具有延時(shí)功能的成形類模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/潘園·東風(fēng)（武漢）實(shí)業(yè)有限公司

具有延時(shí)功能的成形類模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/潘園·東風(fēng)（武漢）實(shí)業(yè)有限公司

潘園，工程師，主要從事沖壓工藝、沖壓模具及技術(shù)管理工作。

在成形類模具中，如果制件成形呈“Z”字形，一般模具設(shè)計(jì)采取上下模雙活的結(jié)構(gòu)。即下模一個(gè)翻邊凹模，一個(gè)頂出器，上模一個(gè)翻邊凸模，一個(gè)壓料芯。下模的頂出器和上模的壓料芯均有一個(gè)活動(dòng)行程。行程的高度取決于制件的成形高度。采取這種成形結(jié)構(gòu)可以讓制件完全壓料，充分成形。制件成形之后可以獲得良好的成形效果。但是采取這種成形結(jié)構(gòu)有一個(gè)弊端就是：當(dāng)成形結(jié)束后，上模的翻邊凸模離開制件而壓料板還在壓料的時(shí)候，下模的頂出器已經(jīng)開始運(yùn)動(dòng)，成形過程如圖1所示。

當(dāng)成形結(jié)束后翻邊凸模退回時(shí)，上模的壓料板還在壓緊制件，所以下模的頂出器會(huì)將制件頂變形，導(dǎo)致制件尺寸不良，影響生產(chǎn)。如何解決翻邊制件變形的問題成為當(dāng)務(wù)之急。本文介紹一套具有延時(shí)功能的成形類模具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)獨(dú)特、簡單，操作方便，在生產(chǎn)中取得了很好的效果。

圖1 零件成形過程

制件介紹

該零件(圖2)是汽車底盤上安裝的下底板橫梁支架，材料為DC04，厚度為1.0mm,同時(shí)該零件為多個(gè)車型共用件，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)15萬件。

圖2 下底板橫梁支架制件圖

工藝分析

此零件是彎曲成形件，沖壓工藝有兩種方案：

⑴沖壓工序按照拉延→修邊沖孔→翻邊整形→沖孔側(cè)沖孔，工序圖如圖3所示。

圖3 沖壓工藝方案一

⑵沖壓工序按照成形→修邊沖孔→翻邊整形→沖孔側(cè)沖孔，工序圖如圖4所示。

方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一采用拉延成形，方案二采用的是翻邊成形。拉延成形可以讓板料充分成形，成形效果較好，但是拉伸完后廢料較多，零件材料利用率不高。以下底板橫梁支架為例，方案一的毛坯板料大小為965mm×500mm，材料利用率為69.3%。方案二的毛坯板料大小為854mm×463mm，材料利用率為89.5%。兩者的材料利用率相差20.2%。按照方案二采取翻邊成形可以有效控制零件拐角處的起皺問題，同時(shí)產(chǎn)生的廢料較少，材料利用率高。綜合考量我們選擇方案二做為最終沖壓工藝。

圖4 沖壓工藝方案二

模具結(jié)構(gòu)

當(dāng)零件成形采取翻邊成形時(shí)，如圖5所示，零件成形呈典型的“Z”字形。如何解決零件成形被頂變形的問題呢，下面我們介紹一種模內(nèi)放置的延遲機(jī)構(gòu)，可有效解決此類問題。

根據(jù)模具裝配圖（圖6），模具上下模分別由上模座、翻邊凸模、壓料芯、翻邊凹模、頂出器、延遲機(jī)構(gòu)、下模座等組成。翻邊凸模固定在上模座上面，翻邊凸模的另一側(cè)是壓料芯，壓料芯的行程由第一氣缸控制。氮?dú)飧?通過缸體安裝板固定在上模座上面。上?；瑝K的行程由氮?dú)飧讈砜刂疲倪\(yùn)動(dòng)行程跟壓料芯的運(yùn)動(dòng)行程保持一致。下模由翻邊凹模和頂出器組成。頂出器延遲機(jī)構(gòu)就安裝在頂出器本體上面，頂出器的活動(dòng)行程由氮?dú)飧?來控制，行程大小根據(jù)制件翻邊成形高度來確定。延遲塊、旋轉(zhuǎn)軸、彈簧2和復(fù)位頂桿均安裝在下模頂出器上面。頂桿跟彈簧1安裝在下模座上面，同時(shí)頂桿通過頂出器上面的過孔與延遲塊接觸。

圖5 零件成形圖

圖6 模具裝配圖

當(dāng)模具處于開模狀態(tài)時(shí)，如圖7a所示：上模的壓料芯跟上?；瑝K處于打開非受力狀態(tài)。下模的頂出器也一樣處于打開非受力狀態(tài)。復(fù)位頂桿在彈簧2的作用下推動(dòng)延遲塊繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至圖7a所示位置。

當(dāng)上下模逐漸閉合時(shí)，頂出器在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，延遲塊逐漸受到來自頂桿下面的彈簧壓力，因彈簧1壓縮產(chǎn)生的力大于彈簧2產(chǎn)生的力，延遲塊在頂桿的作用下繞軸旋轉(zhuǎn)至圖7b所示位置。最終下模頂出器、上模壓料芯及上模滑塊走完全部行程，模具完全閉合。安裝在上?；瑝K上面的接觸塊與延遲塊完全接觸，成形過程結(jié)束。

圖7 模具工作狀態(tài)

零件成形結(jié)束后，上下模逐漸打開。翻邊凸模離開制件向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)候上模接觸塊在氮?dú)飧?的作用下繼續(xù)壓住延遲塊阻止頂出器向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到延遲的目的。當(dāng)?shù)獨(dú)飧?完全回程時(shí)，作用于壓料芯上面的氮?dú)飧滓餐瑫r(shí)完成回程。壓料芯離開翻邊凹模，接觸塊也同時(shí)離開延遲塊，頂出器解除壓力開始向上運(yùn)動(dòng)。制件在頂出器的作用下完成脫料，取出制件，整個(gè)過程結(jié)束。

結(jié)束語

通過在模具中使用這種延遲機(jī)構(gòu)，防止翻邊凸模開模后，頂出器先于壓料芯向上運(yùn)動(dòng)將零件頂變形，保證了零件成形效果，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，而且解決了壓料芯受力不均衡導(dǎo)致模具局部受壓偏載的問題。該模具已經(jīng)連續(xù)使用了兩年，實(shí)際生產(chǎn)了30多萬件，取得了良好的效果。