钣金零件成型模胎结构的优化设计

尚庆丰 路波 隗仁轩 聂凯

摘   要：零件需求越来越快速化，一些钣金零件加工需要模胎辅助，模胎加工周期长，降低生产效率。大型模胎体积庞大、笨重，使用不便，而且加工成本很高。激光切割是快速加工技术，通过优化现有模胎结构，采用激光切割技术快速加工模胎，从而缩短模胎加工周期，进而缩短零件加工周期，提高生产效率。优化的模胎结构可以节省大量生产材料，从而降低成产成本，提高经济效益。

关键词：型面  结构  加工效率  生产成本  经济效益

中图分类号：TG386                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0091-02

随着社会的快速发展，零件的需求变得多样化、快速化，对生产效率也是新的挑战。一些零件可以機械加工，一些零件需要冷作加工，冷作加工有时需要加工辅助工装，加工周期比较长。如图1所示的一种蒙皮（零件图），其外形的一部分属于异形面。零件成型时首先需要加工成型模胎（模胎图），然后进行钣金成型。该类模胎多由胶木板、铝板或者铁板加工而成，加工周期长，影响零件生产进度，而且一些模胎体积庞大、笨重、搬运不便，生产成本也比较高。

1  模胎结构优化设计

1.1 模胎分析

钣金零件一般厚度比较薄，所用材料材质较软，因此，零件在使用模胎成型时不需要太大的力量，主要需要模胎的外型面，模胎刚度达到使用要求即可。因此，模胎的关键之处是外型面。

1.2 优化构思

模胎的关键是外型面，加工模胎时保证其外型面的准确度、强度即可。激光切割技术是高新技术，切割速度快，切割钢板厚度可高达12mm，并且能够保证切割截面质量良好。利用激光切割技术简单切割出模胎外型面所需结构部件，然后进行组装、焊接、修饰形成其外型面，一个模胎即可完工，快速、方便，而且省材省力。

1.3 优化设计

由于激光切割技术有厚度限制，切割材料厚度越厚切割端面质量越差，为满足模胎使用强度要求，综合上述因素，这里我们采用6mm厚的钢板进行切割，根据所需模胎的厚度切割出相应数量的6mm钢板，然后进行组装形成模胎外型面的框架。模胎外型面需要较好的平面度、光洁度，这里我们采用2mm厚的钢板进行切割，进而加工成蒙皮来充当外型面。一来2mm厚有足够的强度，二来2mm厚容易成形。其中，蒙皮外形与模胎外型面相对应，将蒙皮和框架进行组装、焊接，形成模胎外型面。如图2所示，一种结构优化后的模胎，模胎由底座、模胎轮廓板、外蒙皮和加强条构成，四者均由激光切割机切割而成。其中，底座带有限位孔，焊接时用以限制模胎轮廓板的位置，并形成模胎的底面;模胎轮廓板外形由模胎外型面向内偏移2mm衍变而成，从而保证与蒙皮焊接后外形与所需模胎外型面一致。模胎轮廓板中间型孔旨在减轻重量，其跟底板组装焊接形成模胎框架，因对模胎强度要求不高，这里仅仅切割5块轮廓板，能够满足模胎使用强度即可;外蒙皮与模胎轮廓板贴合焊接后形成型面，其与模胎外型面相一致;加强条用于连接各模胎轮廓板并起到加强作用。

2  模胎前后对比

使用新型模胎加工零件，零件各项参数均能满足图纸要求，新型模胎也能满足强度使用要求。相比于前期的模胎，新型模胎重量轻，其重量仅有之前模胎的50%，甚至更少，转运方便、节约材料，大大降低生产成本;新型模胎加工快速、方便，加工周期短，之前加工模胎需要几天，现在只需几个小时。缩短模胎的加工周期，尽早投入零件生产工作，缩短零件加工周期，提高了零件加工效率，从而满足零件的急需要求。

3  结论

模胎结构经过该类方法优化，大大缩短了模胎加工周期，从而缩短零件生产周期，满足顾客急需要求。该类模胎大大节约加工材料，提高了经济效益。钣金零件种类繁多，所需模胎各不相同，将该优化方法进行全面推广，能够大大提高生产效率，节约生产成本，带来巨大的经济效益。

参考文献

[1] 机械工程材料手册：金属手册/曾正明主编—7版 北京：机械工业出版社，2010.10.

[2] 实用机械加工工艺手册/陈宏钧主编—3版  北京：机械工业出版社，2009.1.

[3] 实用冲压工艺及模具设计手册/杨玉英主编  北京：机械工业出版社，2004.7.