后机罩成形工艺与二次拉深模设计

李 用，符 坤，徐 梁，丁 家

（四川成飞集成科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引言

后机罩如图1所示，材料为DC06，料厚1.0 mm，零件的外形尺寸大，尤其是法兰高度差特别大，三面侧壁均有凹槽，零件四周搭接边不允许有毛刺，装配面匹配精度高，外观面不能有拉伤，生产方式为手动。如果采用单工序模生产，需要落料、拉深、修边冲孔、侧修边冲孔、侧翻边整形、侧成形6副模具和6台设备，为了降低模具开发成本，提高材料利用率，采用1模2件5工序进行生产，降低模具结构制造难度，提高生产效率。

图1 后机罩

1 冲压工艺分析

为了保证零件成形尺寸精度与表面质量，面对零件深度深、法兰高度落差大、成形困难的特点，考虑侧面凹槽部分拉深后再整形，凹槽特征轮线不光顺的因素采用1模2件对称拉深工艺，将相同零件旋转180°拼结成形，对于拉深深度深的零件，能更好地控制板料流动，稳定成形，且模具对称受力可相互抵消。经过分析，一次拉深不能完全实现零件的成形，第一次拉深到B-B剖面中第1个台阶，剩余高度通过修边释放部分应力后再次拉深达到零件深度，这样拉深与成形均可控制，由于2次成形方向不变，可保证侧面凹槽成形品质，有效控制零件表面质量，通过成形软件分析，该工艺方案设计思路可行，确定其加工工艺为第一次拉深、修边冲孔、第二次拉深、修边、翻边侧翻边，具体冲压工艺方案如图2所示。

图2 冲压工艺方案

成形过程中，第二次拉深成形不仅要实现零件成形深度，还要保证零件成形后侧面凹槽特征轮线一致性与成形表面质量，所以第二次拉深模的设计至关重要，以下介绍第二次拉深模的结构及其运动关系。

2 第二次拉深模结构

根据冲压工艺要求，既要控制成形零件质量又要控制模具制造成本，第二次拉深模结构设计如图3所示，下模由凸模12、压边圈10、下模座8组成，上模由压料器3、成形镶件2和整形镶件5、上模座1组成。压边圈10由气垫顶杆17提供压力源，压料器3由氮气弹簧4提供压力源，模具采用导板6、7导向。由于第二次拉深时零件法兰边在压边圈10上，压边圈10需要压实垫块11，为了方便调整成形过程中板料流动量需要在压边圈10上设计平衡块9。由于设备的限制，气垫顶杆不具备锁死功能，应防止气垫顶杆17在模具闭合锁死情况下开模，造成成形零件损坏风险。在压边圈10与压料器3之间设计了一个由气缸14控制移动的支撑滑块18，支撑滑块18保证开模时压料器3延时松开，保证零件成形时不会被损坏。

图3 第二次拉深模结构

3 第二次拉深模的工作过程

压边圈10在气垫顶杆17的作用下运动一个工作行程S（见图3（a）），将工序件放在凸模12上型面定位，当滑块及上模一起下行时，压料器3接触板料前，位置接触传感器给机床供气装置提供电信号，供气装置开始供气，装在压边圈10上的4个支撑滑块18在气缸14的拉力作用下后退，此时支撑滑块18缩回到压料器3外侧，滑块继续下行。当压料器3与工序件开始接触时，上模氮气弹簧4开始压缩，在平衡块9和成形镶件2与压边圈10接触后，压住工序件一起下行，下行到压料器3行程的一半后，位置接触传感器传给机床系统一个反向供气的信号，在气缸14推力作用下推动支撑滑块18前进。在滑块下行过程中，压料器3与压边圈10之间的距离h1逐渐由小变大，在下止点前两者之间的距离h1均小于支撑滑块18的高度h，所以支撑滑块18受到压料器3凸台阻挡，行程受到限制，此时气缸14在机床供气作用下一直充气保压，随时等待高度空间需要而前移。当上模座1随着滑块下行达到下止点完成第二次拉深时，压料器3与压边圈10之间的距离达到最大（h+0.1）mm，此时在气缸14推力作用下将支撑滑块18推到支撑点，如图3所示。当滑块开始上行时，由于机床不能在下止点将气垫顶杆17锁死，气垫顶杆17随着惯性将压边圈10顶起（此时压料器3仍然压住零件）。如果没有支撑滑块18支撑压料器3，零件此时会随着滑块上行而损坏，由于设计了气缸14推动的支撑滑块18，在气垫顶杆17作用下将压料器3与压边圈10整体举起，克服压料器3的重力与压料力，将压边圈10、零件、压料器3一起托起，直到压边圈10行程完成，压边圈10、零件才停止向上运动。随着滑块不断上行，压料器3开始向下运动，待行程完成后停止，而后与上模座1一起向上运动，直到机床滑块和上模座1运动到机床初始位置，此时状态如图3（b）所示，如此完成一个冲程，实现一次冲压。

4 结束语

第二次拉深模的设计采用了延时机构，其设计合理，动作准确可靠，在不用延时氮气弹簧的情况下也能起到延时作用，满足生产需要，保证了零件成形质量，可以降低模具开发和后期维护的成本。