車門內(nèi)板成形工藝及模具設(shè)計(jì)

汪 鑫，姜萬(wàn)琪，劉 焱，史凡生，劉 鄖，葉青松，阮光義

湖北齊星模具公司（湖北隨州 441300）

1 制件特點(diǎn)分析

圖1 車門內(nèi)板

圖1 所示車門內(nèi)板的外形尺寸較大且型面十分復(fù)雜，這使得在做工藝分析和模具設(shè)計(jì)時(shí)存在較多的難點(diǎn)。其外觀尺寸1,007×1,535mm 厚1.2mm，最深拉伸深度137mm，由于車門內(nèi)板深度較深且型面復(fù)雜，在拉伸時(shí)容易引起局部破裂、起皺等缺陷，因此選擇延展性較好的DC04材料。在制件頂上分布著大大小小的20多個(gè)垂直沖孔，兩側(cè)斜面還有不同的側(cè)沖孔，下邊斜面不但有側(cè)沖孔還需要向上翻10mm 的邊，工作內(nèi)容較多，需要合理安排工藝分多道工序完成。

2 工藝分析

對(duì)于車門內(nèi)板這種外形尺寸很大且型面復(fù)雜的制件，工藝上通常都會(huì)安排5 道工序，即：①拉伸；②二次拉伸；③修邊沖孔；④沖孔側(cè)沖孔；⑤側(cè)沖孔翻邊。但工序過(guò)多會(huì)影響制件制造精度，增加生產(chǎn)周期、提高模具制造成本及生產(chǎn)費(fèi)用，因此提出將④沖孔側(cè)沖孔與⑤側(cè)沖孔翻邊組合在同一序。提出下述工序：

OP10拉伸（DR）：車門內(nèi)板拉伸經(jīng)過(guò)工藝補(bǔ)充，由計(jì)算機(jī)分析拉伸毛料尺寸為1,736×1,260mm，CAE 分析成形未出現(xiàn)異常，拉伸可靠性高（見(jiàn)圖2）。

OP20二次拉伸+修邊（TR+RDRAW）：車門內(nèi)板的型面經(jīng)過(guò)上一序拉伸部分已經(jīng)成型，其下方及左右兩側(cè)部分的型面由二次拉伸完成。對(duì)車門內(nèi)板的上半部分進(jìn)行修邊，分離車窗及周圈的廢料（見(jiàn)圖3）。

OP30 修邊+沖孔（TR+PI）：車門內(nèi)板上半部分工藝已經(jīng)完成，對(duì)剩下的部分進(jìn)行分離工序；因制件上沖孔較多，為了保證凸模及固定座不產(chǎn)生干涉問(wèn)題，將部分沖孔留給后續(xù)完成（見(jiàn)圖4）。

OP40翻孔+側(cè)翻邊+沖孔+側(cè)沖孔（BUR+CFL+PI+CPI）：車門內(nèi)板剩余的部分一次完成，由于側(cè)翻邊與側(cè)沖孔在同一側(cè)，在布置斜楔時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉的問(wèn)題，因此對(duì)斜楔進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。將側(cè)翻邊斜楔上的中滑塊進(jìn)行挖空處理，使其能夠穿過(guò)側(cè)沖孔斜楔安裝平臺(tái)成功安裝，并且保證運(yùn)動(dòng)時(shí)二者互不干涉，能夠成功完成作業(yè)（見(jiàn)圖5）。

圖2 OP10 拉伸

圖3 OP20 拉伸+修邊

圖4 OP30 修邊+沖孔

圖5 OP40 翻孔+側(cè)翻邊+沖孔+側(cè)沖孔

其中OP40 中的側(cè)沖孔和側(cè)翻邊（見(jiàn)圖6）是為了實(shí)現(xiàn)車門內(nèi)板的工藝合并而產(chǎn)生的模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)，下面主要介紹一下該工序的模具結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程。

圖6 側(cè)沖孔+側(cè)翻邊工藝圖

3 側(cè)沖孔和側(cè)翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及要點(diǎn)

模具結(jié)構(gòu)如圖7、圖8 所示：上模座4 上方中間懸掛壓料芯18、上模座4與壓料芯18 安裝有彈簧20、凸模固定座9 和凸模1，壓料芯18 周圍安裝吊裝斜楔中滑塊2、吊裝斜楔滑塊安裝座3 和正裝斜楔驅(qū)動(dòng)器19。吊裝斜楔中滑塊2 上安裝有側(cè)沖孔凸模1、凸模固定座9 和聚氨酯卸料組件。下模座6 上安裝沖套14、正裝斜楔中滑塊13、正裝斜楔滑塊安裝座11和吊裝斜楔驅(qū)動(dòng)器7。側(cè)沖孔斜楔的中滑塊2上安裝凸模固定座9、凸模1、側(cè)壓板15。凸模固定座9 和側(cè)壓板之間安裝彈簧20用來(lái)提供壓料力。側(cè)翻邊斜楔上安裝有側(cè)翻邊刀塊8。

圖7 上模座與下模座的平面圖

圖8 模具側(cè)沖孔側(cè)翻邊截面圖

由于側(cè)沖孔和側(cè)翻邊在同一側(cè)，會(huì)產(chǎn)生斜楔的干涉，因此在一般工藝設(shè)計(jì)里常常由兩道工序分別完成。為實(shí)現(xiàn)側(cè)沖孔和側(cè)翻邊同時(shí)完成的工藝設(shè)計(jì)，在此對(duì)斜楔進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮到側(cè)沖孔在側(cè)翻邊上方，側(cè)沖孔斜楔使用吊裝斜楔，側(cè)翻邊斜楔使用正裝斜楔避開(kāi)其高度位置的干涉；確定了斜楔的安裝方式后，發(fā)現(xiàn)在安裝時(shí)，側(cè)沖孔斜楔的驅(qū)動(dòng)器安裝平臺(tái)會(huì)穿過(guò)側(cè)翻邊斜楔的中滑塊，因此，將側(cè)翻邊斜楔的中滑塊加長(zhǎng)，同時(shí)挖空其與安裝平臺(tái)的干涉部分，給側(cè)沖孔斜楔的安裝平臺(tái)留足夠的位置，使得模具安裝時(shí)斜楔與安裝平臺(tái)之間互相不干涉。模具工作時(shí)中滑塊在驅(qū)動(dòng)器或復(fù)位彈簧的作用下向前或向后移動(dòng)，將中滑塊挖空部位的前后方向避空來(lái)保證在模具工作時(shí)側(cè)翻邊斜楔不會(huì)與側(cè)沖孔斜楔安裝平臺(tái)產(chǎn)生干涉。由于側(cè)翻邊斜楔中滑塊被挖空，在保證不干涉的前提下對(duì)側(cè)翻邊斜楔中滑塊進(jìn)行了加厚并輔以加強(qiáng)筋來(lái)提高強(qiáng)度。因?yàn)閭?cè)沖孔斜楔較小而側(cè)翻邊斜楔較大，側(cè)沖孔機(jī)構(gòu)的安裝平臺(tái)固定在下模座上，這種改良設(shè)計(jì)在給側(cè)沖孔留出足夠空間的同時(shí)又能方便側(cè)翻邊機(jī)構(gòu)的安裝，如圖8、圖9所示。

4 模具工作過(guò)程

模具工作過(guò)程如圖10所示，模具打開(kāi)時(shí)放入上一工序的制件，機(jī)床上工作平臺(tái)帶動(dòng)上模部分下行，下行至140mm時(shí)，上模座導(dǎo)向腿的導(dǎo)滑面與下模座上安裝的導(dǎo)板接觸，開(kāi)始粗略導(dǎo)向；繼續(xù)下行至100mm 時(shí)導(dǎo)柱與導(dǎo)套接觸，此時(shí)候模具開(kāi)始精確導(dǎo)向。下行至38.5mm時(shí)，側(cè)沖孔斜楔的滑塊與驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始接觸進(jìn)行斜向下50°導(dǎo)向工作，下行至35mm 時(shí)壓料板開(kāi)始?jí)毫希^續(xù)下行至20mm時(shí)側(cè)翻邊斜楔開(kāi)始工作；下行至10mm時(shí)，側(cè)翻邊斜楔上的翻邊刀塊開(kāi)始側(cè)翻邊；當(dāng)下行至5.6mm時(shí)，側(cè)沖孔斜楔上的凸模開(kāi)始沖孔。下行至0mm時(shí)上模座與限位器接觸，至此本工序所有工作已經(jīng)完成。模具打開(kāi)取出制件，然后往復(fù)循環(huán)。

圖9 側(cè)翻邊斜鍥與側(cè)沖孔斜楔

圖10 斜楔行程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

為了優(yōu)化車門內(nèi)板生產(chǎn)工藝，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生了斜楔干涉問(wèn)題，通過(guò)對(duì)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，解決了側(cè)沖孔和側(cè)翻邊同側(cè)同時(shí)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的干涉問(wèn)題，節(jié)省了在模具開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造等過(guò)程中產(chǎn)生的大量成本費(fèi)用。車門內(nèi)板的整副模具在本公司已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收并投入批量生產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)的制件已達(dá)到預(yù)期要求。通過(guò)工藝和模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)優(yōu)化，對(duì)車門內(nèi)板的生產(chǎn)是一個(gè)質(zhì)的提升，其設(shè)計(jì)思路可為同類制件的成形工藝和模具設(shè)計(jì)提供參考。