某車型制件托架拼板“毛毛蟲”國產(chǎn)化模具的研究和工藝分析

呂 強(qiáng)，李陽平，高彥榮，朱五省，張滿周，陳偉平

（陜西黃河集團(tuán)工模具有限公司，陜西西安 710043）

1 引言

某車型是國內(nèi)引進(jìn)的一款市場放映非常好的救護(hù)車特種車型，因其優(yōu)良的車型，車內(nèi)空間大，整體性能中規(guī)中矩，非常適合中國市場的多種用途，目前是國內(nèi)銷售非常好的車型之一。而制件托架拼板“REINF_RF_PNL_RR_SD”是汽車中搭接件，但制件形狀是極其復(fù)雜，如圖1所示。制件形狀是非常復(fù)雜的，無法按照普通制件，落料→成形→沖孔切邊及翻邊工藝方式完成。經(jīng)過CAE分析，必須按照全新的思路設(shè)計，對這種“毛毛蟲”制件的成形工藝進(jìn)行探討和分析。

2 制件成形工藝分析及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)重要性分析

制件如圖1所示，材料為DC05，厚度0.8mm。按圖1所示制件中，此制件異型大曲度制件的四周切邊是此次制件成形的最大問題，對于現(xiàn)實(shí)中很多時候生產(chǎn)是成形后使用激光切割完成小批量生產(chǎn)，根本無法批量生產(chǎn)。根據(jù)此問題提出最初的DL工藝，最開始該制件的DL工藝按圖2所示分為以下落料→預(yù)成形→成形翻邊→整形翻孔+沖孔→側(cè)沖孔+側(cè)沖孔等9工序。然而，實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)的模具根本無法滿足生產(chǎn)，故重新分析了此制件，異型大曲度制件的四周必須安排完全切邊，對于此制件“毛毛蟲”（因?yàn)榇酥萍愋屯饶_多而稱其為“毛毛蟲”）的四周切邊就必須合理分配切邊的順序及角度方法，面對此問題，大膽的使用了一種新思路，采用整體式切邊凸模沖孔來沖局部角度太大的制件側(cè)腰槽，模具最終使用了多型腔，多斜楔，多角度聯(lián)合切邊，最后為了挽救此制件，DL工藝中加了3道工序，就是在圖2中⑦工序側(cè)切邊，⑧工序側(cè)切邊，⑨工序側(cè)切邊。這是一個1模3工序，此模具非常復(fù)雜，最終生產(chǎn)出了達(dá)到滿意的合格率的制件。

圖1 毛毛蟲制件

3 模具結(jié)構(gòu)沖壓過程分析

經(jīng)過DL分析并參考制件的特點(diǎn)，成立了課題研究組，研究組經(jīng)過多方分析，設(shè)計出一種全新的模具方法類型，此模具類型很好的解決了使用一副小型復(fù)雜曲面的模具的生產(chǎn)技術(shù)問題的一種思路，也就是研究“毛毛蟲”⑦、⑧、⑨工序的特點(diǎn)。下面就根據(jù)此模具的類型具體分析一下制件成形的過程。

在沖壓工藝中，切邊沖孔的垂直角度理論上最好是0°，但不能大于9°，如果角度太大了刀口太鈍，毛刺肯定很大，如果角度小了，太尖，容易蹦刃，凹模的刃口部分又不容易切斷。根據(jù)此問題，設(shè)計了側(cè)沖凸模切邊法，如圖3所示，分別區(qū)分“毛毛蟲“外形切邊的角度區(qū)間，在分配每一處的角度，最終分配了7處預(yù)切，8處側(cè)沖切，分別采用了7個不同角度斜楔，使用凸模整體式切邊凸模如圖3所示，并使用了多型腔、多斜楔、多角度聯(lián)合切邊。在異型凸模中，切邊凹模的切邊處有一定的間隙，不切邊處的配合為滑配間隙，凸模使用空冷鋼材料，凸模和凸模固定座使用整體鑄造，減小了異型凸模的設(shè)計和制造的難度。同時凸模的整體型也方便裝配。凸模如圖4所示。

圖2 DL工序圖

圖3 模具結(jié)構(gòu)

圖4 凸模

下面就根據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中遇到的問題，并做以分析及解決方法。

（1）切邊凸模的切邊層次分配安排。

由于模具3工序，致使模具的凸模方向和層次必須充分考慮生產(chǎn)的需要和模具結(jié)構(gòu)的緊湊性，甚至有時必須放棄絕對的垂直沖裁，而且對于沖裁角度和時間性也必須考慮。有時為了提高凹模強(qiáng)度，因此，更改了局部凸模沖裁方向，使兩凸模方向一致。

（2）切邊凸模的切邊匯集處得接刀問題。

由于此3工序多次局部切邊，因此，在每次的前后接邊處，就必須考慮變形接刀，從而保證切邊的順利。在切邊中，多處使用了接刀改型。

（3）型面貼服修配。

生產(chǎn)中由于復(fù)雜的曲面，這就需要公司鉗工的技術(shù)要求，根據(jù)制件的檢具貼合程度，在模具上進(jìn)行貼服修配，從而提高制件合格率。

（4）制件的定位。

制件定位復(fù)雜型面的定位，按照以往的習(xí)慣來說只在最大端頭局部定位，但此制件中，制件放入的過程中，過于陡峭，所以，在后面定位更改為長圓或方型全定位方式。

（5）制件側(cè)修的靠山。

制件在實(shí)際生產(chǎn)中，由于異型復(fù)雜，有局部側(cè)沖中只是一部分切邊存在側(cè)向力，沖裁毛刺比較大，因此在一邊加了防倒靠山。

（6）模具主要材料的應(yīng)用。

凸模及凹模都采用空冷鋼，空冷鋼加工中，凸凹模間隙使用零間隙，鉗工裝配中，配合切邊處間隙，而其余處于滑配中，這樣不僅加工容易，而且能保護(hù)凸模，使凸模的壽命延長。

（7）模具3工序合一的問題。

3工序合在一副模具，節(jié)省成本且生產(chǎn)中機(jī)床的利用率更高，但在設(shè)計中問題就比較突出，3個推板是整體還是分體，綜合考慮把推板使用了分散結(jié)構(gòu)，這樣利于調(diào)試模具，而且利于生產(chǎn)。

（8）模具的創(chuàng)新點(diǎn)及總結(jié)。

“毛毛蟲”設(shè)計及生產(chǎn)中使用了大曲度復(fù)雜制件合理工序的設(shè)計，采用了創(chuàng)新的沖壓式切邊凸模理念，合理安排和分配切邊線。并使用多型腔，多斜楔，多角度聯(lián)合切邊。生產(chǎn)中解決了多沖孔、多切邊滑料等問題。設(shè)計方面：1工序3工位模具節(jié)省模具成本的設(shè)計。綜上所述，大曲度復(fù)雜制件的設(shè)計方向，填補(bǔ)了大曲度復(fù)雜制件的設(shè)計空白，為大曲度復(fù)雜制件生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)支持。

（9）缺點(diǎn)。

雖然已經(jīng)量產(chǎn)很長時間，并且已經(jīng)有十幾萬的產(chǎn)量，由于設(shè)計中的側(cè)沖角度不能是完全法線方向，因此造成局部的毛刺不好控制，帶來了很大的人工成本。但對于如此復(fù)雜的制件來說，只有退而求其次吧。

4 結(jié)束語

對于“毛毛蟲”大曲度復(fù)雜制件的生產(chǎn)的開發(fā)及應(yīng)用，大大縮了生產(chǎn)周期，降低了制造成本，達(dá)到了工藝設(shè)計要求和預(yù)期的目的。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，構(gòu)思巧妙，能夠方便、快捷、安全地滿足制件的生產(chǎn)要求，可為大曲度復(fù)雜制件模具設(shè)計、制造提供技術(shù)參考。

在創(chuàng)新科技的今天，效率帶來了很大的變革，可能今天面對“毛毛蟲”大曲度復(fù)雜制件的生產(chǎn)開發(fā)及應(yīng)用，只是變革的一步，明天也許會有新設(shè)備新工藝代替大曲度復(fù)雜制件的效率生產(chǎn)，但是目前還只能使用此方法來代替。