汽车冲压件要通过落料、拉延、成形、修边冲孔、翻边整形等多道工序的冲压工艺才能完成。拉延工序是汽车冲压件产品成形的第一道工序,通过拉延模具在压机上将平板料冲压成具有产品基本形状的制件,在合理的冲压工艺的基础上,拉延模结构设计及调试研配是汽车冲压件实现成形要求的重中之重。拉延模一般采用单动拉延、双动拉延、三动拉延和切角拉延等模具结构形式。本文以行李厢外板为例,阐述三动拉延模结构特点及调试过程。
三动拉延模的结构特点
产品内外均有压料区域、压料力大、拉延稳定、成形效果好,适用于拉延形状复杂、产品有较深的凸、凹型面、拉延深度比较深的覆盖件。按其实现的功能主要分两种结构形式,一种是靠设备实现的三动拉延(图1),即在双动的基础上,利用设备的拉伸垫在下模也使用压料圈的结构形式。另一种是靠模具结构实现的三动拉延,主要通过模具结构本身的功能设计实现三动拉延效果,跟压床实现的结构完全不同。
靠模具结构实现的三动拉延分两种形式,一种是在双动压床上,没有下气垫,在上凹模中设计压料板,用氮气缸控制压料行程。另一种是上模带有外压料,上模压料圈不是在外滑块上,而是靠氮气缸先压料,靠模具结构实现三动拉延。第三种是下内压料圈使用可控氮气缸,此结构是在单动拉延基础上,下模窗口处增加内压料圈,内压料圈使用可控氮气缸;在上模凹模里增加活动压料圈,使用氮气缸施加压力,用于提前凸模压住板料,利于拉延成形,靠模具结构实现三动拉延。这种结构是上下都有活动结构形式,一般用于后行李厢外板等汽车冲压件模具。结构设计主要原则
⑴导向。基本部件包括:凸模、下模内、外压料圈、下底板、凹模、上模内压料圈、上底板。三动拉延模常用的结构导向形式是压料圈与凸模之间采用内导向,上下模具之间采用上底板与压料圈导向。⑵分体结构。高档车型或生产批量大的拉延模的凸模、凹模、压料圈材料常常选GGG70L,这种材料相对费用较高。为了节省材料费用,结构上通常采用分体结构,凸模与下底板分开,凹模与上底板分开,采用螺钉固定、明键或暗键为主要的定位方式,将拉延凸模安装在下底板上,拉延凹模安装在上底板上。一般情况下,为了便于车间装配,在客户允许的情况下,凸模与下底板的定位尽量采用暗键形式。⑶平衡块设置。由于三动拉延模的活动部件较多,在下模外压料圈板料外均设置锯齿形平衡块(图2),来增强活动部件工作时的稳定性,改善模具工作时由于侧向力而引起的受力不均衡的问题。⑷干涉检查。现在主机厂为了加快生产节拍,实现连续高效无间歇,绝大多数采用自动化送料方式,即在自动冲压生产线采用机械手送料。所以模具的干涉检查是对自动冲压线进行动态仿真模拟,是制件通过性分析的一个重要阶段,能模拟出设备在生产中的运行状况,结构设计员在设计过程中及时发现模具的碰撞干涉问题并予以解决。
快速换模的设计要素
快速换模是模具快速装换调整的一种方法,是现代工业自动化生产中必不可少的过程,也是实现柔性化生产的必要手段。在模具设计时,充分考虑快速换模的设计要素,为快速换模做好准备。⑴考虑快速安装定位结构,可以显著地缩短和设定模具安装时间(图3)。⑵迭代车型的不同处采用镶块替换,便于快速拆装及更换,且处于最小浪费的状态(图4)。