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模具设计论文

时间:2007-11-2栏目:职教论文

  冲压工艺及模具设计论文
  
  1、工艺分析
  
  拉延工序一般是汽车覆盖件成形的第一步,它直接影响覆盖件的表面质量。模具开发的技术工作包括工艺设计和模具设计,拉延工艺设计是工艺设计中最重要的一步。拉延工艺设计主要考虑成形可靠性,包括拉延方向、压料面的设计、工艺面补充、拉延筋设计等,由于工序是相互关联的,拉延工艺设计也要考虑到后工序如何修边、翻边等,修边角度是否满足条件,废料滑出是否顺畅;翻边质量能否得到保证,是否需要设置翻边顶料器,零件定位、送料、出料、顶出是否合理,等等。
  
  2、工艺设计
  
  2.1拉延工艺面设计左右件通常是要合并冲压生产,成形后分离。但就侧围加强板单件来说,外周修边线极不规则,修边处修边角度差异太大,如强行合并生产反而会浪费材料,因此本件在做工艺补充时不采用合并生产的方案,而是单独做出工艺数模。但可以把左右件相同的工序放在一副模具上,即采用一模两腔的结构。接着进行拉延工艺面设计,原则上要保证材料充分变形、均匀流动。首先在AutoForm软件中定制冲压方向,要按照以下原则:(1)冲压的工作内容不能有负角且定位可靠,(2)拉延各处拉延深度应尽量小,(3)各处进料速度尽量均匀。经过冲压方向的优化,得到了图2a所示的拉延冲压方向,零件按主视图放置,图2b为相应的零件俯视图。接着进行压料面的设计。压料面的形状宜光滑平整,与零件有一定的相似度,各部分的进料阻力应相差不大,保证零件可靠定位、成形。图3a为左右件拉延工艺面主视图,图3b为拉延工艺面俯视图,压料面的形状保证各处拉延深度差异不大,有利于毛料向凹模腔内流动[2].然后进行工艺补充设计,将侧围加强板上的窗口、孔洞填平,开口部分连接成封闭形状,图2a中E处无法直接垂直修边,需将该处在拉延工序做成近似平坦曲面,在修边工序后再向上翻边,图3a中E处为该处拉延工艺面造型。最后将压料面与零件上工艺补充部分连接,作出有一定拔模角的墙面,并以圆角过渡,在压料面上做出拉延筋、到底标记,根据AutoForm软件反复优化,结果得到毛料尺寸为矩形690mm×560mm.拉延筋起到防止零件起皱、调节进料阻力的作用,在分模线外侧全周设置拉延筋,拉延筋与进料方向垂直,其形状为通用的圆筋,如图3所示。为了节省材料、保证产品质量,应用CAE软件对工艺补充、压料面、压料力等进行调整、优化。2.2冲压工序安排本零件拉延用的毛料为矩形,可以在剪床上得到,未用到模具,拉延为本零件的第一道工序。拉延之后的修边需要分两工序完成,原因是各处修边角度太大,需要调整冲压角度下分两次进行修边才能保证修边角度不大于20度,否则会产生严重的修边毛刺,造成模具部件强度薄弱。在修边冲孔后还有翻边、翻孔工作。另外,零件有4处孔在斜面上,需要采取侧冲孔,用到斜楔结构,需要较大的布置空间。综上所述,本零件外形复杂,共用到5道工序:第一工序(OP10)拉延,第二工序(OP20)修边冲孔,第三工序(OP30)修边、侧冲孔,第四工序(OP40)翻边、翻孔,第五工序(OP50)冲孔、侧冲孔。
  
  3、各工序模具结构
  
  传统的二维技术不能满足企业对模具开发的周期、质量要求,三维模具设计能直观反映设计的真实状态,使加工者准确地理 解设计者的真正设计意图,方便员工识图及加工。三维实体设计通过运动模拟和干涉检查等分析手段,提前发现问题,指导生产,使模具设计更快捷、方便、合理、科学 .本零件各工序模具结构设计采用UG软件进行三维建模,以下依次介绍这五工序的模具结构。图4为OP10拉延模下模三维模具结构,采用单动拉延结构。上模即凹模固定在压力机滑块,下模主要包括凸模和压力圈。压力圈由顶杆顶起,并和顶杆垫块支撑,凸模固定在下工作台上。压力机滑块下行,凹模将拉延毛坯压紧在压边圈上,以定位器进行外周定位,压边圈上的平衡块与凹模支撑,直到下死点,将拉延毛坯拉成凸模的形状,顶杆施加的压紧力在拉延过程中保持不变。工作完毕,压边圈上行,压边圈上的弹顶销将拉延件顶出。工作时压边圈与凸模以导板来导向,在压边圈的外周设置安全防护板。图5为OP20修边冲孔模下模三维模具结构,由于不是全周修边,会产生较大的侧向力,在上下模之间设置了反侧导板进行无间隙导向,抵消侧向力。本模具左右各设有一处废料刀,凹模镶块采用分块式,凸模采用整体式,材料均为ICD5(空冷钢),刃口部分火焰处理HRC56——60.上下模以导板+导柱形式进行导向。以拉延件外形进行定位,工作时压料板上以红色中型弹簧压紧料,修边冲孔完成气缸顶起修边件,修边废料从滑道滑出工作台,冲孔废料落入废料盒收集起来。图6为OP30修边、侧冲孔模下模三维模具结构,与前一工序相似,不是封闭修边,且各有一处侧冲孔,故在上下模之间设置了反侧导板进行导向。本模具左右各设有一处废料刀,凹模镶块采用分块式,凸模采用整体式,材料也为ICD5(空冷钢)。上下模以导板+导柱形式进行导向。以修边件外形、定位器共同进行定位,工作时压料板上以弹簧压紧料,先压料,再修边、侧冲孔。废料排出形式同前一工序。图7为OP40翻边、翻孔模下模三维模具结构,由于是向上翻边、翻边,下模设置凹模和压料板,上模设有凸模。翻边凸模、凹模材料均为为MoCr铸铁,需对整形圆角进行火焰处理。压料板材料为HT300,装在下模座上,下模座上安装红色矩形弹簧顶起压料板,压料板以导板与下模座导向,以等高套筒限位。成形时工序件放于压料板上,凸模下行,先压料再翻边、翻孔,到底时下模座上限位块与压料板接触镦底;工作完毕,压料板把零件顶起来。图8为最后一道工序即OP50冲孔、侧冲孔模下模三维模具结构,侧冲孔机构采用标准外购斜楔,由于侧冲孔时有一定侧向力,上下模以导板+导柱形式进行导向。冲孔凸模采用标准外购凸模,冲孔凹模尽量采用镶套结构,方便维修和更换,也以标准件形式外购。冲孔废

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