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汽车后围左右连接板成形工艺及模具设计

来源:模具设计 时间:2024/1/12
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1后围左/右连接板的结构特点图1所示为某车型后围左/右连接板,材质为GCC,属于中低强度的冷轧板,料厚为1.2mm。零件结构特点:①具有上、下2个方向的法兰结构;②下法兰为内凹翻边且边缘为锯齿形状;③下法兰的2个凸台下缘、法兰边与冲压方向成负角。2后围左/右连接板成形工艺分析后围左/右连接板形状类似于V形,一般采用拉深成形容易控制成形零件的表面质量,工艺方案:拉深→修边冲孔→冲孔剖切侧修边侧冲孔→翻边整形→冲孔侧修边侧冲孔。板件在凸模与凹模接触前,压边圈和凹模将外缘材料锁紧。板件成形过程中压边圈控制了材料的流入速度,减少了起皱的情况。但拉深工序需要成形较多外部型面,废料区域多,导致材料利用率低。为了提高材料利用率且保证成形零件的表面质量,将工艺方案调整为:落料冲孔→翻边成形→冲孔剖切侧冲孔→整形→冲孔侧修边侧冲孔。采用翻边成形工序的缺点如图2所示,下法兰内凹翻边造型起伏大,表面质量较难控制。为了保证成形零件的表面质量,验证翻边成形工序的可行性,需要进一步分析成形过程,制定有效的成形优化方案。CAE成形过程分析按照常规翻边成形方案设定工具体,成形部件可分为上模镶件、压料器、下模镶件、托料器。通过观察零件形状与结构,需要先成形中部大面的形状并压紧后再进行向下翻边成形,下翻边完全成形后再进行上翻边。如图所示,经CAE分析发现在翻边成形工序中由于零件下法兰边翻边面长,上模镶件下翻边到底前0mm材料流入速度加快,在有凸台下缘等特征的位置出现鼓包。随着工具体进一步翻边到位,有鼓包位置的板料受挤压后产生起皱。通过以上CAE分析结果,一般成形过程难以控制材料的流入,容易出现起皱,下法兰边的表面质量不稳定。为减少和消除下法兰面的起皱,保证翻边面的平整,增加新工具体——外托料器,在下部的法兰处采用托料翻边工艺,上模镶件向下翻边工作过程中与外托料器共同作用,压紧料片。如图4所示,成形过程中板料受约束不会提前流入,能有效消除起皱的情况。4模具工作过程模具结构如图5所示,采用上下翻边成形的模具结构。在成形过程中,通过安装在托料器5上的外托料器4先与上模镶件2接触并压住零件的下法兰处翻边面,翻边面因受到压料力而控制了材料的流入。模具零件工作到底时,零件最终成形,翻边面的成形质量得以控制。模具工作过程:模具工作初始状态时,机床顶杆顶起,坯料放置在托件器5上,外托料器4位于初始位置与坯料接触;工作中,上模向下移动,压料器9先与坯料接触并压紧,在压料面区域成形;压料器9运动到底后,零件中间部分型面成形到位;随着上模向下移动,上模镶件2与外托料器4接触,压紧坯料;上模持续向下移动,外托料器4上的坯料逐渐与托料器5的翻边凸模面接触,开始成形零件的下法兰;随着外托料器4运动到底,下法兰处翻边板料全部流入托料器5的翻边凸模面,下翻边成形到位;上模持续向下移动,机床顶杆受上模挤压,托料器5向下运动,剩余未成形的坯料型面与下模镶件14接触,开始向上翻边;随着上模接触到限位器10,托料器5也运动到位,模具工作到底,零件所有型面成形完成;上模回退,取出零件,一个工作流程结束。为了保证运动过程中各运动部件的顺序,先向下翻边再向上翻边,必须要求机床顶杆1的顶出力大于上氮气弹簧8的力,上氮气弹簧8的力大于下氮气弹簧15的力。5模具设计要点

5.1上模结构

如图6所示,上模主要由上模座1、上模镶件2、压料器9组成。上模镶件2安装固定在上模座1,压料器9位于上模座1的腔体内,压力源由上氮气弹簧8提供,上模镶件行程为10mm,需大于托料器5与外托料器4的行程总合,才能实现先压料再翻边。

5.2下模结构

如图7所示,下模主要由下模座11、下模镶件14、托料器5、外托料器4组成。下模镶件14安装固定在下模座11,托料器5位于下模座14的腔体内,压力源由机床顶杆1提供,下模镶件行程为55mm,由机床控制。外托料器4位于托料器5腔体内,压力源由下氮气弹簧15提供,行程为mm。外托料器4设有2处调压台,下法兰面翻边工作时与上模座1的调压垫接触,保证压料力的平衡,方便现场人员调试,有助于提升零件最终成形的表面质量。

▍原文作者:唐贵荣

▍作者单位:厦门金龙汽车车身有限公司

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