汽车点烟器外壳连续模结构设计与成形工艺优化

曹磊 王洋 任红民

摘 要：自改革开放以来，烟草业发展迅速，进而促使汽车点烟器成为了人们购车时的重要影响因素之一。汽车点烟器的外壳是一个冲压件，其具有精密度高、形状复杂和尺寸较小的特点。在生产外壳的时候，连续模结构设计与成形工艺将对其产生直接的影响。

关键词：点烟器；冲压件；结构设计

中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0181-02

1 汽车点烟器外壳连续模结构设计

1.1 排样设计

在工艺优化后，设计出来的排版工步有30个，其工序按顺序排列为：冲定位孔、3次冲工艺切口、4次拉深、冲底孔、翻边、2次卷边、整形、3次侧边冲孔、3次侧边成形、落料、废料切断。

1.2 连续模总体结构设计

汽车点烟器外壳大型精密连续模结构的结构形状和运动规律各有不同，但其基本结构是相同的，都包含工艺零部件及装置和辅助零部件及装置两大类结构。因此多工位连续模的结构设计具有以下的一般原则。

（1）对模具的结构以及类型进行设计和选择的时候，一定要以图样规定为基础，也只有这样冲压件的质量才可以满足其在精度以及粗糙度方面的要求。

（2）对模具的结构以及类型进行设计的时候，要满足以下两个条件：①尽可能的降低制模成本；②确保制模成本在整个制造成本的占比最小。

（3）对模具进行设计时，一定要与实际相结合，提高模具的可加工性。

（4）在对冲压件进行生产的过程中，不可避免的会出现非一次性成型的冲压件。那么我们就要充分的考虑到，在冲压件进行生产的过程中，哪些结构是易损坏的，哪些是易替换及改变的。以期当进行冲压件的二次加工时，增大其成型比例并保证其质量。

在对连续模进行设计的时候，其总体结构通常会选择使用倒装+正装的形式。使用倒装形式的结构有卷边工序以及拉深工序等，优点在于拥有简单的模具结构和易于送卸料。而使用正装形式的结构有落料工序、底部冲孔工序等，优点是便于进行废料的冲刷。

1.3 工作零部件结构设计

1.3.1 凸、凹模结构设计

在设计冲压模具的过程中，通常会采用垫键式、铆接式、带台式等方法对凸模进行固定，而凹模因为拥有比较复杂的结构，因而在固定的时候，会采用分段拼合凹模、拼合形孔等方法。

1.3.2 侧冲结构设计

侧冲运动的实质是一种水平运动，因为冲压力的方向是竖直方向的，故而需要使用一个构件使其转变为水平，这时候通常使用的构件为斜楔机构。汽车点烟器外壳的冲压通常是由两个工艺结合完成的，即：侧边成形工艺和侧边冲孔工艺。斜楔机构在设计滑块的时候会设定为三块，分别起到转换方向、备用调整、保护制件的作用。同时为了确保冲压方向的准确性，还会在斜楔机构两侧布置挡板。

1.4 送料、抬料与卸料系统设计

在设计连续模结构的送料时，通常会采用自动送料装置，同时为了使模具的导正设备正常工作，冲压时也常采用卷料的方式。

因为在外壳的冲压成型流程中，存在拉深工序。因此顺利输送条料的前提是将条料的高度进行提高，这时候抬料装置的设定就至关重要。在设计连续模的抬料系统时，我们设定为34根浮顶销，并分布对称，以使其能够在冲压时具有抬料功能，确保条料的顺利输入。

在进行卸料设计时，方式上有两种选择，弹压卸料方式和固定卸料方式。弹压卸料装置是由弹性元件、卸料螺钉以及弹性卸料板三部分组成；在作用上，弹性卸料不仅可以进行卸料，还可以进行压料。而固定卸料装置仅有卸料功能，且对材料性质有所要求，如：要求材料有优良的凸模强度、较强的刚度等。在进行连续模的落料、冲工艺切口等工序卸料时，基本采用的都是上模模板；在进行翻边以及拉深工序卸料时，都会设定特殊的弹性脱件杆，以保证卸料的顺利及安全。

1.5 连续模装配图

根据上文所形容的方法，我们将其做成三维设计图）呈现在读者面前，方便读者理解。

2 汽车点烟器外壳成形工艺优化

2.1 成形缺陷分析

汽车点烟器外壳在成形的过程中，其缺陷主要有破裂和起皱两方面。这两方面对零件的力学性能、整体质量、精度等都会产生直接的影响。其中破裂是由于材料的抗拉强度无法应对产生的径向拉应力，在应力集中的位置对零件造成破坏，进而导致零件出现破裂。而导致起皱的因素则是切向压应力，在板料进行拉深的时候，会出现切向压应力和径向拉应力，切向压应力将板料变形，若变形增大，就会使皱纹出现，若变形过大，起皱缺陷就会形成。另外，起皱的原因也可能是由于板料的不均匀。在冲压成形的工艺中，防破裂与防起皱是相互矛盾的，因为影响他们的主要因素是同一个，即：流动阻力。流动阻力过大会导致破裂出现，而过小又会导致起皱。那么如何找到最合適的流动阻力值就成为了关键。

2.2 成形工艺优化

在外壳成型工艺中，冲裁工序是非常重要的一个工序，工序的组成有冲底孔、侧边冲孔和落料。

在进行底部冲孔的过程中，除严格按工艺要求操作外，还要对其冲孔位置的精度进行重视，故而在设计此模具时，一定要设置定位装置及导向装置。

要想顺利完成侧边冲孔，必然需要借助斜楔装置，由上文得知，斜楔装置可以实现压力机滑块运动方向的改变，进而使侧向冲压完成。然而外壳的大端圆筒半径仅10.02mm，所以在一个工序中布置三个侧边冲孔是非常不现实的，因此在设计时只需一个工序内安排一个侧边冲孔。对于虑侧冲装置而言，需要占用比较大的空间，所以将空工位设置在三个侧边冲孔工序中间，以防发生运动干涉的情况。

3 结束语

根据上文所述，我们对连续模结构设计进行了论述，同时也对成形工艺的缺陷进行了分析，进而提出了光宇成形工艺优化的部分建议，以期能够为之后的相关工作人员提供参考。

参考文献

[1]魏光明.多工位级进冲压工艺分析及成形全工序数值模拟[D].华南理工大学，2012.

[2]徐振宇，蔡辅卿.某型轿车用点烟器外套多工位级进模设计[J].汽车技术，2008（2）：57～60.

收稿日期：2018-3-10