī)則，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品底平面不平、產(chǎn)品徑向及軸向跳動超差且不穩(wěn)定。分析原因：初始壓料力不夠，底板在預(yù)彎時(shí)產(chǎn)生翹曲變形；預(yù)彎變形區(qū)過大且不到位，造成預(yù)彎區(qū)回彈。采取的措施：專機(jī)結(jié)構(gòu)如圖6所示，主體采用高強(qiáng)度框架結(jié)構(gòu)[6]，壓料動力采用大油缸1壓料，可根據(jù)板料大小更換從動壓盤2-4，保證未變形區(qū)處于受控狀態(tài)；對預(yù)彎凸、凹模圓角進(jìn)行回彈修正，使板料端頭處凸、凹模間隙小于料厚，預(yù)彎后達(dá)到圖3所示效果，板料端頭厚度減薄30%。為保證凸、凹模壽命，建議采用高速鋼材料[7]。

1.5 專機(jī)旋壓成型工藝過程

1）預(yù)彎實(shí)施過程：打開卷邊推進(jìn)油缸4，使滑塊3-4、成型軸3-1、成型輪3-2移出工作位置，將板料工序件放入定位托盤5-1，松開L形導(dǎo)板上的螺栓，調(diào)整滑座10-1位置使定輪組件10-3與活動輪組件10-4與板料工序件位置適合，并擰緊螺栓壓緊滑座10-1，打開壓緊油缸1，從動壓盤2-4伸出壓緊工件，開動電動機(jī)使工件旋轉(zhuǎn)，手工搬動預(yù)彎手柄11，活動輪組合10-4繞轉(zhuǎn)軸10-5轉(zhuǎn)動，活動輪組合10-4上的活動輪下移，使旋轉(zhuǎn)的工序件邊沿壓入定輪，板料在兩輪中變形完成預(yù)彎。

2）卷圓實(shí)施過程：松開L形導(dǎo)板上的螺栓，調(diào)整滑座10-1位置使定輪組件10-3與活動輪組合10-4移出工作位置并緊固螺栓，將預(yù)彎后的工序件放入定位托盤5-1，打開壓緊油缸1，從動壓盤2-4伸出壓緊工件，開動電動機(jī)使工件旋轉(zhuǎn)，操縱卷圓油缸使滑塊3-4帶動成型輪3-2、成型軸3-1前移，成型輪3-2前移過程中在工序件作用下繞成型軸3-1轉(zhuǎn)動以完成卷圓工作。

該專機(jī)卷邊機(jī)構(gòu)與預(yù)彎機(jī)構(gòu)均可往復(fù)移動，使該專機(jī)適用于不同直徑的產(chǎn)品；該專機(jī)電動機(jī)為減速電動機(jī)，速度可調(diào)[8]，適用于不同板厚的產(chǎn)品。該專機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易制造，使用方便，易調(diào)整，成本低。

2 結(jié) 語

圖6 專機(jī)結(jié)構(gòu)圖及軸測圖

1）模具沖壓成型工藝。優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)及成型工藝可保證產(chǎn)品直線尺寸精度達(dá)到0.2 mm以內(nèi)，端面徑向跳動與軸向跳動達(dá)到0.3 mm以內(nèi)，形狀面差小于0.3 mm，產(chǎn)品批次穩(wěn)定，完全達(dá)到出口要求。模具操作簡單方便、生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。

2）專機(jī)旋壓成型工藝。優(yōu)化后的專機(jī)結(jié)構(gòu)及成型工藝可保證產(chǎn)品直線尺寸精度達(dá)到0.3 mm以內(nèi)，端面徑向跳動與軸向跳動達(dá)到0.5 mm以內(nèi)，形狀面差小于0.5 mm，卷圓外觀質(zhì)量優(yōu)，完全達(dá)到國內(nèi)要求。專機(jī)操作需有一定的技巧，生產(chǎn)效率低，適合多規(guī)格產(chǎn)品小批量生產(chǎn)。

該端蓋旋壓專機(jī)已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局專利授權(quán),專利號：ZL 2018 2 0749949.5。