上下双压边圈在拉伸模中的应用.pdf

冲模技术 上下双压边圈在拉伸模中的应用+ 王俊杰，孟凡林，张华，陶志民 山东南山铝业股份有限公司( 山东龙口2 6 5 7 1 3 ) 【摘要】在进行大型汽车覆盖件的冲压工艺设计时，通常冲压工艺设计的拉伸工艺方案是 把压料面选取在制件的一侧，模具结构采用单压边圈的形式。对于一些特殊形状的制件， 如果把压料面选取在制件的中部位置，采用上、下双压边圈的模具结构，能够有效的降低 拉伸深度、更有利于制件的成形、并且能够有效提高材料的利用率。 关键词：汽车覆盖件；拉伸模；压边圈；冲压工艺 中图分类号：T G 3 8 5 2文献标识码：B T h e A p p l i c a t i o no fU p p e r & L o w e rB l a n kH o l d e ri nD r a w i n gD i e 【A b s t r a c t 】I nt h es t a m p i n gp r o c e s sd e s i g no fl a r g ea u t o m o b i l ep a n e l ，t h ed r a w i n ga d d e n d u mo f s t a m p i n gp r o c e s sd e s i g ni st os e l e c tt h eb i n e rs u r f a c eo no n es i d e o ft h ep r o d u c t ，a n dt h ed i e s t r u c t u r ei si nt h ef o r mo fs i n g l eb i n d e r F o rs o m ep r o d u c t sw i t hs p e c i a ls h a p e s ，i ft h eb i n d e r s u r f a c ei ss e l e c t e da tt h em i d d l ep o s i t i o no ft h ep r o d u c ta n dt h ed i es t r u c t u r eu s et h eu p p e ra n d l o w e rb i n d e ri sa d o p t e d ，t h ed r a w i n gd e p t hc a nb ee f f e c t i v e l yr e d u c e d ，t h ef o r m i n gf e a s i b i l i t yo f t h ep r o d u c ti sm o r ef a v o r a b l e ，a n dt h em a t e r i a lu t i l i z a t i o nc a nb ee f f e c t i v e l yi m p r o v e d K e y w o r d s ：a u t o m o b i l ep a n e l ；d r a w i n gd i e ；b l a n kh o l d e r ；s t a m p i n gp r o c e s s 1引言 拉伸模是保证把板料冲制成合格覆盖件主要装 备，其作用是将平板状板料经过拉伸工序使之成形为 立体的形状工件。通常所使用的拉伸模分为单动拉 伸模和双动拉伸模两种，不管是单动还是双动拉伸 模，模具结构一般都只设计一个压边圈。当然，模具 设计采用什么结构也不是设计者完全说了算，这要根 据冲压工艺的工艺方案来决定选用什么样的模具结 构。冲压工艺设计的好坏直接影响着冲压件质量的 好坏，甚至决定了冲压结果的成功与否，冲压件的形 状对冲压工艺方案和冲压件的质量有着直接的影 响。在进行大型汽车覆盖件的冲压工艺设计时，常规 的冲压工艺设计是把压料面位置选取在整个制件的 某一侧( 沿冲压方向的上侧或下侧) ，这样设计的好处 就是在拉伸过程中，首先凹模与压边圈闭合控制住板 料，然后再靠凸模和凹模的形状进行成形，这是设计 术国家重点研发计划项目( 2 0 1 6 Y F B 0 3 0 0 8 0 5 ) 。 者一贯所采用的冲压工艺方式。对于一些特殊形状 的制件，如果在设计冲压工艺方案时把压料面选取在 制件的中部位置，那么可能就会遭到很多人的否定， 认为这样的冲压工艺方案无法在型面部分接触板料 之前把板料控制住，容易使板料产生窜动或褶皱。按 照传统的思维方式选用单压边圈的拉伸模结构确实 存在以上问题，如果在模具结构上进行一下改进，采 用上、下双压边圈的模具结构，那么上述问题就可以 迎刃而解。下面借助某合资品牌汽车的前地板进行 近一步的详细分析。 2 上、下双压边圈冲压工艺方案的益处 图1 所示是某汽车前地板制件的侧视图，图1 中 所绘的两条直线称作第一压料面和第二压料面。常 规的冲压工艺设计方法通常会选取第一压料面作为 拉伸模的压料面，第一压料面在整个制件的下侧，这 种压料面能够保证上模与压边圈闭合时除了上模的 压料面区域其它部位都不会触碰到板料，这个原理大 模具制造) 2 0 1 8 年第6 期 3 3 万方数据 冲模技术 家都很清楚。但是，本文要介绍的新的冲压工艺方法 是选择第二压料面作为拉伸模的压料面。第二压料 面处于制件的中部，压料面的上、下侧都有制件的型 面。按照通常的单压边圈模具结构设计方法，在上模 向下运动与压边圈闭合的过程中，上模压料面与压边 圈还没有闭合控制住板料，上模的型面部分就已经开 始触碰板料，造成板料位置窜动，甚至造成板料在压 边圈的内部非型面区域出现褶皱或折痕的情况，这会 对冲压件的质量造成不利影响。如果模具结构设计 成上、下双压边圈的结构就可以有效避免此类问题的 发生。 那么采用上、下双压边圈模具结构的冲压工艺到 底有那些益处，下面根据附图逐一说明。从图1 所示 不难看出：采用第二压料面作为拉伸模的压料面可 以有效的降低拉伸深度；拉伸深度降低后拉伸工艺 补充区域侧壁的高度得到有效降低，可以有效提高材 料利用率；拉伸深度降低后可以有效提高制件的成 形性，降低拉伸过程中开裂的风险。尤其对于铝合金 汽车板拉伸成形来说更为有利，铝合金汽车板的成形 性本身就比钢板的性能差，材料的延伸率比较低，拉 伸过程中容易开裂，如果能够通过这种方式降低拉伸 深度，对于铝合金汽车板的拉伸也能起到更为积极的 作用。 如图2 所示是采用上、下双压边圈工艺方法设计 的工艺补充面的截面图。从图2 中可以直观的看到， 压料面比制件型面的最低点高出很多，如果按图一 中第一、第二压料面的距离进行对比，此方法可以有 效降低6 0 m m 的拉伸深度，几乎相当于降低了一个中 等深度拉伸件的拉伸深度。当然，采用上、下双压边 圈的冲压工艺方案，在压料面的位置选取上也不是 完全随意的，一般要根据制件的形状来决定；另外， 并不是所有制件都适合采用上、下双压边圈形式的 模具结构。 3 上、下双压边圈拉伸模结构的工作过程 上、下双压边圈结构的拉伸模工作原理也非常简 单。首先，上滑块带动模具上模部分上移，模具打开； 下压边圈被顶起，顶起的压料面高度超出凸模最高点 约l O m m ；上压边圈在重力和上压边圈压力源的作用 下打开，上压边圈的行程控制在上压边圈在完全打开 的情况下上压料面的高度低于上模型面最低点约 1 0 m m ；板料放到下压边圈上；上滑块带动上模部分向 下运动，此时就能够保证上、下压边圈的压料面先与 板料接触，把板料控制住；上模继续向下运动，上、下 压边圈保持不动( 下压边圈的顶出力要大于上压边圈 的重力与上压边圈顶出力的和) ，直到上模与上压边 圈闭合墩死；然后上模与上压边圈作为一个固定的整 体继续向下运动完成拉伸过程，从这一步的模具动作 与单压边圈的模具动作原理完全一样。如图3 所示为 上、下双压边罔结构拉伸模的工作过程图一 4 上、下双压边圈拉伸模的模具结构 图4 所示是上、下双压边圈模具结构图的向视图， 从图4 中可以清楚的看到模具结构包含上、下两个压 边圈。模具结构也简单易懂，容易绘制。其中下模部 分按照原来单压边圈的结构方式进行设计没有任何 3 4 模具制造) ) 2 0 1 8 年第6 期 万方数据 冲模技术 变化。上模部分类似于把单压边圈模具的下模部分 翻转1 8 0 。安装，也就是说上模和上压边圈的结构基本 上也是按照单压边圈的下模部分设计，但也有区别。 区别分别是：上压边圈要增加工作侧销和安全侧 销，因为上压边圈是吊在上模部分的，所以上压边圈 就像后续模具的上压料芯一样需要设计工作行程限 位和安全限位，图5 所示为带T 作侧销的上乐边圈结 构图；上压边圈的压力源可以采用氮气弹簧或上压 力机顶杆，但大多数压力机上模不带顶杆，所以为了 保证模具的通用性，建议大家使用氮气弹簧作为上压 边圈的压力源，需注意上压边圈的顶出力和上压边圈 重力之和要小于下模压边圈的顶出力，图6 所示为氮 气弹簧提供上压边圈顶出力的模具结构；上压边圈 与E 模之间必须设计墩死一 上模座 侧销 上压边罔 下压边圈 下模座 5 结论 总的来说，对于一些特殊形状的汽车覆盖件，在 进行冲压工艺设计和模具结构设计时改变一下思路， 尝试一些新的方法，更有利于对模具技术的推进。如 本文所列举的前地板制件的例子，采用上、下双压边 圈结构，能够有效降低拉伸深度、提高制件的可成形 性、提高冲压件质量、提高材料利用率。要想对冲压 工艺和模具结构进行创新，就需要技术人员具有丰富 的专业知识。冲压工艺设计人员需要对模具结构具 有相当的了解才能设计出上、下双压边圈结构的工艺 方案。并且在设计过程中，冲压工艺人员要与模具结 构设计人员多沟通，互相交流思想，才能有效的提高 上压边罔 氮气弹簧 上模座 下模座 图6 氮气弹簧提供上压边圈顶m 力的模具结构 工作效率，从而生产出更好的冲压模具。 参考文献 1 肖景容，姜奎华冲压工艺学 M 】北京：机械工业出版社， 2 0 0 8 2 】2平申，张憨汽车覆盖件模具设计与制造 M 北京：国防工 业出版社，1 9 9 8 3 王孝培冲压手册 M 】北京：机械工业出版社，2 0 0 5 第一作者简介：王俊杰，男，1 9 8 0 年生，从事工作： 汽车模具冲压工艺及模具设计，十年的外企工作经 验，两个月的国外学习培训经历。现主要针对铝合金 汽车板的冲压工艺和模具结构设计进行学习和研究。 ( 收稿日期：2 0 1 8 0 3 1 9 ) 模具制造 2 0 1 8 年第6 期 3 5 万方数据