上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司 (201209) 葉燕 王勇 郭強(qiáng) 李躍民

汽車鋁板覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)研究

上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司 (201209) 葉燕 王勇 郭強(qiáng) 李躍民

鋁板比鋼板密度小，重量輕，鋁板零件通常用于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋等零件，利于吸能，提高碰撞安全性，并且具有一定的防腐蝕性能。但是鋁板成形性差、回彈量難以控制，相似零件的回彈量是鋼板的3倍，沖壓易產(chǎn)生碎屑，模具結(jié)構(gòu)比鋼板模具復(fù)雜。目前鋁板覆蓋件沖壓模具研發(fā)技術(shù)主要掌握在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)尚不具備完善的鋁板模具技術(shù)的開發(fā)能力。在鋁板模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，相關(guān)資料少，缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本文通過某項(xiàng)目鋁板發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板模具的研發(fā)實(shí)驗(yàn)，對(duì)鋁板模具做了總結(jié)歸納。

一、鋁板拉延模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.拉延模定位器的設(shè)置要求

由于鋁板沖壓生產(chǎn)是通過自動(dòng)化裝置將料片放在拉延的壓邊圈上，料片在投料過程中會(huì)發(fā)生竄動(dòng)，造成拉延生產(chǎn)不穩(wěn)定。解決這個(gè)問題，拉延壓邊圈需要設(shè)置板料定位器。定位器設(shè)置需保證板料定位穩(wěn)定，需要結(jié)合CAE仿真結(jié)果，避免在拉延收縮線凸出坯料線的區(qū)域設(shè)置，否則影響板料的拉延質(zhì)量。

另外，由于鋁板的成形性差，壓邊圈上的定位器安裝空開區(qū)域以及凹模的定位器避讓區(qū)域形成的板料不符形，會(huì)直接影響鋁板的拉延效果。因此定位器的設(shè)置有以下兩個(gè)要點(diǎn):

(1)CAE分析中零件容易起皺的區(qū)域不能設(shè)置定位器。

(2)定位器避讓區(qū)域不能破壞拉延筋。

在本文研究的鋁板發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板的定位器初始設(shè)置在如圖1所示的4個(gè)角部，在試驗(yàn)過程中拉延零件的這4個(gè)角部出現(xiàn)了起皺現(xiàn)象，此處定位器的避讓區(qū)域影響了拉延成形性。于是將原來設(shè)置在角部的2處定位器位置更改，保證角部型面的完整，減少成形質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 拉延模定位器位置

2.拉延模的排氣要求

板料在拉延過程中，上模壓下速度很快，以至于板料與上下模之間的氣體無法很順利地排出，這些氣體隨著上模壓下量的增大，其壓強(qiáng)也越來越大，這些氣體壓力會(huì)反作用在鋁板的板料上，就會(huì)造成鋁板的局部變形，引起零件的尺寸問題和表面質(zhì)量問題，鋁板的沖壓生產(chǎn)對(duì)模具的排氣性有很高的要求，因此在鋁板沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)就要充分考慮到模具排氣性的要求。鋁板模具排氣性要求如下:

(1)上下模以及板料之間通過凸模與壓邊圈的間隙進(jìn)行排氣，凸模與壓邊圈的間隙通常比鋼板模的間隙大一些。凸模與壓邊圈之間的間隙要求為6 mm，比鋼板模具的間隙大3 mm。

(2)利用上下模的排氣孔進(jìn)行排氣，在上模凹圓角以及下模凹圓角部位設(shè)置排氣孔，這種排氣孔位于模面凹處，對(duì)零件表面沒有影響，排氣孔的直徑為4 mm。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮排氣孔的位置因素，因此上模和凸模的結(jié)構(gòu)筋布置不能設(shè)置在模面凹圓角處，否則不利于排氣孔的加工，從而影響零件的表面質(zhì)量，凹模排氣孔如圖2所示。

圖2 凹模排氣孔

二、鋁板修邊模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于鋁板比較輕，并具有一定的粘度，修邊碎屑很容易粘到模面上，這些碎屑就會(huì)引起鋁板零件的表面質(zhì)量問題，鋁板修邊模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，盡可能地避免修邊碎屑問題。

1.廢料刀設(shè)置

為了減少碎屑，鋁板修邊時(shí)采用與鋼板模具不同的間隙和切刀方式，廢料一般采用二次切斷或浮動(dòng)刀方式。工藝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減少廢料刀的數(shù)量，當(dāng)產(chǎn)量大時(shí)，廢料刀要采用鍍鉻鑲塊，同時(shí)提高模具刃口的表面質(zhì)量。鋁板廢料二次切斷以及浮動(dòng)廢料刀如圖3所示。

2.修邊刀設(shè)置

為了減少碎屑，鋁板模具的修邊刀設(shè)置也與鋼板模具存在一定的區(qū)別，鋁板修邊刀的設(shè)置特點(diǎn)如下。

(1)鋁板修邊刀塊和凸模刃口設(shè)計(jì)成一定的傾角，并且修邊刀不是采用純尖角的方式，要設(shè)置成一定的圓角，減少修邊產(chǎn)生的摩擦，從而避免產(chǎn)生更多的碎屑，這種設(shè)置方式取到了一定的效果。

(2)通常情況下，修邊廢料的切入量越大，修邊碎屑也越嚴(yán)重，針對(duì)鋁板修邊的碎屑多的問題，在鋁板修邊模具設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到修邊刃入量的問題。鋁板修邊刀的廢料切入量比鋼板的廢料切入量小，其刃口切入深度一般為:鋁板料厚+刃入最小量+安全空間。

圖3 廢料二次切斷及浮動(dòng)廢料刀

(3)鋁板修邊間隙也與鋼板的修邊間隙不同，鋁板修邊刀刃側(cè)壁與修邊凸模刃口側(cè)壁的通常為小間隙，與板料的厚度成一定的比例。

修邊刀切入量如圖4所示。

圖4 修邊刀切入量

3.修邊模零件符形區(qū)域設(shè)置

鋁板修邊時(shí)，需要將板料壓住，然后再將廢料切除，為了減少鋁板修邊的碎屑，修邊模設(shè)置對(duì)壓料區(qū)域、壓料寬度以及上下模的空開都有一定的要求，通常鋁板修邊符形區(qū)域的要求如下:

(1)為了將零件有效地?fù)巫?，防止零件放在修邊凸模上時(shí)產(chǎn)生變形，下凸模的有效符形區(qū)域有一定的要求，通常下模凸模有效符形區(qū)為35～40 mm，并且零件中間部位也需要一定的符形區(qū)域。

(2)有了有效地在修邊前把板料壓住，通常修邊模上模壓料板的有效符形區(qū)為25～35 mm。

修邊符形區(qū)域設(shè)置如圖5所示。

圖5 修邊刀切入量

三、鋁板翻邊模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了保證翻邊圓角光順，裝車匹配間隙均勻，目前汽車領(lǐng)域?qū)︿X板的翻邊質(zhì)量要求越來越高，在鋁板翻邊模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到翻邊間隙以及符形區(qū)的要求。

1.翻邊間隙設(shè)置

鋁板比較軟，在翻邊模設(shè)計(jì)時(shí)避免分工序翻邊，盡可能地將翻邊放在同一工序，這樣就避免了分序翻邊的交接處出現(xiàn)翻邊棱印的問題，另外翻邊間隙要設(shè)置合理，通常翻邊間隙的設(shè)定有以下三個(gè)要求:

(1)翻邊間隙為鋁板料厚的80%。

(2)壓料板與翻邊刀的間隙為0.5 mm。

(3)翻邊刀上的成形圓角通常R1～R3 mm不等。

2.翻邊模符形區(qū)域設(shè)置

翻邊符形區(qū)域設(shè)置與修邊符形區(qū)域的設(shè)置類似，通常翻邊模符形區(qū)域的設(shè)置有以下幾個(gè)要求:

(1)翻邊模凸模需設(shè)計(jì)為全型面。

(2)壓料板符型區(qū)為80 mm。

(3)壓料板強(qiáng)壓區(qū)為35～50 mm。翻邊模設(shè)置符形區(qū)域如圖6所示。

圖6 壓料板符形區(qū)域

四、結(jié)語

本文研究并總結(jié)了鋁板模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其中包括拉延模板料定位器設(shè)置、拉延模排氣要求、修邊模廢料刀設(shè)置、修邊模修邊刀設(shè)置、修邊模零件符形區(qū)域設(shè)置、翻邊模翻邊間隙設(shè)置和翻邊模符形區(qū)域設(shè)置，對(duì)鋁板覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及自助研發(fā)具有一定的意義。

20140206)