劉致祥

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學院 湖北 武漢:430080)

1 燃油箱箍帶零件概述及特點

隨著轎車國產(chǎn)化開發(fā)力度的加大,各種轎車零部件在國內(nèi)的開發(fā)也上升到了一個新臺階,零部件開發(fā)產(chǎn)業(yè)擁有了更多發(fā)展壯大的機會,但同時也面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)。燃油箱箍帶產(chǎn)量大,質(zhì)量要求高。燃油箱箍帶屬于總裝線零件,其材料強度高,產(chǎn)品呈窄長的C形結(jié)構(gòu),開發(fā)難度大,進口成本高,因此國產(chǎn)化是十分必要的。

燃油箱箍帶材料為 H340LAD+Z,t=1.5mm的高強度鍍鋅板。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀為長條型大彎柔性件,彎曲大,最大彎曲(R角)半徑為70mm,如右圖1所示。因零件窄而長,彎曲半徑大,導致零件容易回彈變形,且無法整形矯正,大大增加了工藝及模具設計的難度。

圖1 箍帶形狀

2 燃油箱箍帶工藝分析及確定

2.1 工藝分析

燃油箱箍帶具體結(jié)構(gòu)如圖2所示,零件兩側(cè)均有翻邊,中間有一條加強筋和一個鼓包,鼓包上有一個長方孔,兩端頭各有一處凸包,凸包上各有一個圓孔。

圖2 箍帶結(jié)構(gòu)

根據(jù)燃油箱箍帶的零件結(jié)構(gòu),有以下兩種工藝方案:

方案一:落料,成形(加強筋和鼓包),翻邊沖長方孔,壓彎成形,沖孔共5道工序;

方案二:成形(加強筋和鼓包)修端頭,翻邊沖長方孔,壓彎成形,沖孔共4道工序。

2.2 工藝比較及確定

兩種工藝方案比較如下:

(1)方案一:落料(36mm+2×950mm)雖然可以保證零件尺寸精度,但由于有搭邊,材料浪費嚴重,按搭邊2mm計算,則零件的材料利用率為89.34%。

方案二:利用數(shù)控剪切后的條料直接生產(chǎn),可滿足精度要求。取消搭邊后材料利用率可達到94.29%,材料利用率提高4.95%。

(2)方案一:5道工序,需要5臺設備及5套模具,10名操作人員;

方案二:取消落料后只有4道工序,材料利用率增加,設備及人工成本均降低20%。

綜合考慮,采用方案二為最終工藝方案。

3 工藝優(yōu)化

3.1 單工序模

單工序模結(jié)構(gòu)比較簡單,便于維修和保養(yǎng),但存在以下缺點:

(1)零件細長,模具結(jié)構(gòu)窄長,難以保證模具強度;

(2)零件細長(展開尺寸為36mm×950mm),使用4臺大噸位沖壓設備,設備利用率低;大噸位沖壓設備臺面寬,模具窄,不方便取放零件;

(3)零件長而窄,不便于確定工位,壓彎成型后,回彈無法采用整形方式消除。同時又影響后工序沖孔,孔位偏移量大,達不到質(zhì)量要求。

3.2 多槽模工藝

將所有工序集中在一套模具上,模具結(jié)構(gòu)相較于單工序模有以下優(yōu)點:

(1)模具外形尺寸1210mm×1600/796(mm),將工藝成型過程不同工步集中在同一模具上,設備使用雙點400T,利用率提高了4倍,零件的送料方向也由原來的寬度方向更改為長度方向,方便取放料。具體模具結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 多槽模具結(jié)構(gòu)

(2)壓料鑲塊采用四個導向塊導向,避免了壓料鑲塊在運動過程不穩(wěn)定對零件質(zhì)量的影響,另外,鑲塊采用壓彎位置局部墩死,既可以將成形力集中到彎曲位置,又可以改變零件彎曲位置的應力分布,最大程度控制零件回彈。

(3)相比較于單工序4×2的人員配備,多槽模只需3人即可完成所有工序及包裝。大大降低人工成本。

(4)省去中轉(zhuǎn)費用:由于零件在一套模具上完成成品制造,既省去了中轉(zhuǎn)運輸費用、中轉(zhuǎn)包裝管理和中轉(zhuǎn)質(zhì)量控制管理,同時避免了在中轉(zhuǎn)過程中可能造成的零件變形等質(zhì)量問題。

4 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

該多槽模具第三工位為壓彎成形,采用氣墊壓料和退料,托桿生產(chǎn)時容易傾斜,其主要原因是:

(1)托桿位置不在設備壓力中心線周圍且非對稱布置,氣墊因偏載而傾斜,從而導致托桿發(fā)生傾斜。

(2)頂出器行程140mm,托桿高出工作臺面部分過高,導向不足而出現(xiàn)傾斜。

當托桿傾斜時,因窄長形的頂出器下方面積小,托桿接觸面小,托桿頂?shù)巾敵銎鬟吘?在模具工作時,托桿因受力不均變彎或者頂出器邊緣被頂裂。

為解決托桿傾斜的問題,采取以下措施:

(1)在模具上增加平衡托桿,保證氣墊平衡。平衡托桿結(jié)構(gòu)如圖4所示,托桿布置圖5所示。

(2)模具底板托桿孔增加鋼制鑲套,鑲套內(nèi)徑大于托桿直徑1mm,保證托桿導向,防止傾斜,鑲套結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖4 模具平衡托桿結(jié)構(gòu)

圖6 模具底板鑲套結(jié)構(gòu)

5 結(jié)論

圖5 平衡托桿布置

(1)通過工藝分析和比較,制定了適合燃油箱箍帶的多槽模工藝,比較于單工序模工藝,提高了設備利用率,降低人工成本和中轉(zhuǎn)費用等。

(2)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu),消除因托桿傾斜帶來的質(zhì)量風險。

(3)通過燃油箱箍帶的開發(fā),積攢了寶貴經(jīng)驗,并對窄長類零件工藝方案設計和多槽模工藝設計起到了推廣和借鑒作用。

[1] 王孝培.沖壓手冊(第2版).北京:機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 魏春雷.沖壓工藝與模具設計((第二版).北京:北京理工大學出版社,2008.

[3] 牟 林,胡建華.沖壓工藝與模具設計.北京:北京大學出版社.2006.