利用集成固定座及凹模镶套实现冲压件加孔
2020-07-25罗权江铃汽车股份有限公司
文/罗权·江铃汽车股份有限公司
随着国家汽车尾气排放标准的提高,很多已量产的国五车型必须升级改造以满足国六排放标准。针对汽车白车身而言,汽车配置更改,经常导致冲压件上需要增加孔,左前翼子板内板冲压件就是一个增加冲孔的典型改造。在冷冲压零件上要实现冲孔工艺,基本需要上模的冲头及固定座、下模的凹模镶套和中间压料用的压料芯三大部分来完成。
加孔要求
左前翼子板内板的板料厚度为0.7mm,材质为DC04,该件需要新增两个圆孔(1#、3#孔)、一个长圆孔(2#孔),如图1 所示。孔的功能是线束安装孔,1#、3#孔的尺寸为(10±0.15)mm,2#孔长轴尺寸为(8.5±0.15)mm、短轴尺寸为(3±0.1)mm。
模具改造方案
根据表1 所示的冲孔间隙选择原则,料厚为0.7mm 的零件,冲头和凹模镶套的单边间隙应选择0.05mm。
由于此零件较小,结合当前的生产线,此零件开发冷冲压模具时,是在手工线上生产的。为节约成本,采用的是左右件双拼工艺实现生产。在模具结构中,4#和5#孔因间距只有7mm,已采用冲头集成在一起的固定座结构,凹模镶套采用的是集成凹模镶套。整个冲压工艺布置很紧凑,模具结构设计也很集约。
表1 冲孔间隙选择原则
经过实物排查,1#圆孔是独立的孔,上下模具都留有一定的空间和位置,可以布置冲头、固定座、凹模镶套,实现冲孔的增加。
2#长圆孔和3#圆孔的间距是14mm,这两个孔刚好在下模仁紧固螺钉的位置,无法直接在2#和3#孔位置上增加凹模镶套标准件,需要避开螺钉孔,借助镶块进行嵌入。初步设计,将2#和3#孔的凹模镶套标准件嵌入一镶块中。经核对,此镶块无空间布置螺钉孔和销钉孔,无法实现镶块的固定。在满足质量要求的情况下,为尽量减少制造加工量,采用将2#、3#、4#、5#孔的凹模镶套同时嵌入一个下模镶块的方案,此下模镶块再通过螺钉和销钉与下模仁实现固定。
在上模实物结构中,4#和5#孔的冲头固定座已集成在一起。初步设想,在不改变此结构的前提下,能否实现2#和3#孔的集成,因孔间距实在太近,标准件无法布置,只能将2#、3#、4#、5#这4 个孔所用冲头集成在一个固定座上。这4 个孔有2 个是长圆孔,需要在集成固定座上设计防转面,以防止长圆孔旋转。
压料芯需要设计冲头过孔和一定的压料面,冲孔位置附近单边至少留有5mm 余量,用于在冲孔时压住板材,实现更好的冲孔质量。此零件设计的冲孔较多,原模具结构中,已使用镶块拼接式结构。为降低制造成本,实现压料功能,如图2 所示,压料芯镶块2 不动,加工过孔,移动螺钉和销钉位置。压料芯镶块1 因位置变更,只能全部重做。
模具加工方案
以上改造方案中,保证加工精度是一个很大的挑战。任何一个环节出现偏差,都无法实现冲孔。换而言之,加工的精确程度决定了本次冷冲压模具改造的成败。为保证加工基准的精确性,在每一个环节都增加了复校步骤。每次机加工都以冷冲压模具的三销为基准,导板导柱互相校核。
在下模座上,以三销为基准,以导板、导柱为复校基准,数控铣2 个逃料孔,配钻一个螺纹孔。在下模仁上,以下模座三销为基准,以导板、导柱为复校基准,数控铣镶块安装面,加工起吊螺纹孔,加工安装螺钉孔。在下模镶块上数控铣型面,以零件上型面为基准,料厚为0.7mm,下模镶块的型面和凹模镶套都需要安装在下模仁上再一起加工,以保证加工精度,如图3 所示。
在上模座上,以三销为基准,用导板导套复校三销,加工镶块安装面,配钻相应螺钉、销钉孔;加工上模镶块,安装相应的冲头及固定座,螺钉、销钉孔钳工配钻。
在压料芯上,以压料芯导板为基准,料厚为0.7mm,以零件上型面为基准,重做压料芯镶块1,加工压料芯镶块2,数控铣压料芯相关内容。
按照上述加工后,最终实现在现有模具上增加冲孔。集成凹模镶套和冲头固定座对机加工精度要求高,但是把握好冷冲压模具的强度,确认好各加工基准,是可以实现生产的。