CN106825227A - 后备箱尾门加强板多工位级进模具及加工工艺 - Google Patents

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CN106825227A CN201710202230.XA CN201710202230A CN106825227A CN 106825227 A CN106825227 A CN 106825227A CN 201710202230 A CN201710202230 A CN 201710202230A CN 106825227 A CN106825227 A CN 106825227A
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关意鹏
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Abstract

本发明公开了一种后备箱尾门加强板多工位级进模具,包括上模和下模两部分,上模主要有凸模、凸模固定板、凸模垫板、卸料板、上模座等,下模主要有凹模、凹模固定板、下垫板、下模座等;本发明同时公开了一种后备箱尾门加强板多工位级进模具加工工艺。本发明模具定位、浮顶、卸料、出料等情况良好,制造工艺性好,经过模具调试、正式投产,能满足高速、精密生产的要求,提高了生产效率,降低了生产成本,保证了产品精度要求,对此类需拉深的复杂零件采用级进模形式效益明显。

Description

后备箱尾门加强板多工位级进模具及加工工艺
技术领域
本发明涉及冲压加工技术领域,具体涉及一种后备箱尾门加强板多工位级进模具。
背景技术
本发明涉及到一种汽车零件的冲压加工。图1为汽车后备箱尾门加强板产品图,板厚为1.2 mm,材料为冷轧钢B170P1,它是一种加磷高强度钢,具有良好的冲压性能,对部件减薄有利,具有抗凹陷性能,屈服强度为170~260 MPa,抗拉强度不小于340 MPa。
产品外形尺寸约为307 mm× 94 mm ×24 mm,形状左右对称,除了中间部分有一大孔外,还有2个ф8+0.1 0 mm圆孔及两处32 mm×20 mm长腰孔。该产品精度要求较高,形面部分的面轮廓度不超过0.8 mm,两圆孔中心距的公差为±0.1 mm,该产品需要大批量生产。
汽车后备箱尾门加强板零件的加工,是通过冲压模具加工成型的。但是,仅采用普通的冲压模具,如单工序模或复合模,需分多道工序完成,冲压加工在不同模具多次成形后,工件表面质量不高,操作性能一般,生产效率低,难以满足大批量生产的需求,有必要提供一副汽车后备箱尾门加强板多工位级进模具,以克服上述缺陷。
按目前传统的冲压工艺方案,后备箱尾门加强板零件采用单动模形式,在人工线上生产,第一种可能的情况是先落料,再直接成形,最后冲孔,得到的零件曲面不平整,且周边轮廓线不合要求,产品质量一般;第二种可能的情况是先下料,依次拉深、修边冲孔、翻边、冲孔,在4台冲床生产,产品质量比前一种好,但有可能产生起皱等。
以上方案是在人工线下料、冲压生产,占用机床多,需要多人操作,生产效率不高,产品质量不稳定,这些不符合批量、高效生产的要求。
发明内容
为解决现有技术和实际情况中存在的上述问题,本发明提供了一种后备箱尾门加强板多工位级进模具,以一副连续生产的级进模生产后备箱尾门加强板,以送料机自动进料,在一副模具上、一台压机上完成从条料到后备箱尾门加强板的所有冲压工步,做到模具结构紧凑、导向精度高、卸料平稳、定距精确、送料、出料方便,调试维修方便,满足产品质量佳、生产效率高的连续冲压生产要求,实现后备箱尾门加强板的批量自动生产。
本发明的技术效果通过以下技术方案实现:
一种后备箱尾门加强板多工位级进模具,包括冲内孔凹模、顶料板、滑动导柱组件、卸料弹簧组件、拉深凹模固定板、拉深凹模、下垫板、抬料销组件、下模座组件、冲孔凹模固定板、冲长腰孔凹模镶套、卸料板A、冲孔凸模固定板、冲孔凸模垫板、上模座组件、冲长腰孔凸模、导正销、等高套筒组件、拉深压边圈、卸料板B、拉深凸模、氮气弹簧、冲内孔凸模、冲内孔压料板、冲外形孔压料板、冲外形孔凸模、翻边凸模、卸料板C、折弯凸模、冲圆孔凸模、弹簧、卸料板D、误送料检测装置、冲孔凹模、折弯凹模、切边凸模、切边凹模、翻边凹模和冲外形孔凹模;所述滑动导柱组件包括内导柱、内导套。
优选地,模具的上、下模座采用滚动独立导柱组件进行导向,导柱与导套外层用SUJ2高碳铬轴承钢制造, 导套外层内部与导柱滑动部分采用铝合金钢球衬套并开有油槽,生产时加入润滑油, 形成的油膜填充导柱与导套的间隙,实现无间隙滑动导向;在上模座与4块卸料板之间分别装有4对滑动导柱组件作精密导向,采用以MoS2为润滑材料的装卸型自润滑型导向组件,小导柱与小导套间隙控制在0.005 mm 左右;所有凸模与卸料板均采用间隙配合,利用卸料板对凸模进行导向,起到保护细长凸模的作用。
优选地,模具采用导料板做为零件的粗定位,分别在模具送料方向的前后侧;导料板装在抬料板上;以导正销对零件精确定位并保证步距,导正销直接装在卸料板上。
优选地,所述模具采用气动式自动送料结构,中部设有两排多个抬料销组件,同时在模具前后方利用多个抬料板顶起工件,导料板安装在抬料板上,下模座上规格为SWF30-70的弹簧顶起抬料板,条料下部与抬料板接触,抬料板上下运动的行程为25 mm,每个抬料板与下模座之间以两组内导柱、内导套进行导向,导向间隙保证在0.003~0.01 mm内。
一种后备箱尾门加强板多工位级进模具加工工艺,包括以下17个工步:冲外侧工艺孔、冲内外工艺孔、剪断、空步、拉深、空步、空步、冲中间大孔、空步、冲上下外形孔、翻边、空步、冲左右外形孔、折弯、冲孔、空步、分离切断。
优选地,上模各凸模镶入到凸模固定板中,凸模固定板分为多块;卸料板起到卸料和压料的作用,卸料板A对应拉深前的几个冲裁工步,卸料板B对应拉深工步,卸料板C对应冲上下外形孔到翻边工步,卸料板D对应冲左右外形孔工步到最后分离切断工步。
下模工作零件凹模镶入凹模固定板,均以过渡配合方式打入固定板中,以线切割作为精加工方式得到;工作零件材料为Cr12MoV,热处理为HRC58~62,固定板采用普通的45钢,进行调质处理。
优选地,在第一工步冲出了2-ф12.1 mm的导正定位孔。
优选地,所述第5工步拉深的工作零件包括凸模、凹模、压边圈,拉深凹模在下模,拉深凸模和拉深压边圈在上模;工作时下模的拉深凹模不动,条料处于拉深凹模上方,上模下行,拉深压边圈在氮气弹簧的作用下压料,接着拉深凸模下行,逐步完成拉深;下模的拉深凹模配入拉深凹模固定板中,前者的外形L与后者的内形L’以H7/h6公差配合,以线切割加工保证精度要求;拉深凹模的8 mm高的直线台阶M、N与拉深凹模固定板上8 mm深的直线型腔M’、N’接触,在高度方向对拉深凹模限位。
优选地,拉深凹模材料为合金钢Cr12MoV,拉深凹模固定板材料为普通的45钢,前者需要数控铣加工及淬火,后者仅用到线切割、普通机加工。拉深凹模在最终热处理淬火、回火前进行数控铣销加工,只留少许余量,然后进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60,最后钳工修配来保证表面质量要求;上模的拉深压边圈的四周外形配入卸料板B中,所述拉深压边圈以6个螺钉固定在卸料板B上,拉深压边圈在分模线处与拉深凸模滑配,间隙为单边0.5mm,沿S处一周;所述拉深压边圈要进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60。
与现有技术相比,本结构有以下优点:
后备箱尾门加强板多工位级进模具将冲孔、拉深、翻边、切边等工序很好的结合在一起,实现一台冲床、一副模具连续自动冲压。
排样图共分17个工步,在拉深工步前冲出工艺孔和切口,拉深时四周材料流动顺畅,调试维修方便;在前面工步冲出工艺定位孔作为后工步定位使用;排样图中设置6处空工步保证模具强度,排样设计合理。
模具结构合理,定位可靠,以自动送料机构初定送料步距,以导料板等对零件粗定位,以导正销对条料进行精确定位。前面冲出的2-Φ12.1 mm导正销只用于后面各工序精确定位,在定位销周围冲出的切口保证冲压成形中定位精度不受影响。
上模各凸模镶入到凸模固定板中,凸模固定板分为多块。卸料板分为4块,方便加工、热处理,刚性好;上模各导正销装在卸料板上,而不是凸模固定板上,保证其刚度。下模工作零件凹模镶入凹模固定板,均以过渡配合方式打入固定板中,以成本相对较低的线切割精加工方式得到。
在下模设置浮顶送料机构,保证送料平稳。模具的上、下模座采用滚动独立导柱组件40进行导向,在上模座与4块卸料板之间分别装有4对滑动导柱组件51作精密导向,导向平稳。
拉深工步采用双动结构,下模的拉深凹模配入拉深凹模固定板中,避免了在型面上钻螺钉孔和销孔,节约了材料、热处理成本,也方便了模具制造、调整。拉深压边圈19的四周外形配入卸料板B,进行真空淬火,减少变形和脱炭。上下模座、各固定板上的定位销孔及导向孔按图纸要求精加工后,可以作为合模装配的基准,装配方便。
总之,该模具定位、浮顶、卸料、出料等情况良好,制造工艺性好,经过模具调试、正式投产,能满足高速、精密生产的要求,提高了生产效率,降低了生产成本,保证了产品精度要求,对此类需拉深的复杂零件采用级进模形式效益明显。
附图说明
图1是后备箱尾门加强板的结构示意图。
图2是后备箱尾门加强板冲压方向示意图。
图3是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的后备箱尾门加强板排样图中前8个工步示意图。
图4是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的后备箱尾门加强板排样图。
图5是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的结构示意图。
图6是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的下模平面图。
图7是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的模具左视图。
图8是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的拉深凹模结构示意图。
图9是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的拉深凹模固定板结构示意图。
图10是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的拉深压边圈的结构示意图。
图11是本发明实施例的后备箱尾门加强板多工位级进模具的3种小型不规则凸模的结构示意图。
具体实施方式
一、申请专利的基本技术方案:
级进模是冷冲压模具中一种先进、高效的冲压模具,对于形状复杂,需要冲裁、弯曲成形等多工序的冲压零件可在一副级进模具上冲制完成。级进模是实现自动化生产、确保加工质量稳定的一种模具结构形式。后备箱尾门加强板采用级进模生产方式。
级进模比一般冲压模具结构复杂,制造难度和精度要求高。级进模设计中首先要考虑零件冲压工艺,并设计出排样图,然后设计模具结构,最后是单件制造、装配与调试。
1.冲压工艺
(1)冲压工艺分析
后备箱尾门加强板零件材料为加磷高强度冷轧钢B170P1 t1.2 mm,见图1,该件外形类似盒形件,中间面C处与法兰面D高度差约24 mm,冲压工艺方案不能采用:落料→成形,应采用:拉深→修边冲孔,否则零件成形时四个拐角区域会起皱;考虑到B处内孔轮廓线在陡面上,不能直接冲孔,应该在工艺补充时把零件摆平拉深后再进行冲孔,在修边冲孔之后再进行向下翻边,才能保证零件的质量;所有的孔在形状面要压出后才能冲孔。综上所述,本件基本的工序有拉深→修边冲孔→翻边。
为了保证修边冲孔角度,对冲压方向进行调整,以孔φ8所在的面C为水平面;考虑到成形的活动部分应设在上模,宜采用向下翻边,把图1中的零件翻转过来,图2中P所指为后备箱尾门加强板各工步的冲压方向。
(2)排样图设计
在多工位级进模设计中,排样的目的旨在确定从毛坯材料转变为产品零件的工序过程。排样合理与否,它直接影响材料的利用率、冲模的结构、制件的质量和生产效率。排样是级进模技术的关键。
合理排样主要包括:①正确安排工步和空步;②考虑冲裁排列顺序的合理性的同时还要保证冲件分工步冲切后的外形质量;③确保带料在送进过程中与冲件的连接强度,以及保证各模具零件凸模、凹模型孔间的的工作强度。本模具采用分段切除的方法切除多余材料,最终获得被冲零件复杂的内孔和整个零件外形。
综合考虑多种情况,对排样图慎重设计,后备箱尾门加强板级进模共分17个工步,如图4所示,依次为冲外侧工艺孔、冲内外工艺孔、剪断、空步、拉深、空步、空步、冲中间大孔、空步、冲上下外形孔、翻边、空步、冲左右外形孔、折弯、冲孔、空步、分离切断,自左向右条料递进。其中产品的表面形状通过拉深、翻边、折弯3个工序得到,折弯则是对图4中条料上下侧与载体相连部分即O处阴影部分进行整形,因为此段载体很窄,在运载冲件浮离凹模并将其送进到下一个冲压工位时,容易出现少量变形,折弯后可以克服这一缺陷。
在第1、3工步分别在载体部分冲孔,见图3中E处、G处,它保证了拉深工步中G’附近材料流动较顺畅;在第3工步把零件中部剪断,见图3中H处,它保证了拉深工步中H1、H2处材料自由流动。
为此在第3工步冲出长方形工艺孔,见图3中F处。I处上侧有孔F’后,I处材料流动阻力较小,基本只受单向拉应力作用,而不是双向拉应力,拉深过程中不会开裂,克服了拉深时质量缺陷。
另外,F、G 处冲孔后工件部分与搭边部分连接区域变少,成形时对两侧导正孔的影响很小,定位孔不变形,保证了导向精度。
2.模具结构
以工艺图为依据来设计模具结构,计算冲裁力和模具尺寸的大小,选用设备为300t冲床,后备箱尾门加强板级进模具闭合高度为700 mm。由自动送料机送料,误送料检测机构在最后一个工步后进行自动检测,分离后的工件在自重作用下沿模具右侧的斜面滑落。图5为模具结构图,图中自左向右送料。上模主要有凸模、凸模固定板、凸模垫板、卸料板、上模座等,下模主要有凹模、凹模固定板、下垫板、下模座等。
(1)工作零件镶入到固定板,卸料板分块
上模各凸模镶入到凸模固定板中,凸模固定板分为多块。卸料板起到卸料和压料的作用,卸料板分为4块,即卸料板A件号12、卸料板B件号20、卸料板C件号28、卸料板D件号32,卸料板A对应拉深前的几个冲裁工步,卸料板B对应拉深工步,卸料板C对应冲上下外形孔到翻边工步,卸料板D对应冲左右外形孔工步到最后分离切断工步。
卸料板作成分块式,而不是一整条,可以避免细长件热处理、加工时零件的变形,提高了卸料板的刚度。
下模工作零件凹模镶入凹模固定板,均以过渡配合方式打入固定板中,以线切割作为精加工方式得到。工作零件材料为Cr12MoV,热处理为HRC58~62,固定板采用普通的45钢,进行调质处理即可。工作零件采用镶入结构后,方便维修和更换。
(2) 模具导向
如图6所示,模具的上、下模座采用滚动独立导柱组件40进行导向,导柱与导套外层用SUJ2高碳铬轴承钢制造, 导套外层内部与导柱滑动部分采用铝合金钢球衬套并开有油槽。生产时加入润滑油, 形成的油膜填充导柱与导套的间隙,实现无间隙滑动导向。除此之处,在上模座与4块卸料板之间分别装有4对滑动导柱组件51作精密导向,采用以MoS2为润滑材料的装卸型自润滑型导向组件,小导柱与小导套间隙控制在0.005 mm 左右, 保证卸料板的运动精度。导正销装在卸料板上,保证了导向精度要求。
(3)模具定位
模具采用导料板做为零件的粗定位,见图6中件41-49,分别在模具送料方向的前后侧。导料板装在抬料板52上,见图7,抬料板下面有弹簧、导柱等分别顶起、导向。另外,以导正销对零件精确定位并保证步距,导正销直接装在卸料板上,其长度短,强度和刚度好。见图3、图4,在第一工步冲出了2-ф12.1 mm的导正定位孔。
(4)模具送料
本模具采用气动式自动送料结构,中部设有两排多个抬料销组件8,如图6,同时在模具前后方利用多个抬料板顶起工件,图6 中导料板41-49安装在抬料板上,下模座上规格为SWF30-70的弹簧顶起抬料板53,见图7,条料下部与抬料板接触,每个抬料板与下模座之间以两组内导柱53、内导套54进行导向,导向间隙保证在0.003~0.01 mm内。
(5)拉深工步模具结构
本模具第5工步是拉深,采用的双动结构,见图5,拉深凹模6在下模,拉深凸模21和拉深压边圈19在上模。工作时上模的拉深凹模不动,条料处于拉深凹模上方,上模下行,拉深压边圈在氮气弹簧的作用下压料,接着拉深凸模下行,逐步完成拉深。由于拉深需要的压边力较大,行程较长,如布置多个重载荷矩形弹簧,压边力能达到要求,但压缩行程不够且安装空间受限。本处以4个氮气弹簧T3-2400х63代替矩形弹簧,初始压边力约10KN,且压边力基本稳定,满足了压边力大且行程长这一需求。
图8为拉深凹模,图9为拉深凹模固定板。下模的拉深凹模配入拉深凹模固定板中,前者的外形L与后者的内形L’以H7/h6公差配合,以线切割加工保证精度要求;拉深凹模的8mm高的直线台阶M、N与拉深凹模固定板上8 mm深的直线型腔M’、N’接触,在高度方向对拉深凹模限位。这样,拉深凹模就不需要螺钉、圆柱销来固定,避免了在型面上钻螺钉孔和销孔。
以拉深凹模、拉深凹模固定板的结构代替一块凹模固定板,避免了在型面上钻孔,不仅节约了材料、热处理成本,也方便了模具制造、调整。
拉深压边圈19的四周外形配入卸料板B(件20)中,见图5模具结构图及图10。图10为拉深压边圈图,其以6个螺钉固定在卸料板B上,见图10中Q处;拉深压边圈在分模线处与拉深凸模滑配,间隙为单边0.5 mm,沿S处一周。拉深压边圈型面部分不允许钻孔,本件也要进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60。
(6)小型不规则凸模的固定
对于刃口外形不规则的小型工作零件来说,不能采用直通式结构直接固定,外形要与固定板相配。图11列出了本模具结构中用到的3种典型的小型不规则凸模,它们只需通过加工成本相对不高的线切割加工就能达到经济精度要求。
图11a为带台肩的冲孔凸模,当凸模刃口外形中对面各有一条直线段时适用。
图11b为正面有螺纹的切断凸模,从凸模固定板上部用螺钉来拉住凸模,凸模被紧固在上模,当凸模刃口外形空间上可以布置1个螺纹孔时适用。
图11c为侧面有螺孔的剪边凸模,以螺钉穿过凸模固定板从侧面来紧固凸模,当凸模刃口形状较细长时适用。这3种结构基本上涵盖了所有非圆形的小型凸模固定方式。
3.模具制造
模具工作零件的制造重点考虑热处理工艺和精加工。带型腔、型孔的镶块采用普通淬火,通过加工保证,采用快或慢走丝切割来保证其位置和精度。对于成形后3D型面的的加工,可以在热处理前进行数控加工,留少许余量,然后进行真空淬火,减少零件的变形和脱炭,最后钳工修配来保证表面质量要求。
对于上下模座、固定板、卸料板上精度要求高的孔,在坐标镗床上加工保证。上下模座、各固定板上的定位圆柱销孔及导向孔按图纸要求精加工后,可以作为合模装配的基准。
在多工位级进模中,模具四角各设有一处闭合高度限制器。各工位的闭合高度应完全统一,且应以成形工步的高度为基准,让各冲裁工步与之适应。
二、下面从结构上对本发明的实施例进行说明
先对后备箱尾门加强板进行冲压工艺分析,制定工艺方案,设计排样图,再进行模具设计与制造。冲压工艺制定是模具设计的基础。
1.冲压工艺
(1)冲压工艺分析
后备箱尾门加强板零件材料为加磷高强度冷轧钢B170P1 t1.2 mm,见图1,该件外形类似盒形件,中间面C处与法兰面D高度差约24 mm,冲压工艺方案不能采用:落料→成形,应采用:拉深→修边冲孔,否则零件成形时四个拐角区域会起皱;考虑到B处内孔轮廓线在陡面上,不能直接冲孔,应该在工艺补充时把零件摆平拉深后再进行冲孔,在修边冲孔之后再进行向下翻边,才能保证零件的质量;所有的孔在形状面要压出后才能冲孔。综上所述,本件基本的工序有拉深→修边冲孔→翻边。
为了保证修边冲孔角度,对冲压方向进行调整,以孔φ8所在的面C为水平面;考虑到成形的活动部分应设在上模,宜采用向下翻边,把图1中的零件翻转过来,图2中P所指为后备箱尾门加强板各工步的冲压方向。
(2)排样图设计
在多工位级进模设计中,排样的目的旨在确定从毛坯材料转变为产品零件的工序过程。排样合理与否,它直接影响材料的利用率、冲模的结构、制件的质量和生产效率。排样是级进模技术的关键。
合理排样主要包括:①正确安排工步和空步;②考虑冲裁排列顺序的合理性的同时还要保证冲件分工步冲切后的外形质量;③确保带料在送进过程中与冲件的连接强度,以及保证各模具零件凸模、凹模型孔间的的工作强度。本模具采用分段切除的方法切除多余材料,最终获得被冲零件复杂的内孔和整个零件外形。
零件长度尺寸不算小,料厚为1.2 mm,本排样确定为横向单排冲件,载体形式为双边载体。双边载体增加的边料可保证送料的刚度和精度,保证冲件的精度要求。
零件本身的孔需在成形后才能冲出,否则会变形,因此必须先在载体部分冲出两个定位孔。图3为后备箱尾门加强板排样图中前8个工步,条料两侧搭边的宽度已增大,以便在前面工步冲出2个定位孔ф12.1 mm,后面各工步以这两个孔来精确导正定位。
图3中第5工步为拉深,对图1中间A处进行工艺补充。本件是上下对称件,以下侧为代表来说明。级进模使用条料,为了拉深时四周材料容易流动,在第1、3工步分别在载体部分冲孔,见图3中E处、G处,它保证了拉深工步中G’附近材料流动较顺畅;在第3工步把零件中部剪断,见图3中H处,它保证了拉深工步中H1、H2处材料自由流动。
图3中补充面I处是一个陡面,处于变形过渡急剧区,拉深时易因材料流动困难而出现开裂,它在产品废料区,为此在第3工步冲出长方形工艺孔,见图3中F处。I处上侧有孔F’后,I处材料流动阻力较小,基本只受单向拉应力作用,而不是双向拉应力,拉深过程中不会开裂,克服了拉深时质量缺陷。
另外,F、G 处冲孔后工件部分与搭边部分连接区域变少,成形时对两侧导正孔的影响很小,定位孔不变形,保证了导向精度。
综合考虑多种情况,对排样图慎重设计,后备箱尾门加强板级进模共分17个工步,如图4所示,依次为冲外侧工艺孔、冲内外工艺孔、剪断、空步、拉深、空步、空步、冲中间大孔、空步、冲上下外形孔、翻边、空步、冲左右外形孔、折弯、冲孔、空步、分离切断,自左向右条料递进。其中产品的表面形状通过拉深、翻边、折弯3个工序得到,折弯则是对图4中条料上下侧与载体相连部分即O处阴影部分进行整形,因为此段载体很窄,在运载冲件浮离凹模并将其送进到下一个冲压工位时,容易出现少量变形,折弯后可以克服这一缺陷。
图4为后备箱尾门加强板排样图
图4中,1.冲外侧工艺孔 2.冲内外工艺孔 3.剪断 4. 空步 5.拉深 6.空步 7.空步8.冲中间大孔 9.空步 10.冲上下外形孔 11.翻边 12.空步 13.冲左右外形孔 14.折弯15.冲孔 16.空步 17.分离切断
考虑到凹模、卸料板的强度及卸料板的导向、卸料弹簧等的布置空间、废料的滑出空间需要等,多处设置空步。空工位对复杂件尤为必要,可以利用空工位调整冲件材料的变形程度,达到材料变形量的合理分配,如试模发现问题,有结构调整的余地。
2.模具总体结构
以工艺图为依据来设计模具结构,计算冲裁力和模具尺寸的大小,选用设备为300t冲床,后备箱尾门加强板级进模具闭合高度为700 mm。由自动送料机送料,误送料检测机构在最后一个工步后进行自动检测,分离后的工件在自重作用下沿模具右侧的斜面滑落。图5为模具结构图,图中自左向右送料。上模主要有凸模、凸模固定板、凸模垫板、卸料板、上模座等,下模主要有凹模、凹模固定板、下垫板、下模座等。
图5中,1.冲内孔凹模 2.顶料板 3.滑动导柱组件(内导柱、内导套) 4.卸料弹簧组件 5.拉深凹模固定板 6.拉深凹模 7.下垫板 8.抬料销组件 9.下模座组件 10.冲孔凹模固定板 11.冲长腰孔凹模镶套 12.卸料板A 13.冲孔凸模固定板 14.冲孔凸模垫板 15.上模座组件 16.冲长腰孔凸模 17.导正销 18.等高套筒组件 19.拉深压边圈 20.卸料板B21.拉深凸模 22.氮气弹簧 23.冲内孔凸模 24.冲内孔压料板 25.冲外形孔压料板 26.冲外形孔凸模 27.翻边凸模 28.卸料板C 29.折弯凸模 30.冲圆孔凸模 31.弹簧 32.卸料板D 33.误送料检测装置 34.冲孔凹模 35.折弯凹模 36.切边凸模 37.切边凹模 38.翻边凹模 39.冲外形孔凹模
3.模具局部结构及特点
(1)工作零件镶入到固定板,卸料板分块
上模各凸模镶入到凸模固定板中,凸模固定板分为多块。卸料板起到卸料和压料的作用,卸料板分为4块,即卸料板A件号12、卸料板B件号20、卸料板C件号28、卸料板D件号32,卸料板A对应拉深前的几个冲裁工步,卸料板B对应拉深工步,卸料板C对应冲上下外形孔到翻边工步,卸料板D对应冲左右外形孔工步到最后分离切断工步。
卸料板作成分块式,而不是一整条,可以避免细长件热处理、加工时零件的变形,提高了卸料板的刚度。
下模工作零件凹模镶入凹模固定板,均以过渡配合方式打入固定板中,以线切割作为精加工方式得到。工作零件材料为Cr12MoV,热处理为HRC58~62,固定板采用普通的45钢,进行调质处理即可。工作零件采用镶入结构后,方便维修和更换。
(2)模具导向
如图6所示,模具的上、下模座采用滚动独立导柱组件40进行导向,导柱与导套外层用SUJ2高碳铬轴承钢制造, 导套外层内部与导柱滑动部分采用铝合金钢球衬套并开有油槽。生产时加入润滑油, 形成的油膜填充导柱与导套的间隙,实现无间隙滑动导向。除此之处,在上模座与4块卸料板之间分别装有4对滑动导柱组件51作精密导向,采用以MoS2为润滑材料的装卸型自润滑型导向组件,小导柱与小导套间隙控制在0.005 mm 左右, 保证卸料板的运动精度。导正销装在卸料板上,保证了导向精度要求。另外,所有凸模与卸料板均采用间隙配合,利用卸料板对凸模进行导向,起到保护细长凸模的作用。
(3)模具定位
模具采用导料板做为零件的粗定位,见图6中件41-49,分别在模具送料方向的前后侧。导料板装在抬料板52上,见图7。另外,以导正销对零件精确定位并保证步距,导正销直接装在卸料板上,其长度短,强度和刚度好。见图3、图4,在第一工步冲出了2-ф12.1 mm的导正定位孔。
(4)模具送料
生产时条料接触凹模表面而送进,由于条料表面与凹模之间产生粘吸,以及冲裁时产生的毛刺,使条料在送进过程中产生阻力,影响正常送料及模具的精度,因此必须设置浮顶送料机构。本模具采用气动式自动送料结构,中部设有两排多个抬料销组件8,如图6,同时在模具前后方利用多个抬料板顶起工件,图6 中导料板41-49安装在抬料板上,下模座上规格为SWF30-70的弹簧顶起抬料板53,见图7,条料下部与抬料板接触,抬料板上下运动的行程为25 mm,每个抬料板与下模座之间以两组内导柱53、内导套54进行导向,导向间隙保证在0.003~0.01 mm内。
图6中,6.拉深凹模 8.抬料销组件 33.误送料检测装置 40.独立导柱组件 41-49.导料板 50.顶出块。
图7中,40.独立导柱组件 42.导料板 51.滑动导柱组件 52.抬料板 53.内导柱54.内导套。
(5)拉深工步模具结构
拉深是把将一定形状平板毛坯冲压成开口空心零件的工艺,它的工作零件有凸模、凹模、压边圈。本模具第5工步是拉深,采用的双动结构,见图5,拉深凹模6在下模,拉深凸模21和拉深压边圈19在上模。工作时上模的拉深凹模不动,条料处于拉深凹模上方,上模下行,拉深压边圈在氮气弹簧的作用下压料,接着拉深凸模下行,逐步完成拉深。由于拉深需要的压边力较大,行程较长,如布置多个重载荷矩形弹簧,压边力能达到要求,但压缩行程不够且安装空间受限。本处以4个氮气弹簧T3-2400х63代替矩形弹簧,初始压边力约10 KN,且压边力稳定,满足了压边力大且行程长这一需求。
图8为拉深凹模,图9为拉深凹模固定板。下模的拉深凹模配入拉深凹模固定板中,前者的外形L与后者的内形L’以H7/h6公差配合,以线切割加工保证精度要求;拉深凹模的8mm高的直线台阶M、N与拉深凹模固定板上8 mm深的直线型腔M’、N’接触,在高度方向对拉深凹模限位。这样,拉深凹模就不需要螺钉、圆柱销来固定,避免了在型面上钻螺钉孔和销孔。
拉深凹模材料为价格较贵的合金钢Cr12MoV,拉深凹模固定板材料为普通的45钢,前者需要数控铣加工及淬火,后者仅用到线切割、普通机加工。以拉深凹模、拉深凹模固定板的结构代替一块凹模固定板,避免了在型面上钻孔,不仅节约了材料、热处理成本,也方便了模具制造、调整。
拉深凹模在最终热处理淬火、回火前进行数控铣销加工,只留少许余量,然后进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60,它减少了零件的变形和脱炭,最后钳工修配来保证表面质量要求。拉深凹模固定板只需要在机加工前进行调质处理就可以了。
上模的拉深压边圈19的四周外形配入卸料板B(件20)中,见图5模具结构图及图10。图10为拉深压边圈图,其以6个螺钉固定在卸料板B上,见图10中Q处;拉深压边圈在分模线处与拉深凸模滑配,间隙为单边0.5 mm,沿S处一周。拉深压边圈型面部分不允许钻孔,本件也要进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60。
(6)小型不规则凸模的固定
对于刃口外形不规则的小型工作零件来说,不能采用直通式结构直接固定,外形要与固定板内孔相配。图11列出了本模具结构中用到的3种典型的小型不规则凸模,它们只需通过加工成本相对不高的线切割加工就能达到经济精度要求。
图11a为带台肩的冲孔凸模,当凸模刃口外形中对面各有一条直线段时适用。
图11b为正面有螺纹的切断凸模,从凸模固定板上部用螺钉来拉住凸模,凸模被紧固在上模,当凸模刃口外形空间上可以布置1个螺纹孔时适用。
图11c为侧面有螺孔的剪边凸模,以螺钉穿过凸模固定板从侧面来紧固凸模,当凸模刃口形状较细长时适用。这3种结构基本上涵盖了所有非圆形的小型凸模固定方式。
4.模具制造
模具工作零件的制造重点考虑热处理工艺和精加工。带型腔、型孔的镶块采用普通淬火,通过加工保证,采用快或慢走丝切割来保证其位置和精度。对于成形后3D型面的的加工,可以在热处理前进行数控加工,留少许余量,然后进行真空淬火,减少零件的变形和脱炭,最后钳工修配来保证表面质量要求。
对于上下模座、固定板、卸料板上精度要求高的孔,在坐标镗床上加工保证。上下模座、各固定板上的定位圆柱销孔及导向孔按图纸要求精加工后,可以作为合模装配的基准。
在多工位级进模中,模具四角各设有一处闭合高度限制器。各工位的闭合高度应完全统一,且应以各成形工步的高度为基准,让各冲裁工步与之适应。在分开加工时,各工步的模具部分加工高度要一致,模具上的自制零件严格按图纸高度公差要求进行加工,以减少钳工调试工作量。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种后备箱尾门加强板多工位级进模具,其特征在于,包括冲内孔凹模、顶料板、滑动导柱组件、卸料弹簧组件、拉深凹模固定板、拉深凹模、下垫板、抬料销组件、下模座组件、冲孔凹模固定板、冲长腰孔凹模镶套、卸料板A、冲孔凸模固定板、冲孔凸模垫板、上模座组件、冲长腰孔凸模、导正销、等高套筒组件、拉深压边圈、卸料板B、拉深凸模、氮气弹簧、冲内孔凸模、冲内孔压料板、冲外形孔压料板、冲外形孔凸模、翻边凸模、卸料板C、折弯凸模、冲圆孔凸模、弹簧、卸料板D、误送料检测装置、冲孔凹模、折弯凹模、切边凸模、切边凹模、翻边凹模和冲外形孔凹模;所述滑动导柱组件包括内导柱、内导套。
2.根据权利要求1所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具,其特征在于,模具的上、下模座采用滚动独立导柱组件进行导向,导柱与导套外层用SUJ2高碳铬轴承钢制造, 导套外层内部与导柱滑动部分采用铝合金钢球衬套并开有油槽,生产时加入润滑油, 形成的油膜填充导柱与导套的间隙,实现无间隙滑动导向;在上模座与4块卸料板之间分别装有4对滑动导柱组件作精密导向,采用以MoS2为润滑材料的装卸型自润滑型导向组件,小导柱与小导套间隙控制在0.005 mm左右;所有凸模与卸料板均采用间隙配合,利用卸料板对凸模进行导向,起到保护细长凸模的作用。
3.根据权利要求1所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具,其特征在于,模具采用导料板做为零件的粗定位,分别在模具送料方向的前后侧;导料板装在抬料板上;以导正销对零件精确定位并保证步距,导正销直接装在卸料板上。
4.根据权利要求1所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具,其特征在于,所述模具采用气动式自动送料结构,中部设有两排多个抬料销组件,同时在模具前后方利用多个抬料板顶起工件,导料板安装在抬料板上,下模座上规格为SWF30-70的弹簧顶起抬料板,条料下部与抬料板接触,抬料板上下运动的行程为25 mm,每个抬料板与下模座之间以两组内导柱、内导套进行导向,导向间隙保证在0.003~0.01 mm内。
5.根据权利要求1所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具,其特征在于,上模各凸模镶入到凸模固定板中,凸模固定板分为多块;卸料板起到卸料和压料的作用,卸料板A对应拉深前的几个冲裁工步,卸料板B对应拉深工步,卸料板C对应冲上下外形孔到翻边工步,卸料板D对应冲左右外形孔工步到最后分离切断工步;
下模工作零件凹模镶入凹模固定板,均以过渡配合方式打入固定板中,以线切割作为精加工方式得到;工作零件材料为Cr12MoV,热处理为HRC58~62,固定板采用普通的45钢,进行调质处理。
6.一种后备箱尾门加强板多工位级进模具冲压工艺,其特征在于,包括以下17个工步:冲外侧工艺孔、冲内外工艺孔、剪断、空步、拉深、空步、空步、冲中间大孔、空步、冲上下外形孔、翻边、空步、冲左右外形孔、折弯、冲孔、空步、分离切断。
7.根据权利要求6所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具冲压工艺,其特征在于,在第一工步冲出了2-ф12.1 mm的导正定位孔,在后工序使用。
8.根据权利要求6所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具加工工艺,其特征在于,所述第5工步拉深的工作零件包括凸模、凹模、压边圈,拉深凹模在下模,拉深凸模和拉深压边圈在上模;工作时下模的拉深凹模不动,条料处于拉深凹模上方,上模下行,拉深压边圈在氮气弹簧的作用下压料,接着拉深凸模下行,逐步完成拉深;下模的拉深凹模配入到拉深凹模固定板中,图8中拉深凹模的外形L与图9拉深凹模固定板中的内形L’以H7/h6公差配合,以线切割加工保证精度要求;图8中拉深凹模的8 mm高的直线台阶M、N与图9中拉深凹模固定板上8 mm深的直线型腔M’、N’接触,在高度方向对拉深凹模限位。
9.根据权利要求6所述的后备箱尾门加强板多工位级进模具加工工艺,其特征在于,拉深凹模材料为合金钢Cr12MoV,拉深凹模固定板材料为普通的45钢,前者需要数控铣加工及淬火,后者仅用到线切割、普通机加工;
拉深凹模在最终热处理淬火、回火前进行数控铣销加工,只留少许余量,然后进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60,最后钳工修配来保证表面质量要求;上模的拉深压边圈的四周外形配入卸料板B中,所述拉深压边圈以6个螺钉固定在卸料板B上,拉深压边圈在分模线处与拉深凸模滑配,间隙为单边0.5 mm,沿图10拉深压边圈中S处一周;所述拉深压边圈要进行真空淬火,热处理硬度HRC56-60。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170613

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