轎車尾門內(nèi)板雙向翻邊側(cè)沖孔模具設(shè)計(jì)

文/黃林，趙烈偉·安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心

轎車尾門內(nèi)板雙向翻邊側(cè)沖孔模具設(shè)計(jì)

文/黃林，趙烈偉·安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心

黃林，沖壓工藝主管，主要負(fù)責(zé)沖壓工藝性審查、工藝文件制定及現(xiàn)場調(diào)試等工作，參與完成和悅、星銳及在研項(xiàng)目等沖壓工藝審查、模具調(diào)試及工裝驗(yàn)收等工作，獲實(shí)用新型專利2項(xiàng)。

雙向翻邊側(cè)沖孔模具在汽車?yán)錄_壓模中使用的比較常見，其設(shè)計(jì)最重要的部分是工作行程的確定，合理的行程是整個(gè)制件精度達(dá)標(biāo)的保證。設(shè)計(jì)最后也要對(duì)各運(yùn)動(dòng)組件的行程及壓料力、翻邊力進(jìn)行核對(duì)。

尾門內(nèi)板為車身次于外板的重要內(nèi)板零件，具有加強(qiáng)尾門外板強(qiáng)度的作用。尾門內(nèi)板件通常有以下特點(diǎn)：⑴造型復(fù)雜，型面高差大；⑵涉及工序內(nèi)容較多，四道工序完成零件成形，工藝排布較困難。尾門內(nèi)板模具的開發(fā)主要分為五個(gè)階段：CAE模擬分析、工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具制造、模具調(diào)試。轎車車型尾門內(nèi)板因其形狀復(fù)雜，成形多由5副模具完成，現(xiàn)為了節(jié)約白車身開發(fā)成本，提高市場競爭力，各主機(jī)廠都在推進(jìn)模具的四序化工程，因此，工序內(nèi)容布置難度大。

本文主要對(duì)尾門內(nèi)板的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)試進(jìn)行了敘述。該副模具包括三部分工作內(nèi)容，翻邊、整形、側(cè)沖孔?？紤]到尾門內(nèi)板周圈翻邊效果，上翻邊及下翻邊同時(shí)進(jìn)行。

產(chǎn)品介紹

尾門內(nèi)板材料為DC06，料厚為0.7mm，其X軸向尺寸約為1050mm，Y軸向尺寸約為1205mm，Z軸向尺寸約為190mm。該制件型面起伏較大，中間側(cè)壁多孔，四周及制件內(nèi)部均有翻邊或整形，且該零件四周翻邊處與中間凸出的“爪”部均與尾門外板搭接。尾門內(nèi)板模型如圖1所示。

圖1 尾門內(nèi)板模型

工序內(nèi)容分析

DL圖簡介

DL圖即Die Layout圖，亦稱工法圖，反映了模具的工序內(nèi)容，是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，指導(dǎo)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向。DL圖顯示本序的工作內(nèi)容主要包括：a、b處翻邊，c處整形，d、e處側(cè)沖孔（圖2）。設(shè)計(jì)開始時(shí)需要注意的問題主要有以下幾點(diǎn)：

⑴a處翻邊與尾門外板搭接處，精度要求較高，模具結(jié)構(gòu)上考慮控制回彈的翻邊方式。

⑵d、e兩處沖孔的方向與Y軸正向夾角約為15°，正沖無法滿足沖孔精度要求，需采用側(cè)沖孔來完成。

圖2 工作內(nèi)容示意圖

⑶考慮模具上翻還是下翻，單向翻邊還是雙向翻邊以及翻邊整形及沖孔的先后順序等。

工作行程的確定

翻邊按變形性質(zhì)分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。翻邊過程中，存在著回彈、翻邊面起皺、開裂、料厚變薄、翻邊后的制件變形與扭曲等問題。

首先考慮一次向下翻邊加整形再?zèng)_孔的模具結(jié)構(gòu)形式，這種類型的模具結(jié)構(gòu)相對(duì)常見、工作原理簡單。但通過工藝及結(jié)構(gòu)人員的仔細(xì)分析，若a處翻邊采用下翻的方式，產(chǎn)生反彈的可能性會(huì)較大，翻邊效果沒有向上翻的效果好，并將影響與尾門外板的包邊總成精度。而b處四個(gè)“爪”的翻邊、c處的整形無論從工藝、結(jié)構(gòu)分析還是成形效果來說，采用向下翻的方式都相對(duì)合理。因此，確定采用周圈上翻、制件內(nèi)部下翻加整形的雙向翻邊方式。

其次是上、下翻邊及側(cè)沖孔順序的確定。若處理為下翻→沖孔→上翻，即上壓芯與上模下行，下模氮?dú)飧壮跏級(jí)毫Υ笥谏夏５獨(dú)飧椎淖罱K壓力，如此實(shí)現(xiàn)下翻與沖孔動(dòng)作；接著，上模部分與下托芯貼死，繼續(xù)下行，與下模鑲塊合作實(shí)現(xiàn)周圈的上翻邊動(dòng)作。此工作順序設(shè)計(jì)經(jīng)過工藝人員分析被否定，其主要原因在于：即使下模氮?dú)飧椎膲毫Υ笥谏夏毫芏?，由于下托芯與下模未鐓死，可能會(huì)有些微晃動(dòng)情況的發(fā)生，無法保證沖孔的精度，且沖頭易被折斷。因此，工作順序改為上翻→下翻→沖孔，即：上壓芯與上模下行，上模設(shè)計(jì)的氮?dú)飧讐毫咏履５獨(dú)飧椎膬杀?，?dāng)上模組件與下托芯貼死后繼續(xù)下行，實(shí)現(xiàn)上翻動(dòng)作；接著，上模部分與下托芯繼續(xù)下行，完成下翻的動(dòng)作，與下模座鐓死之后再進(jìn)行沖孔，并且在下托芯與下模座之間布置四個(gè)錐形平衡塊，保證位置的準(zhǔn)確，防止下托芯的躥動(dòng)，同時(shí)保護(hù)了沖頭。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于沖孔位置在尾門內(nèi)板中部高差較大的位置，若斜楔驅(qū)動(dòng)座放在下模，一方面斜楔的安裝座會(huì)比較高，導(dǎo)致安裝座強(qiáng)度變差；另一方面，制件擺放在下托芯上沖孔，若斜楔驅(qū)動(dòng)座不跟下托芯一起運(yùn)動(dòng)，沖孔的精度不能保證?？紤]這兩方面的因素后，決定斜楔驅(qū)動(dòng)座安裝于下托芯，斜楔滑塊座則安裝于上模座，內(nèi)置斜楔。上、下模如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

沖孔處由于需掏出廢料排除的空間，導(dǎo)致此處壁厚較小，強(qiáng)度不足。故將托芯沖孔部位做成鑲塊結(jié)構(gòu)，以螺釘固定于下托芯本體。不僅增加了沖孔鑲塊的強(qiáng)度，也方便了后期模具的維修。托芯結(jié)構(gòu)如圖4所示。

由于該件自身起伏較大，加上上、下翻邊行程，造成模具高度相對(duì)較高。為了減少模具制造成本，上模氮?dú)飧撞捎玫撞堪惭b方式，盡可能降低模具的整體高度。下托芯與下模之間的導(dǎo)向除了八個(gè)導(dǎo)板及四個(gè)平衡塊之外，在四個(gè)角部位置增加四個(gè)導(dǎo)柱，導(dǎo)柱安裝于下模，導(dǎo)套安裝于托芯，進(jìn)一步保證沖孔精度，使側(cè)沖孔更加穩(wěn)定。

圖4 托芯結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場驗(yàn)證

現(xiàn)場調(diào)試初期實(shí)物產(chǎn)品出現(xiàn)兩處起皺、暗傷缺陷。經(jīng)過兩輪調(diào)試研配，制件實(shí)物效果良好，無外觀品質(zhì)缺陷，精度滿足裝車要求，且無生產(chǎn)性問題。最終的實(shí)物產(chǎn)品如圖5所示。

圖5 實(shí)物產(chǎn)品

結(jié)論

雙向翻邊側(cè)沖孔模具在汽車?yán)錄_壓模中的使用比較常見，其設(shè)計(jì)最重要的部分是工作行程的確定，合理的行程是整個(gè)制件精度達(dá)標(biāo)的保證。設(shè)計(jì)最后也要對(duì)各運(yùn)動(dòng)組件的行程及壓料力、翻邊力進(jìn)行核對(duì)。