程阿苗,王 星,袁 奎,詹 卓,杜建州,何曉波
(1.陜西黃河工模具有限公司,陜西西安710043;2.西安寶鋼鋼材加工配送有限公司,陜西西安710043)
近年來,隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,造車新勢力的集中涌現(xiàn),新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,汽車市場競爭加劇,各主機(jī)廠不得不從提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本上來下功夫,來提高自身競爭力[1]。作為汽車制造業(yè)的下游產(chǎn)業(yè),汽車模具制造業(yè)受其影響輻射,同樣面臨著巨大的壓力,制造周期急劇壓縮,模具精度要求越來越高,且基礎(chǔ)材料不斷漲價,造成了需要對成本、質(zhì)量、制造周期嚴(yán)格控制的局面。
如圖1所示,某車型前縱梁前段,材料:SAPH440,料厚:2.9mm,制件大小:1,364×210×347mm。
圖1 前縱梁前段
該制件形狀復(fù)雜,長度比較長,且長度方向兩端高度差比較大,兩側(cè)側(cè)面翻邊也比較深,最主要的是中部斜面上的3個側(cè)孔橫居制件中間位置,很難實現(xiàn)沖孔,所以需要著重分析研究。
該制件常規(guī)工藝最少需要7道工序才能完成,工序內(nèi)容分別為:落料?拉伸?修邊沖孔?翻邊整形?沖孔側(cè)沖孔側(cè)修端頭?沖孔翻孔?側(cè)沖孔。受成本和廠家實際生產(chǎn)情況限制,只能要做到6工序完成,這就需要壓縮工序,經(jīng)研究,決定將第6工序和第7工序進(jìn)行合并,這樣最終方案定為6工序。圖2為各工序內(nèi)容示意圖。
圖2 制件DL圖工序內(nèi)容
這樣OP60的工序內(nèi)容就是沖正面所有孔和制件上方斜面上的3個側(cè)孔。常規(guī)方案側(cè)孔可以將制件稍微傾斜從一側(cè)用常規(guī)斜楔進(jìn)行沖孔,但是合并后有正沖的情況下該方案會引起各斜楔干涉,且成本增加,因而,在保證正沖的情況下,需研究設(shè)計一種特殊的斜楔機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)沖孔。
最后一序內(nèi)容為正沖孔正翻孔側(cè)沖孔,正沖孔正翻孔都可常規(guī)結(jié)構(gòu)實現(xiàn),難點在側(cè)沖孔,常規(guī)斜楔無法實現(xiàn),經(jīng)過分析研究,解決這個問題,只能設(shè)計一種非常規(guī)斜楔結(jié)構(gòu),即橫跨制件,將斜楔滑塊基座設(shè)計在制件兩側(cè),雙滑塊基座設(shè)計,即為雙跨斜楔結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)該制件的側(cè)沖孔內(nèi)容。該雙跨斜楔結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 雙跨斜楔結(jié)構(gòu)示意圖
該雙跨斜楔機(jī)構(gòu)是在常規(guī)斜楔的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來,也是由斜楔基座、斜楔本體、滑塊基座3大部分組成,輔以各彈性元件、限位元件、導(dǎo)滑元件,主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 雙跨斜楔示意圖
模具閉合時,放好制件,機(jī)床滑塊帶動上模向下移動,雙跨斜楔本體和下?;瑝K基座先通過導(dǎo)滑元件接觸,上模斜楔基座垂直運動,斜楔本體相對沿所需角度運動,上模繼續(xù)下降,壓料板與制件接觸,壓料板后的彈性元件開始工作,凸模也隨之沿斜面角度相對壓料板進(jìn)行移動,直至進(jìn)入凹模,完成沖孔動作。
開模時,凸凹模首先分離,隨著上模隨機(jī)床繼續(xù)上升,斜楔本體和兩側(cè)滑塊基座脫離,然后斜楔本體在氮氣彈簧作用下上升的同時退回到回程限位塊位置,之后斜楔隨上模垂直上升,直至上下模具完全脫離,取件后進(jìn)行下一輪壓件。
(1)雙跨斜楔的優(yōu)點。
a.綜合利用斜楔機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢,兩側(cè)滑塊基座支撐,解決較長的制件中部上側(cè)斜孔無法側(cè)沖的難題,是基于傳統(tǒng)斜楔上的創(chuàng)新突破。
b.該結(jié)構(gòu)可繼續(xù)延伸至翻邊、修邊等功效的實現(xiàn),讓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計有了更多的肯能性,能更好的發(fā)揮該雙跨斜楔的實際作用。
c.結(jié)構(gòu)簡單,便于實現(xiàn),只要對斜楔機(jī)構(gòu)有一定基礎(chǔ)的設(shè)計師,對此結(jié)構(gòu)的延伸會很快熟悉起來,在平時的設(shè)計工作中有積極的引導(dǎo)提示作用。
d.雙跨斜楔結(jié)構(gòu)大結(jié)構(gòu)件均為鑄件,均為HT300鑄造,節(jié)省成本,且便于加工,只需加工鑄造預(yù)留加工面即可,滿足現(xiàn)在模具行業(yè)的控制成本、提高效率的要求。
(2)雙跨斜楔的缺點。
a.該結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)斜楔比較笨重,這也是不得已的事情,以后的設(shè)計中還需優(yōu)化。
b.該結(jié)構(gòu)雖經(jīng)實踐運用已可成功實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo),但結(jié)構(gòu)仍有優(yōu)化空間,后續(xù)可考慮氮氣彈簧改為普通彈簧等,進(jìn)一步節(jié)省成本。
斜楔結(jié)構(gòu)試模具設(shè)計中計較常見的結(jié)構(gòu),比較大范圍的應(yīng)用于側(cè)沖、側(cè)修邊類模具,但是汽車零件是單一的,造就了模具的唯一性,所以每副模具所應(yīng)用斜楔的情況都是不同的,這就需要模具設(shè)計師們在實踐中不斷創(chuàng)新已開發(fā)新的斜楔機(jī)構(gòu)。本文介紹的是一種大膽實踐的斜楔機(jī)構(gòu),該雙跨斜楔機(jī)構(gòu)在實際應(yīng)用中,可順利的完成側(cè)沖孔動作,解決了該類型制件側(cè)沖孔的難題,對有相似結(jié)構(gòu)特點制件的模具設(shè)計有一定參考價值[2]。