某車型制件托架拼板“毛毛蟲”國產化模具的研究和工藝分析

呂 強，李陽平，高彥榮，朱五省，張滿周，陳偉平

（陜西黃河集團工模具有限公司，陜西西安 710043）

1 引言

某車型是國內引進的一款市場放映非常好的救護車特種車型，因其優良的車型，車內空間大，整體性能中規中矩，非常適合中國市場的多種用途，目前是國內銷售非常好的車型之一。而制件托架拼板“REINF_RF_PNL_RR_SD”是汽車中搭接件，但制件形狀是極其復雜，如圖1所示。制件形狀是非常復雜的，無法按照普通制件，落料→成形→沖孔切邊及翻邊工藝方式完成。經過CAE分析，必須按照全新的思路設計，對這種“毛毛蟲”制件的成形工藝進行探討和分析。

2 制件成形工藝分析及現實生產重要性分析

制件如圖1所示，材料為DC05，厚度0.8mm。按圖1所示制件中，此制件異型大曲度制件的四周切邊是此次制件成形的最大問題，對于現實中很多時候生產是成形后使用激光切割完成小批量生產，根本無法批量生產。根據此問題提出最初的DL工藝，最開始該制件的DL工藝按圖2所示分為以下落料→預成形→成形翻邊→整形翻孔+沖孔→側沖孔+側沖孔等9工序。然而，實際生產中，生產的模具根本無法滿足生產，故重新分析了此制件，異型大曲度制件的四周必須安排完全切邊，對于此制件“毛毛蟲”（因為此制件異型腿腳多而稱其為“毛毛蟲”）的四周切邊就必須合理分配切邊的順序及角度方法，面對此問題，大膽的使用了一種新思路，采用整體式切邊凸模沖孔來沖局部角度太大的制件側腰槽，模具最終使用了多型腔，多斜楔，多角度聯合切邊，最后為了挽救此制件，DL工藝中加了3道工序，就是在圖2中⑦工序側切邊，⑧工序側切邊，⑨工序側切邊。這是一個1模3工序，此模具非常復雜，最終生產出了達到滿意的合格率的制件。

圖1 毛毛蟲制件

3 模具結構沖壓過程分析

經過DL分析并參考制件的特點，成立了課題研究組，研究組經過多方分析，設計出一種全新的模具方法類型，此模具類型很好的解決了使用一副小型復雜曲面的模具的生產技術問題的一種思路，也就是研究“毛毛蟲”⑦、⑧、⑨工序的特點。下面就根據此模具的類型具體分析一下制件成形的過程。

在沖壓工藝中，切邊沖孔的垂直角度理論上最好是0°，但不能大于9°，如果角度太大了刀口太鈍，毛刺肯定很大，如果角度小了，太尖，容易蹦刃，凹模的刃口部分又不容易切斷。根據此問題，設計了側沖凸模切邊法，如圖3所示，分別區分“毛毛蟲“外形切邊的角度區間，在分配每一處的角度，最終分配了7處預切，8處側沖切，分別采用了7個不同角度斜楔，使用凸模整體式切邊凸模如圖3所示，并使用了多型腔、多斜楔、多角度聯合切邊。在異型凸模中，切邊凹模的切邊處有一定的間隙，不切邊處的配合為滑配間隙，凸模使用空冷鋼材料，凸模和凸模固定座使用整體鑄造，減小了異型凸模的設計和制造的難度。同時凸模的整體型也方便裝配。凸模如圖4所示。

圖2 DL工序圖

圖3 模具結構

圖4 凸模

下面就根據現實生產中遇到的問題，并做以分析及解決方法。

（1）切邊凸模的切邊層次分配安排。

由于模具3工序，致使模具的凸模方向和層次必須充分考慮生產的需要和模具結構的緊湊性，甚至有時必須放棄絕對的垂直沖裁，而且對于沖裁角度和時間性也必須考慮。有時為了提高凹模強度，因此，更改了局部凸模沖裁方向，使兩凸模方向一致。

（2）切邊凸模的切邊匯集處得接刀問題。

由于此3工序多次局部切邊，因此，在每次的前后接邊處，就必須考慮變形接刀，從而保證切邊的順利。在切邊中，多處使用了接刀改型。

（3）型面貼服修配。

生產中由于復雜的曲面，這就需要公司鉗工的技術要求，根據制件的檢具貼合程度，在模具上進行貼服修配，從而提高制件合格率。

（4）制件的定位。

制件定位復雜型面的定位，按照以往的習慣來說只在最大端頭局部定位，但此制件中，制件放入的過程中，過于陡峭，所以，在后面定位更改為長圓或方型全定位方式。

（5）制件側修的靠山。

制件在實際生產中，由于異型復雜，有局部側沖中只是一部分切邊存在側向力，沖裁毛刺比較大，因此在一邊加了防倒靠山。

（6）模具主要材料的應用。

凸模及凹模都采用空冷鋼，空冷鋼加工中，凸凹模間隙使用零間隙，鉗工裝配中，配合切邊處間隙，而其余處于滑配中，這樣不僅加工容易，而且能保護凸模，使凸模的壽命延長。

（7）模具3工序合一的問題。

3工序合在一副模具，節省成本且生產中機床的利用率更高，但在設計中問題就比較突出，3個推板是整體還是分體，綜合考慮把推板使用了分散結構，這樣利于調試模具，而且利于生產。

（8）模具的創新點及總結。

“毛毛蟲”設計及生產中使用了大曲度復雜制件合理工序的設計，采用了創新的沖壓式切邊凸模理念，合理安排和分配切邊線。并使用多型腔，多斜楔，多角度聯合切邊。生產中解決了多沖孔、多切邊滑料等問題。設計方面：1工序3工位模具節省模具成本的設計。綜上所述，大曲度復雜制件的設計方向，填補了大曲度復雜制件的設計空白，為大曲度復雜制件生產提供了可靠的技術支持。

（9）缺點。

雖然已經量產很長時間，并且已經有十幾萬的產量，由于設計中的側沖角度不能是完全法線方向，因此造成局部的毛刺不好控制，帶來了很大的人工成本。但對于如此復雜的制件來說，只有退而求其次吧。

4 結束語

對于“毛毛蟲”大曲度復雜制件的生產的開發及應用，大大縮了生產周期，降低了制造成本，達到了工藝設計要求和預期的目的。模具結構設計合理，構思巧妙，能夠方便、快捷、安全地滿足制件的生產要求，可為大曲度復雜制件模具設計、制造提供技術參考。

在創新科技的今天，效率帶來了很大的變革，可能今天面對“毛毛蟲”大曲度復雜制件的生產開發及應用，只是變革的一步，明天也許會有新設備新工藝代替大曲度復雜制件的效率生產，但是目前還只能使用此方法來代替。