燃油箱箍帶零件生產(chǎn)工藝及模具優(yōu)化

劉致祥

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢:430080)

1 燃油箱箍帶零件概述及特點

隨著轎車國產(chǎn)化開發(fā)力度的加大,各種轎車零部件在國內(nèi)的開發(fā)也上升到了一個新臺階,零部件開發(fā)產(chǎn)業(yè)擁有了更多發(fā)展壯大的機會,但同時也面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)。燃油箱箍帶產(chǎn)量大,質(zhì)量要求高。燃油箱箍帶屬于總裝線零件,其材料強度高,產(chǎn)品呈窄長的C形結(jié)構(gòu),開發(fā)難度大,進口成本高,因此國產(chǎn)化是十分必要的。

燃油箱箍帶材料為 H340LAD+Z,t=1.5mm的高強度鍍鋅板。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀為長條型大彎柔性件,彎曲大,最大彎曲(R角)半徑為70mm,如右圖1所示。因零件窄而長,彎曲半徑大,導(dǎo)致零件容易回彈變形,且無法整形矯正,大大增加了工藝及模具設(shè)計的難度。

圖1 箍帶形狀

2 燃油箱箍帶工藝分析及確定

2.1 工藝分析

燃油箱箍帶具體結(jié)構(gòu)如圖2所示,零件兩側(cè)均有翻邊,中間有一條加強筋和一個鼓包,鼓包上有一個長方孔,兩端頭各有一處凸包,凸包上各有一個圓孔。

圖2 箍帶結(jié)構(gòu)

根據(jù)燃油箱箍帶的零件結(jié)構(gòu),有以下兩種工藝方案:

方案一:落料,成形(加強筋和鼓包),翻邊沖長方孔,壓彎成形,沖孔共5道工序;

方案二:成形(加強筋和鼓包)修端頭,翻邊沖長方孔,壓彎成形,沖孔共4道工序。

2.2 工藝比較及確定

兩種工藝方案比較如下:

(1)方案一:落料(36mm+2×950mm)雖然可以保證零件尺寸精度,但由于有搭邊,材料浪費嚴(yán)重,按搭邊2mm計算,則零件的材料利用率為89.34%。

方案二:利用數(shù)控剪切后的條料直接生產(chǎn),可滿足精度要求。取消搭邊后材料利用率可達到94.29%,材料利用率提高4.95%。

(2)方案一:5道工序,需要5臺設(shè)備及5套模具,10名操作人員;

方案二:取消落料后只有4道工序,材料利用率增加,設(shè)備及人工成本均降低20%。

綜合考慮,采用方案二為最終工藝方案。

3 工藝優(yōu)化

3.1 單工序模

單工序模結(jié)構(gòu)比較簡單,便于維修和保養(yǎng),但存在以下缺點:

(1)零件細(xì)長,模具結(jié)構(gòu)窄長,難以保證模具強度;

(2)零件細(xì)長(展開尺寸為36mm×950mm),使用4臺大噸位沖壓設(shè)備,設(shè)備利用率低;大噸位沖壓設(shè)備臺面寬,模具窄,不方便取放零件;

(3)零件長而窄,不便于確定工位,壓彎成型后,回彈無法采用整形方式消除。同時又影響后工序沖孔,孔位偏移量大,達不到質(zhì)量要求。

3.2 多槽模工藝

將所有工序集中在一套模具上,模具結(jié)構(gòu)相較于單工序模有以下優(yōu)點:

(1)模具外形尺寸1210mm×1600/796(mm),將工藝成型過程不同工步集中在同一模具上,設(shè)備使用雙點400T,利用率提高了4倍,零件的送料方向也由原來的寬度方向更改為長度方向,方便取放料。具體模具結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 多槽模具結(jié)構(gòu)

(2)壓料鑲塊采用四個導(dǎo)向塊導(dǎo)向,避免了壓料鑲塊在運動過程不穩(wěn)定對零件質(zhì)量的影響,另外,鑲塊采用壓彎位置局部墩死,既可以將成形力集中到彎曲位置,又可以改變零件彎曲位置的應(yīng)力分布,最大程度控制零件回彈。

(3)相比較于單工序4×2的人員配備,多槽模只需3人即可完成所有工序及包裝。大大降低人工成本。

(4)省去中轉(zhuǎn)費用:由于零件在一套模具上完成成品制造,既省去了中轉(zhuǎn)運輸費用、中轉(zhuǎn)包裝管理和中轉(zhuǎn)質(zhì)量控制管理,同時避免了在中轉(zhuǎn)過程中可能造成的零件變形等質(zhì)量問題。

4 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

該多槽模具第三工位為壓彎成形,采用氣墊壓料和退料,托桿生產(chǎn)時容易傾斜,其主要原因是:

(1)托桿位置不在設(shè)備壓力中心線周圍且非對稱布置,氣墊因偏載而傾斜,從而導(dǎo)致托桿發(fā)生傾斜。

(2)頂出器行程140mm,托桿高出工作臺面部分過高,導(dǎo)向不足而出現(xiàn)傾斜。

當(dāng)托桿傾斜時,因窄長形的頂出器下方面積小,托桿接觸面小,托桿頂?shù)巾敵銎鬟吘?在模具工作時,托桿因受力不均變彎或者頂出器邊緣被頂裂。

為解決托桿傾斜的問題,采取以下措施:

(1)在模具上增加平衡托桿,保證氣墊平衡。平衡托桿結(jié)構(gòu)如圖4所示,托桿布置圖5所示。

(2)模具底板托桿孔增加鋼制鑲套,鑲套內(nèi)徑大于托桿直徑1mm,保證托桿導(dǎo)向,防止傾斜,鑲套結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖4 模具平衡托桿結(jié)構(gòu)

圖6 模具底板鑲套結(jié)構(gòu)

5 結(jié)論

圖5 平衡托桿布置

(1)通過工藝分析和比較,制定了適合燃油箱箍帶的多槽模工藝,比較于單工序模工藝,提高了設(shè)備利用率,降低人工成本和中轉(zhuǎn)費用等。

(2)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu),消除因托桿傾斜帶來的質(zhì)量風(fēng)險。

(3)通過燃油箱箍帶的開發(fā),積攢了寶貴經(jīng)驗,并對窄長類零件工藝方案設(shè)計和多槽模工藝設(shè)計起到了推廣和借鑒作用。

[1] 王孝培.沖壓手冊(第2版).北京:機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 魏春雷.沖壓工藝與模具設(shè)計((第二版).北京:北京理工大學(xué)出版社,2008.

[3] 牟 林,胡建華.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京:北京大學(xué)出版社.2006.