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某汽车车身B柱零件,整形翻边复合模设计要点详

时间:2019-09-10

目前许多汽车厂家在保证车身零部件精度和造型的同时,要求降低汽车的制造成本,将多个零件组合在1副模具上生产,制造模具零件的坯料采用废料,已经从减少成形工序,减少机床的使用次数以及提高材料利用率等方面进行了试验。

目前汽车B柱零件的成形也在尝试着从以前的4个工序减少到3个工序甚至2个工序,可以大大降低模具的成本和减少机床使用数量。但与此同时,模具结构更复杂,精度要求更高。通过对汽车车身B柱零件的工艺分析及模具结构进行研究,将以前需要2个工序才能完成的整形和翻边整合到1个工序中,即将2副模具变为1副模具,实现了减少零件冲压工序,为汽车制造节约了成本,提高了生产效率。

零件工艺分析

某汽车车身B柱类零件如图1所示,零件结构复杂,根据客户需求需采用某车身零件落料模上的废料制造此零件的拉深坯料。同时要求多个零件同时在1副模具上进行生产。因此工艺排样上的难度增大,模具结构的难度也相应增大。

 

通过零件A-A断面处分析(见图1),此处形状有2个台阶面,且零件受坯料外形限制和零件自身形状的约束,此处形状拉深不能一次成形,需要先拉深,再修边,再整形出台阶面,最后翻出侧壁面,共需4个工序,但由于客户机床数量的限制,只能由3个工序完成,零件在工艺排样和模具结构设计上需要经过认真分析和巧妙构思。

零件成形工序制定

经多次对拉深和拉深后工序的工件形状进行补充和分析,并对后工序的整形翻边分析后,最终确定了以下3个工序进行模具设计。工艺方案OP10拉深如图2所示,采用异形料片进行冲压成形出。

OP20修边冲孔如图3所示。在第2工序中将拉深工序件未成形到位的边缘料先裁剪掉,以满足后工序整形翻边的需要,同时保留一部分边缘未裁剪,其原因在于该工序模具是由多个零件组合,便于模具压料器有足够的强度以满足模具使用寿命要求。

 

OP30修边冲孔翻边如图4所示。通过在第3工序上对拉深坯料形状未成形到位进行整形和翻边。对第2工序未裁剪掉的边缘料进行裁剪从而冲压出最终零件,如图4所示。

 

从整形、翻边和修边工序进行分析,需先整形再翻边最后修边,如图5所示,要实现先整形后翻边,需要在本工序设计2个压料器对拉深坯料分别进行整形和翻边,以达到零件最终成形形状,同时需使2个压料器有先后运动关系才能满足零件形状尺寸和精度。

必须精确计算2个压料器所需的力,在有限的空间里设计2个压料器就成为OP30模具结构的关键技术。而整副模具的难点也在OP30的2个压料器的力的计算和模具结构设计。需要重点从OP30的力的计算和模具结构的布局来研究。

力的计算

OP30工序所需冲压力,根据图4中的修边线、整形分模线、翻边分模线长,并根据企业标准所推导的公式,所需力计算如下:
轮廓线长:修边线=720mm,整形线=430mm,翻边线=120mm。料厚t=0.65mm。

切边所需冲裁力:P1=l×t×ä=16380kN。

整形力:P2=l×t×ä×0.5=4892kN。

整形压料器所需压料力:F1=4892×0.2=980kN。

翻边力:P3=l×t×ä×0.5=1365kN。

翻边压料器所需压料力:F2=1365×0.2=273kN。

OP30模具结构分析

 

图6 模具结构简图

1.上模板 2.氮气弹簧 3.压料器 4.修边刀块 5.凸模 6.氮气弹簧 7.整形压料器 8.翻边刀块

模具结构简图如图6所示,凸模形状按零件形状设计,而压料器在工作中主要满足压料功能,其中整形压料器在工作中既要满足压料功能,还要有整形镶块的功能,因此氮气弹簧需提供的力为整形力与翻边压料器所需压料力之和。

OP30模具工作原理

 

 

图7 模具开始运动

 

 

图8 整形压料器开始接触

在图7中上模从开模状态下行,压机滑块下压,压料器首先接触板料,行程为ST=70mm,当压料器压力足够时,图8中整形压料器开始接触坯料并开始整形。

 

 

图9 整形压料器整形完毕

 

 

图10 镶件翻边完毕

当压料器行程到达最后25mm时,如图9所示,整形压料器已完成整形,上模翻边镶件接触坯料开始翻边,在图10中模具到达下死点时,镶件翻边完成,切边镶件完成裁剪,整个冲压过程完成。