文/呂新鑫，沈強，趙安定，鄭海華，張智·杭州老板電器股份有限公司

現(xiàn)在這款鈑金產(chǎn)品，用于滾珠滑輪的配合，如這個卷圓的圓弧度，將影響滾輪和圓弧產(chǎn)品的順暢度，對于高端廚電產(chǎn)品而言，滾輪的體驗手感是至關(guān)重要的。為保證尺寸的穩(wěn)定及產(chǎn)品的精致度，合理的模具結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，如圖1 所示。

圖1 實物與模具

隨著廚電市場消費升級、科技創(chuàng)新、品質(zhì)提升，廚電公司推出越來越多的新產(chǎn)品，滿足消費者的需求，提高人們生活品質(zhì)。以洗碗機為例，中怡康數(shù)據(jù)顯示，洗碗機2020 上半年線下和線上零售量同比增長14%、39%，洗碗機廠商也不斷加碼相關(guān)健康功能、提升技術(shù)布局和儲備。如今，鈑金常規(guī)結(jié)構(gòu)卷圓工藝有好幾種，但根據(jù)實際情況，一般會選用以下方案，第一步成形1/4 圓弧，第二步側(cè)推成形。鈑金多次成形后，尺寸會有累計偏差。按常規(guī)設(shè)計方案平面壓料，靠凹模側(cè)推、擠壓成形，會出現(xiàn)橢圓的拋物線式圓弧，同時尺寸也不易控制。

圖2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖與常規(guī)模具結(jié)構(gòu)圖

同時，類似產(chǎn)品模具在批量生產(chǎn)中，偶爾會出現(xiàn)尺寸超差，導(dǎo)致生產(chǎn)停線。品質(zhì)部認為產(chǎn)品精致度不好，提出要改進產(chǎn)品的精致度，現(xiàn)有的外觀及塑料件的圓弧處配合段差不一致。針對問題，經(jīng)過現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，尺寸不穩(wěn)定和機床的行程和平行度都有很大的關(guān)系，機床導(dǎo)軌磨損后，造成一定的傾斜，使得每批次不一致，還有凸模只是壓平邊，沒有完全仿形圓弧壓制成形，導(dǎo)致成形時隨著凹模的擠壓，圓弧自由成形，精致度不夠。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖與常規(guī)模具結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場模具分析，就要設(shè)計一個新的結(jié)構(gòu)來保證尺寸的穩(wěn)定及外觀的精致度。第一方案：一個凸模、凹模仿形算好回彈，一次成形到尺寸。但是由于整個產(chǎn)品約450mm長，人手一次抽超過300mm就會容易疲勞，正常一天工作8 小時，工作強度會很大。第二方案：整體思路不變，考慮上模增加滑塊結(jié)構(gòu)，保證產(chǎn)品輕松取料的方式，大大降低操作員工的疲勞強度，同時還能保證產(chǎn)品的精致度。

成形結(jié)構(gòu)模具設(shè)計原理分析

改進模具結(jié)構(gòu)后(圖3)，先放置工序件，凸模內(nèi)斜楔下行，凸模受側(cè)向應(yīng)力，使其在上?；?，水平移動到位。此時，上固定板、上模斜楔和凸模內(nèi)斜下行，使凸模頂著產(chǎn)品到定位板上。此時，凹模受力，使其在下模滑軌，水平移動到位，模具成形完成。上?；爻?，內(nèi)斜楔、抽離凸模在復(fù)位彈簧的作用下，凸模合并到尺寸，小于產(chǎn)品開口尺寸。同時隨著上模斜楔，脫離凹模，凹模在復(fù)位彈簧的作用下，沿著下?；墸寄４蜷_，產(chǎn)品脫離凹模。模具繼續(xù)上行，凸模脫離產(chǎn)品，同時浮起產(chǎn)品，正常取料。

凸模圓角的設(shè)計

通常圓弧成形后有回彈，設(shè)計合理的回彈，可以減少凸模的改模時間，甚至降低了新制凸模、凹模的風(fēng)險。根據(jù)理論，實際回彈后的總結(jié)，應(yīng)用公式對圓角回彈的計算，成形后尺寸可以達到要求。

產(chǎn)品放料

采用兩個內(nèi)孔精定位，由于支撐面太小，產(chǎn)品放不穩(wěn)，增加單向磁鐵，防止沖床抖動，造成產(chǎn)品傾斜太多，影響成形接觸點。

產(chǎn)品取料

圖3 改進后的總裝圖

上?；爻?，內(nèi)斜楔、抽離凸模在復(fù)位彈簧的作用下，凸模合并到尺寸，小于產(chǎn)品開口尺寸。同時隨著上模斜楔，脫離凹模，凹模在復(fù)位彈簧的作用下，沿著下?；?，凹模打開，產(chǎn)品脫離凹模。模具繼續(xù)上行，凸模利用與產(chǎn)品的單邊間隙0.6mm 脫離產(chǎn)品，并始終保持產(chǎn)品還吸在單向磁鐵的頂料銷上，單向磁鐵的頂料銷及內(nèi)定位同時浮起，在凹模型腔內(nèi)正常取料。產(chǎn)品取放示意圖和頂塊結(jié)構(gòu)如圖4、圖5 所示。

圖4 產(chǎn)品取放示意圖

圖5 頂塊機構(gòu)

第一階段

使用氮氣彈簧，保證滑塊頂塊在下行到凹模腔內(nèi)前，已復(fù)位到位(圖6)。分解如下：凸模內(nèi)斜楔下行7mm，凸模受側(cè)向應(yīng)力，分解后的水平推力使其在上?；壣纤揭苿拥皆O(shè)計值(圖7a)。此時，上固定板、上模斜楔和凸模內(nèi)斜楔下行7mm，上模斜楔進入第一階段(圖7b)，此時凹模初始位置到位。

第二階段

上固定板、上模斜楔和凸模內(nèi)斜楔繼續(xù)下行14mm，凸模頂著產(chǎn)品到定位板上，同時上模斜楔進入第二階段(圖8a)。此時，凹模受力，使其在下?；壣纤揭苿拥轿唬a(chǎn)品面接觸，防止行程影響尺寸，保證模具尺寸穩(wěn)定(圖8b)。

圖6 頂塊機構(gòu)

圖7 第一階段

圖8 第二階段

結(jié)果分析

經(jīng)過生產(chǎn)批量投入6 萬件，該產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸(19.9±0.1)mm 及(8.1±0.1)mm，經(jīng)過模具全壓仿形成形，保證了尺寸在公差范圍內(nèi)，圓弧精致度，品質(zhì)得到認可。在上模改進增加滑塊結(jié)構(gòu)后，可保證產(chǎn)品輕松取出，大大降低操作員工的疲勞強度。本文對有配合關(guān)系的卷圓工藝產(chǎn)品模具設(shè)計，提供了一定的借鑒，相比常規(guī)空壓側(cè)推成形生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸和精致度都有了較大的改進，如圖9 所示。

圖9 產(chǎn)品優(yōu)化前后對比圖

結(jié)束語

針對卷圓成形工藝尺寸及圓弧度不達標的問題，本文進行了成形凸模無壓料空成形的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，相比較未優(yōu)化模具制造的產(chǎn)品，使用優(yōu)化后的模具制造出了8.1mm 的成形工藝尺寸，同時保證了產(chǎn)品外觀精致度，使得產(chǎn)品的成形工藝尺寸及圓弧度達到設(shè)計要求。目前還存在定位針退出凸模中間時會滯后，導(dǎo)致滑塊凸模瞬間回程造成輕微異響的問題，因此確保該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是未來的研究方向。