某車型尾門內(nèi)板沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工藝分析

某車型尾門內(nèi)板的工藝排布如圖1～4所示：OP10為拉延，OP20為完成所有的修邊和沖部分孔，OP30為側(cè)沖門框兩側(cè)的孔和上下翻邊，OP40為沖所有剩下的孔和翻尾門框兩側(cè)的邊。足所有孔位的實(shí)現(xiàn)，且需要多種自制斜楔機(jī)構(gòu)完成沖孔，如勾沖斜楔、自制側(cè)沖斜楔等。

圖1 OP10拉延

圖2 OP20修邊沖孔

圖3 OP30翻邊側(cè)沖孔

圖4 OP40沖孔、側(cè)沖孔、翻邊

圖5 模具結(jié)構(gòu)示意圖

本工序需完成的沖孔可以分為以下幾類：第1類為4個(gè)需要勾沖的孔；第2類為16個(gè)需要非標(biāo)斜楔側(cè)沖的孔；第3類為16個(gè)用標(biāo)準(zhǔn)斜楔側(cè)沖的孔；第4類為18個(gè)角度小于10°，采用正沖的孔；第5類為17個(gè)角度小于16°且大于10°使用正沖的孔，但因需要保證沖孔的精度，故此沖頭需要使用定制工作部分的形狀以保證尺寸精度。

工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

沖孔

因尾門頂部的四個(gè)孔，無法采用傳統(tǒng)的垂直沖裁或斜楔側(cè)沖，故采用勾沖斜楔裝置實(shí)現(xiàn)沖孔過程，勾沖斜楔的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 勾沖斜楔結(jié)構(gòu)示意圖

⑴工作原理。

1)模具工作時(shí)，勾沖機(jī)構(gòu)隨上模座下行，直到V形導(dǎo)板與驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板接觸，在驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板作用下，整個(gè)勾沖機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)板與上模座產(chǎn)生水平位移，綜合運(yùn)動(dòng)為勾沖機(jī)構(gòu)沿驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板運(yùn)動(dòng)，最終由沖頭實(shí)現(xiàn)沖孔。沖孔完成后上模抬起，氮?dú)鈴椈赏苿?dòng)勾沖機(jī)構(gòu)產(chǎn)生水平位移，直到復(fù)位完成，準(zhǔn)備下一次沖孔。

2)在尾門上部有一排16個(gè)角度接近的孔，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮采用自制的非標(biāo)斜楔完成此處的工作內(nèi)容，如圖7所示。

圖7 非標(biāo)側(cè)沖斜楔示意圖

此處應(yīng)注意:因兩側(cè)為翻邊工作內(nèi)容，此時(shí)的非標(biāo)斜楔要采用合理的措施與翻邊刀塊避讓開，保證側(cè)沖和翻邊都能正常工作。

3)周圈16個(gè)孔為可以用標(biāo)準(zhǔn)斜楔側(cè)沖來完成的側(cè)沖孔。注意兩側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)斜楔要與壓芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理避讓設(shè)計(jì)。

4)中間的35個(gè)孔都使用正沖的形式完成。

⑵制孔方案。

有17個(gè)角度小于16°大于10°的孔。對于此17個(gè)孔，以下介紹幾種方案：

1)方案一：角度較大的斜面上的孔使用斜楔側(cè)沖，如圖8所示。經(jīng)分析，此方案：(a)需使用一個(gè)非標(biāo)斜楔，8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斜楔，使用斜楔的成本費(fèi)用過高；(b)斜楔比較多，空間不足，結(jié)構(gòu)較難實(shí)現(xiàn)；(c)由于中間的斜楔都是安裝在壓料芯上的，對于壓芯上側(cè)沖孔的安裝調(diào)試過程難度大。

圖8 矩形框內(nèi)的孔若使用非標(biāo)側(cè)沖斜楔示意圖

2)方案二：綜合考慮35個(gè)孔全部使用正沖的形式，此時(shí)需要考慮完成沖孔的精度。如果角度比較大的斜面上的17個(gè)孔都采用正沖的形式:(a)沖出的孔與產(chǎn)品面上要求的孔存在誤差，特別是一些對精度要求較高的孔，沖出的孔精度較差；(b)斜面角度較大（基本上都大于10°），沖孔時(shí)受斜面力的作用，對沖頭的磨損較多，也可能造成沖頭折斷，減少?zèng)_頭壽命。

針對上述兩種情況，此17個(gè)沖孔使用正沖的形式上做如下優(yōu)化：(a)斜面上17個(gè)沖孔沖頭的工作部分形狀尺寸采用斜面上孔的投影截面定制加工做出，保證沖孔的質(zhì)量；(b)斜面上的17個(gè)沖孔都采用快換形式的沖頭，保證工作效率。

翻邊刀塊

在設(shè)計(jì)翻邊刀塊時(shí)需要考慮與尾門門窗內(nèi)設(shè)計(jì)的非標(biāo)斜楔避讓，合理地排布結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證兩部分結(jié)構(gòu)在工作時(shí)無干涉現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖9所示。

側(cè)沖缺口

圖9 翻邊刀塊與非標(biāo)側(cè)沖斜楔

側(cè)沖缺口部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有兩種方案。方案一：將側(cè)沖的標(biāo)準(zhǔn)斜楔安裝在壓料芯上，采用隱沖的方式，該方式的安裝調(diào)試難度大，維修使用很不方便，而且壓料芯上的結(jié)構(gòu)空間不足，造成壓料芯安裝標(biāo)準(zhǔn)斜楔后的強(qiáng)度差。方案二：將側(cè)沖的標(biāo)準(zhǔn)斜楔安裝在下模上，但此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)斜楔依然沒有足夠的空間去放置。因此，需要改進(jìn)此標(biāo)準(zhǔn)斜楔的結(jié)構(gòu)，滿足現(xiàn)有條件的空間需求，完成斜楔的安裝，如圖10所示。

圖10 側(cè)沖缺口部分設(shè)計(jì)方案二

優(yōu)化結(jié)構(gòu)部分在此側(cè)沖缺口時(shí)，模具在工作過程中會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力，對于模具刀塊的壽命以及缺口的沖孔質(zhì)量都有很大影響。因此，需要有一結(jié)構(gòu)去平衡側(cè)向力來改善側(cè)沖質(zhì)量，如圖11所示。

工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖12所示。

圖11 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖12 工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖13 壓料芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖14 凸模設(shè)計(jì)

圖15 工作行程圖

壓料芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓料芯在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要保障兩邊標(biāo)準(zhǔn)斜楔沖孔的位置，要避開標(biāo)準(zhǔn)斜楔，設(shè)計(jì)時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)斜楔置于壓料芯的避讓孔內(nèi)，如圖13所示。由于有較多孔需要側(cè)沖及勾沖來完成，為保障壓料芯與側(cè)沖斜楔、勾沖斜楔不干涉，需要將壓料芯與其他面之間的間隙留出安全余量，一般情況下兩個(gè)非加工面的安全余量在15mm，兩個(gè)加工面的安全余量在5mm，一個(gè)非加工面和一個(gè)加工面的安全余量在10mm。因本模具結(jié)構(gòu)側(cè)沖勾沖的孔非常多，壓料芯結(jié)構(gòu)需要加工以避讓的部分相對也比較多。

凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

凸模的設(shè)計(jì)主要在于托料芯的分塊處理以及板件的廢料滑落。

此模具結(jié)構(gòu)的限制，需要將下模做分塊處理，按本工序內(nèi)容，尾門框兩邊為翻邊部分，故需要分兩塊，然后尾門框上部分分為一塊，剩下的部分分為一塊，下模分為4塊(如圖14所示),分別為沖孔鑲塊1、沖孔鑲塊2、翻邊鑲塊1和翻邊鑲塊2。

行程校核

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，需要對模具的工作行程(圖15)進(jìn)行驗(yàn)證。為了保障壓料芯的安全取出，需要做沖頭的回退驗(yàn)證處理，使壓料芯即將離開下模型面時(shí)，沖頭已經(jīng)完全退出壓料芯。

結(jié)束語

尾門內(nèi)板是典型的汽車覆蓋件之一，合理的工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠縮短模具調(diào)試周期，提高零件成形質(zhì)量。本文通過講解工藝信息的識(shí)別、各種沖孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、壓料芯的設(shè)計(jì)因素、模具結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)思想，完成了尾門內(nèi)板沖孔模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該零件實(shí)現(xiàn)了四序化結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。目前，此尾門內(nèi)板已穩(wěn)定生產(chǎn)，沖孔尺寸精度滿足產(chǎn)品要求。

某車型尾門內(nèi)板沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/丁文軍，劉春雨· 安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心