模具設計論文

　　沖壓工藝及模具設計論文
　　
　　1、工藝分析
　　
　　拉延工序一般是汽車覆蓋件成形的第一步，它直接影響覆蓋件的表面質量。模具開發(fā)的技術工作包括工藝設計和模具設計，拉延工藝設計是工藝設計中最重要的一步。拉延工藝設計主要考慮成形可靠性，包括拉延方向、壓料面的設計、工藝面補充、拉延筋設計等，由于工序是相互關聯(lián)的，拉延工藝設計也要考慮到后工序如何修邊、翻邊等，修邊角度是否滿足條件，廢料滑出是否順暢；翻邊質量能否得到保證，是否需要設置翻邊頂料器，零件定位、送料、出料、頂出是否合理，等等。
　　
　　2、工藝設計
　　
　　2.1拉延工藝面設計左右件通常是要合并沖壓生產，成形后分離。但就側圍加強板單件來說，外周修邊線極不規(guī)則，修邊處修邊角度差異太大，如強行合并生產反而會浪費材料，因此本件在做工藝補充時不采用合并生產的方案，而是單獨做出工藝數模。但可以把左右件相同的工序放在一副模具上，即采用一模兩腔的結構。接著進行拉延工藝面設計，原則上要保證材料充分變形、均勻流動。首先在AutoForm軟件中定制沖壓方向，要按照以下原則：（1）沖壓的工作內容不能有負角且定位可靠，（2）拉延各處拉延深度應盡量小，（3）各處進料速度盡量均勻。經過沖壓方向的優(yōu)化，得到了圖2a所示的拉延沖壓方向，零件按主視圖放置，圖2b為相應的零件俯視圖。接著進行壓料面的設計。壓料面的形狀宜光滑平整，與零件有一定的相似度，各部分的進料阻力應相差不大，保證零件可靠定位、成形。圖3a為左右件拉延工藝面主視圖，圖3b為拉延工藝面俯視圖，壓料面的形狀保證各處拉延深度差異不大，有利于毛料向凹模腔內流動[2].然后進行工藝補充設計，將側圍加強板上的窗口、孔洞填平，開口部分連接成封閉形狀，圖2a中E處無法直接垂直修邊，需將該處在拉延工序做成近似平坦曲面，在修邊工序后再向上翻邊，圖3a中E處為該處拉延工藝面造型。最后將壓料面與零件上工藝補充部分連接，作出有一定拔模角的墻面，并以圓角過渡，在壓料面上做出拉延筋、到底標記，根據AutoForm軟件反復優(yōu)化，結果得到毛料尺寸為矩形690mm×560mm.拉延筋起到防止零件起皺、調節(jié)進料阻力的作用，在分模線外側全周設置拉延筋，拉延筋與進料方向垂直，其形狀為通用的圓筋，如圖3所示。為了節(jié)省材料、保證產品質量，應用CAE軟件對工藝補充、壓料面、壓料力等進行調整、優(yōu)化。2.2沖壓工序安排本零件拉延用的毛料為矩形，可以在剪床上得到，未用到模具，拉延為本零件的第一道工序。拉延之后的修邊需要分兩工序完成，原因是各處修邊角度太大，需要調整沖壓角度下分兩次進行修邊才能保證修邊角度不大于20度，否則會產生嚴重的修邊毛刺，造成模具部件強度薄弱。在修邊沖孔后還有翻邊、翻孔工作。另外，零件有4處孔在斜面上，需要采取側沖孔，用到斜楔結構，需要較大的布置空間。綜上所述，本零件外形復雜，共用到5道工序：第一工序（OP10）拉延，第二工序（OP20）修邊沖孔，第三工序（OP30）修邊、側沖孔，第四工序（OP40）翻邊、翻孔，第五工序（OP50）沖孔、側沖孔。
　　
　　3、各工序模具結構
　　
　　傳統(tǒng)的二維技術不能滿足企業(yè)對模具開發(fā)的周期、質量要求，三維模具設計能直觀反映設計的真實狀態(tài)，使加工者準確地理 解設計者的真正設計意圖，方便員工識圖及加工。三維實體設計通過運動模擬和干涉檢查等分析手段，提前發(fā)現問題，指導生產，使模具設計更快捷、方便、合理、科學 .本零件各工序模具結構設計采用UG軟件進行三維建模，以下依次介紹這五工序的模具結構。圖4為OP10拉延模下模三維模具結構，采用單動拉延結構。上模即凹模固定在壓力機滑塊，下模主要包括凸模和壓力圈。壓力圈由頂桿頂起，并和頂桿墊塊支撐，凸模固定在下工作臺上。壓力機滑塊下行，凹模將拉延毛坯壓緊在壓邊圈上，以定位器進行外周定位，壓邊圈上的平衡塊與凹模支撐，直到下死點，將拉延毛坯拉成凸模的形狀，頂桿施加的壓緊力在拉延過程中保持不變。工作完畢，壓邊圈上行，壓邊圈上的彈頂銷將拉延件頂出。工作時壓邊圈與凸模以導板來導向，在壓邊圈的外周設置安全防護板。圖5為OP20修邊沖孔模下模三維模具結構，由于不是全周修邊，會產生較大的側向力，在上下模之間設置了反側導板進行無間隙導向，抵消側向力。本模具左右各設有一處廢料刀，凹模鑲塊采用分塊式，凸模采用整體式，材料均為ICD5（空冷鋼），刃口部分火焰處理HRC56——60.上下模以導板+導柱形式進行導向。以拉延件外形進行定位，工作時壓料板上以紅色中型彈簧壓緊料，修邊沖孔完成氣缸頂起修邊件，修邊廢料從滑道滑出工作臺，沖孔廢料落入廢料盒收集起來。圖6為OP30修邊、側沖孔模下模三維模具結構，與前一工序相似，不是封閉修邊，且各有一處側沖孔，故在上下模之間設置了反側導板進行導向。本模具左右各設有一處廢料刀，凹模鑲塊采用分塊式，凸模采用整體式，材料也為ICD5（空冷鋼）。上下模以導板+導柱形式進行導向。以修邊件外形、定位器共同進行定位，工作時壓料板上以彈簧壓緊料，先壓料，再修邊、側沖孔。廢料排出形式同前一工序。圖7為OP40翻邊、翻孔模下模三維模具結構，由于是向上翻邊、翻邊，下模設置凹模和壓料板，上模設有凸模。翻邊凸模、凹模材料均為為MoCr鑄鐵，需對整形圓角進行火焰處理。壓料板材料為HT300,裝在下模座上，下模座上安裝紅色矩形彈簧頂起壓料板，壓料板以導板與下模座導向，以等高套筒限位。成形時工序件放于壓料板上，凸模下行，先壓料再翻邊、翻孔，到底時下模座上限位塊與壓料板接觸鐓底；工作完畢，壓料板把零件頂起來。圖8為最后一道工序即OP50沖孔、側沖孔模下模三維模具結構，側沖孔機構采用標準外購斜楔，由于側沖孔時有一定側向力，上下模以導板+導柱形式進行導向。沖孔凸模采用標準外購凸模，沖孔凹模盡量采用鑲套結構，方便維修和更換，也以標準件形式外購。沖孔廢料以廢料盒收集。上模設有壓料板，以矩形彈簧壓料，保證先壓料，再沖孔、側沖孔，確保沖孔質量。
　　
　　4、結束語
　　
　　本文對側圍加強板進行了沖壓工藝分析，制定了合理的工藝方案。按照產品特點進行工藝補充，設計出了拉延工藝面；明確了五個工序的工作內容，構建了三維模具結構圖，為相關模具設計與制造提供了科學的分析。以傳統(tǒng)的設計經驗為基礎，結合了計算機 輔助設計軟件UG,設計了側圍加強板的拉延模、修邊沖孔模等五副模具。經過模具調試和批量生產證明，模具結構合理，不僅符合沖壓生產需求，保證了精度要求，產品質量穩(wěn)定可靠，而且縮短了生產周期，降低了生產成本。
　　
　　作者：劉馳 單位：柳州職業(yè)技術學院機電工 程系

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