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圖1所示為汽車車門連接件產(chǎn)品圖，所用的材料為SAPH400-P，料厚3.0mm。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是彎曲、成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，料厚較大。產(chǎn)品為L(zhǎng)形彎曲件，其小于90°的折彎給模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難，使產(chǎn)品上的孔位置精度發(fā)生不穩(wěn)定的變化，所以要求合理設(shè)計(jì)加工工序以保證各面的位置精度。過(guò)去類似產(chǎn)品用幾套單沖模單工序沖制而成，但在生產(chǎn)過(guò)程中，零件需多次定位，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定，沖壓操作也不方便，生產(chǎn)效率低、廢料多。為了解決這些問題，我們根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)及生產(chǎn)需求量要求，專門設(shè)計(jì)了一副級(jí)進(jìn)模完成所有沖壓工序，同時(shí)我們還采用了一模兩件（雙排）生產(chǎn)，與普通單沖模、復(fù)合沖模相比具有省工、省料、效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量生產(chǎn)。

圖1 車門連接件零件

 

先期策劃

1．分析產(chǎn)品制件的工藝性，擬定工藝方案

在分析工藝性的基礎(chǔ)上，確定沖壓件的總體工藝方案，制定基本工序性質(zhì)、工序數(shù)目以及工序的順序。在分析方案時(shí)，考慮制件的精度、批量、工廠條件、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藝計(jì)算。

2．工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)

進(jìn)行排料及材料利用率的計(jì)算，選擇合理的進(jìn)料方式，定制出搭邊值，并確定出條料的寬度，并力求取得最佳的材料利用率。在沖壓件的成本中，材料費(fèi)所占比例在60％以上，因此，合理排樣對(duì)提高材料利用率、降低產(chǎn)品成本有著重要意義。

3．制定工藝方案

在工藝分析的基礎(chǔ)上，擬定出可能的幾套沖壓工藝方案，然后根據(jù)生產(chǎn)批量和企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，通過(guò)對(duì)各種方案的綜合分析和比較，確定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳的工藝方案。

4．可行性分析

保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和操作安全方便，并使用軟件進(jìn)行模具運(yùn)行過(guò)程的畫面模擬，反復(fù)論證并對(duì)模具實(shí)際參數(shù)及工藝進(jìn)行調(diào)整和修改，模擬連續(xù)生產(chǎn)的狀況。

5．模具材料的選用

按各個(gè)部分使用壽命的長(zhǎng)短，選用模具鋼材。一般刃口部分選用SKD11或STD11。

零件工藝和排樣設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模首先要設(shè)計(jì)條料排樣，這是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。合理的排樣及適當(dāng)?shù)拇钸呏凳墙档统杀竞捅ＷC工件質(zhì)量及模具壽命、使用性能的有效措施。

根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的分析，我們最終決定采用11道工序，依次為：沖孔—沖裁—沖外形—沖外形—預(yù)折彎—折彎—成形—校正—側(cè)沖—折彎—沖孔切斷。分析方案時(shí)，因考慮產(chǎn)品中要求平面度為0.3mm、直角度為0.6°以下，故而模具工序中增加了校正、預(yù)彎工序，從而保證了各面的位置精度。排樣的搭邊值為6mm，送料的實(shí)際步距為182mm。為保證產(chǎn)品的順產(chǎn)和連料的強(qiáng)度最終確定原材料的寬度為170mm，模具長(zhǎng)度為2000mm。

由于排樣中有成形、折彎和整形工序，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為保證能夠?qū)崿F(xiàn)最終產(chǎn)品要求，我們將成形、折彎和整形工序單獨(dú)提出進(jìn)行成形模擬分析，并制作簡(jiǎn)易模具試做產(chǎn)品的成形過(guò)程。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成形工序在成形時(shí)，壓料的力量對(duì)成形材料流動(dòng)有很大影響，從而影響了產(chǎn)品外形尺寸的穩(wěn)定性。鑒于此，我們將各個(gè)成形工序上的壓料改為氮?dú)鈴椈梢蕴峁┓€(wěn)定的壓料力量，從而保證級(jí)進(jìn)模具的成形過(guò)程穩(wěn)定。

為了保證產(chǎn)品折彎角度小于90°，模具中通過(guò)運(yùn)用改變載體方向的方法，使產(chǎn)品處于一種方便變形的方向，輕松地實(shí)現(xiàn)了小于90°的折彎。此外，我們還巧妙地利用了帶角度的側(cè)沖模具結(jié)構(gòu)，改變了原有的沖壓方向，實(shí)現(xiàn)了同步完成成形面上的孔位置的沖裁，保證了孔位置的精度要求（圖2）。

圖2 最終確定的排樣方案

 

模具結(jié)構(gòu)

圖3所示為模具結(jié)構(gòu)，其成形模型如圖4所示。其中圖3中各序號(hào)表示意義如下：1為下模座；2為承料板；3為導(dǎo)料柱；4為導(dǎo)料板；5為導(dǎo)柱；6為上模座；7為襯套型卸料螺栓；8為矩形彈簧；9為絲堵；10為打彎凸模；11為壓料板；12為氮?dú)鈴椈桑?3為上彎凸模；14為內(nèi)藏式導(dǎo)柱；15為成形凸模；16為托料塊；17為校正凸模；18為斜契基座；19為滑塊；20為滑塊卸料板；21為凹模鑲塊；22為側(cè)沖壓料塊。

圖3 模具結(jié)構(gòu)示意

圖4 成形模型

 

關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該模具的設(shè)計(jì)中，有幾個(gè)關(guān)鍵的部位需要特別注意：

1．該級(jí)進(jìn)模具共有11個(gè)工位，步距為182mm，模具尺寸較大，故應(yīng)采用典型的組合子模結(jié)構(gòu)，以便于模具的加工制造、裝配和調(diào)試，同時(shí)也解決了熱處理變形對(duì)模具制造精度的影響。

2．為了便于模具的加工、更換和維修，部分零部件采用可卸式結(jié)構(gòu)，凹模板采用獨(dú)立鑲件結(jié)構(gòu)。

3．側(cè)沖孔部分為鑲塊拼合成整體結(jié)構(gòu)，保證了沖裁時(shí)的空間位置。

4．采用卸料板進(jìn)行凸模卸料、凸模和導(dǎo)正釘導(dǎo)向、壓料。

5．為使L型小于90°的直角折彎變得簡(jiǎn)單并防止角度回彈，我們還采用了改變載體方向的工藝和模具結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品處于方便成形的空間狀態(tài)（圖5），使折彎角度順利的成形。

圖5 成形結(jié)構(gòu)

 

6．模具中運(yùn)用了帶角度的側(cè)沖模具結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品成形后，在不改變角度的情況下可直接完成成形面上的沖孔（圖6），保證了孔間距的位置精度要求，也簡(jiǎn)化了模具的工位降低了成本。

圖6 面托料裝置

 

此外，該模具具有誤送檢測(cè)裝置、防廢料上浮的二度保護(hù)裝置、側(cè)沖復(fù)位檢測(cè)裝置和出件光電檢測(cè)裝置，可以很好的避免砸模，保證模具不受損傷，提高模具壽命。圖7所示為模具成品。

圖7 模具成品

 

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)產(chǎn)品成形的角度，我們通過(guò)改變相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，解決了折彎角于90°的產(chǎn)品，其負(fù)角回彈可能對(duì)成形質(zhì)量造成的不良影響，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。由于精密的加工和裝配，該模具經(jīng)過(guò)試模調(diào)整后，沖壓出了合格的零件。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，模具運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模，我們將部分工序進(jìn)行了合并，有利于進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，降低了運(yùn)營(yíng)成本。