轿车A柱连接件级进模设计

2014-01-01王益平沈义林黄昭明蒋徐浩

铜业工程 2014年6期

王益平，沈义林，黄昭明，蒋徐浩

(1.南京市公用事业技工学校，江苏南京 210009;2.无锡九和模具有限公司，江苏无锡 214142)

1 引言

模具是现代制造业中的特殊工艺装备之一，各行业都有需求，汽车行业尤其如此［1］。多工位级进模是冲压模具的一种，它是在单工序模具基础上发展而来，它是一种高效、精密、长寿命的冲压模具，尤其适用于短期大批量零件的生产［2］。但其技术综合性强、经济效益可观，实施难度也大［3］。

2 制件工艺分析

制件为某轿车A柱连接件，主要起连接A柱的作用，其形状较为简单、但精度要求较高，零件3D建模图，如图1所示。该制件的生产批量为80万件每年，材料为JSC270C、厚度为2mm的左右对称件，图1为右件。对零件的进行结构分析后，确定其总体工艺要求主要为冲孔、冲裁及成形，具体成形工艺区域，如图1所示。其中要求注意的是中间冲孔的位置精度，前后缺口的位置精度、成形的质量以及外缘的修边质量等［4］。

图1 轿车A柱连接件3D建模图

3 排样设计

在级进模设计过程中，对于难度较大的制件，首先应获得初始板料的展开图［5］，再利用Autoform分析软件对制件进行成形分析，但考虑到制件形状相对比较简单，虽然精度要求较高但通过以往的经验，无需对其进行各工序的有限元分析，即根据经验直接获得最终排样结果，具体工序由图2 UG排样设计图给出，各工序的冲压压力需求及重要尺寸，由图3 CAD排样设计图给出。

在保证冲压质量、工艺要求及生产效率的前提下，利用UG软件初步设计的排样图［6］，共有8个工位、中间载体、双排排样方式，分别完成，1冲导正孔，2、3、4 冲裁，5 成形，6 空步，7 冲孔弯曲，8 切断。应用中间载体的排样形式能很好的适应该左右对称件，为提高条料的刚度，载体宽度尽量大［7］。条料厚度为2mm，适合采用卷料自动送进(首次送进人工完成)，采用挟持式送料装置粗定位，配合导正销精密定位，送进定位可达到±0.01mm。零件轮廓冲裁必须合理地分步进行。另外，为防止冲裁不完全或断面重复冲裁，准确处理两次冲裁的“接刀”非常关键［8］，如图2中 a区所示。

4 模具总体结构设计

通过诸多因素的考虑，选择典型多工位整体弹压板级进模结构类型。根据选择的典型结构类型，所设计的模具基本结构如图4所示。它包括上模板、整体式卸料板、下模板、垫板、导料板、导尺四个独立导柱组件以及垫脚等。整体弹压板能够保证冲压过程中全程压住条料并对所有凸模导向，导料板和导尺对条料的侧向进行定位;弹压装置依靠弹压板压下;定位针装在弹压板上，定位针露出弹压板下平面的有效长度为2mm左右［9］。

5 模具结构特点

(1)卸料机构设计。轿车A柱连接件级进模使用的卸料结构主体部件，如图5中所示的轿车A柱连接件级进模的卸料机构设计。卸料装置包括主要卸料板、卸料螺钉、氮气缸、剥料柱和剥料桥等，它是级进模的基本结构单元之一。工作时它将冲切后套在凸模上的条料卸下，主要起卸料作用［10］。

图2 UG排样设计图

图3 CAD排样设计图

图4 基本结构类型

图5 卸料机构设计

(2)导料与定距定位设计。在条料的不断切割、冲裁、成形的过程中，为保证条料的畅通送进，条料必须浮离凹模平面一定的高度，同时，模具导料系统零件的设置应保证倒冲或侧冲加工装置的冲压工作。轿车A连接件级进模内导料系统零件主要有侧向导尺、导正钉、承料板、条料的侧压装置、带导向槽浮顶式导料柱、条料浮顶器、除尘装置、障碍检出机构等，其设计如图6所示，在实际生产中应按不同冲压加工要求合理的对导料系统的结构零件进行组合、选用。在不同的工位采用了导引孔和导尺或多个导孔的导正钉定距定位形式。

(3)凸模的结构设计。轿车A柱连接件级进模中所使用的凸模主要是用于多工位级进模异形型孔的切割、冲裁和最后冲件与带料载体分离的冲头和异形凸模，以及完成多工位级进模中成形的弯曲、成形凸模。其设计如图7所示。

图6 导料与定距定位设计

图7 凸模结构设计

(4)凹模的结构设计。如图8所示，为轿车A柱连接件凹模结构设计，采用模块式凹模，它由若干个模块精加工后拼合而成，能保证多工位级进模所应达到的工位间距精度要求;能保证和提高多型孔加工时型孔的坐标精度;由多种冲压工艺组成的凹模必须分解成多模块组合，以便能刃磨、调整和维修;任一局部型孔的损坏都不会使整个凹模报废;解决了凹模热处理变形的问题;对薄弱、细小、易损型孔必须单独分块;凹模分块后，便于精密机械的加工和测量。

(5)总体装配。上述设计完成后，级进模的设计阶段基本结束。在模具制造装配完成后，进行试模完成整个模具设计过程。当试模合格后，生产的零件便可以达到客户的要求，最后模具就可以投入实际生产过程。如图9所示，为轿车A柱连接件级进模的整体装配模型。

图8 凹模结构设计

图9 整体装配模型

6 模具各总成CAD图

为明确表示出轿车A柱连接件级进模模具的零部件名称、形状、数量以及其装配关系，以图10卸料板组件为分界，画出了图10卸料板组件图、图11上模组件图、图12下模组件图并给出了图13与图14标准件图，在后续的CNC加工中，还需提供详细的非标件CAD图纸，一般一套模具的非标件就有100件之多，这就要求组件图应有非常合理的标注，才能将其总成结构表达清楚。