汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱模具設(shè)計(jì)思考范文

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摘要：

對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱上安裝板進(jìn)行工藝分析及排樣分析，確定了采用沖裁、成形、折彎、沖孔四個(gè)單工序模成形的工藝方案，很好地解決了料帶不能連料的問(wèn)題。同時(shí)根據(jù)對(duì)產(chǎn)品材料的分析，在成形工序采用一次成形，不僅能夠滿(mǎn)足成形要求，而且提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。

關(guān)鍵詞：

沖壓成形；轉(zhuǎn)向柱上安裝板；單工序模；排樣分析；一次成形

近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了汽車(chē)模具技術(shù)水平的快速進(jìn)步，對(duì)汽車(chē)制造質(zhì)量及成本也起到了重要影響[1]。汽車(chē)沖壓模具技術(shù)是現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中十分重要的加工方法，沖壓模具制造出的車(chē)身零件自重輕、強(qiáng)度高、硬度大、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)批量化和自動(dòng)化。汽車(chē)模具制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量汽車(chē)制造水平的重要標(biāo)志。沖壓模具根據(jù)工序組合程度可以分為三大類(lèi)：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。其中單工序模是指只有一個(gè)工步，只完成一道工序的沖模。由于其制造簡(jiǎn)單，便于維修，在所生產(chǎn)產(chǎn)品不易采用復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模的情況下，就選用單工序模具。

1產(chǎn)品介紹及工藝分析

如圖1所示為汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱上安裝板，材料SAPH440，料厚2.3mm。該材料強(qiáng)度高，成形性能好，可用來(lái)制造成形性能要求較高的產(chǎn)品[4]。從圖1可以看出該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在中間彎曲部分有兩個(gè)凹陷的橢圓孔。在兩邊部分，一邊是中間部分有一定的弧度，另一邊則在邊緣有一定凹陷。該產(chǎn)品的四邊邊緣都有折彎，其成形難度在于彎曲弧度的成形。由于該工件兩邊都有一定弧度，從而造成工步和工步間的料帶不易連接，不適宜采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)；另一方面，客戶(hù)對(duì)該產(chǎn)品精度要求不是特別高，但要求交貨時(shí)間短，相應(yīng)地造成了研制周期短。經(jīng)過(guò)對(duì)工藝和結(jié)構(gòu)的分析，確定該產(chǎn)品采用多個(gè)單工序模加工生產(chǎn)。

2排樣設(shè)計(jì)分析

單工序模排樣相對(duì)于級(jí)進(jìn)模的排樣要求相對(duì)較低，主要是保證材料利用率高，放料和取料方便，操作安全。排樣前，首先根據(jù)展開(kāi)公式和料厚把產(chǎn)品展開(kāi)，獲得產(chǎn)品展開(kāi)后尺寸，進(jìn)而選取合適的料帶。如圖2所示為產(chǎn)品展開(kāi)圖。在保證材料利用率和產(chǎn)品要求的情況下，最終確定了材料寬度為370mm[5]。通過(guò)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱上安裝板工藝分析和單工序模加工特點(diǎn)，將工件的加工分為四個(gè)工序，如圖3所示。其中，圖3a工序1為沖裁，主要是把料帶沖裁成產(chǎn)品展開(kāi)圖的形狀，為下一工序做準(zhǔn)備；圖3b工序2為成形，主要是中間部分弧度的成形和兩個(gè)橢圓形狀的起鼓。一邊上的中間起鼓也是在該道工序成形，該道工序較難實(shí)現(xiàn)，不能讓產(chǎn)品出現(xiàn)扭曲和裂紋；圖3c工序3為折彎，主要是產(chǎn)品四周的折彎成形，較難進(jìn)行的是一邊上的下凹陷成形，容易把邊折斷；圖3d工序4為沖孔，主要是中間部分的橢圓沖孔和兩邊的沖孔。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，最難成形的是工序2和工序3，它們都采用一次成形。為了防止料片移動(dòng)，在工序2中設(shè)置了定位針和定位，在工序3設(shè)置了定位針，保證了沖壓精度[4]。

3模具工作過(guò)程

上述四個(gè)工序中，以成形、折彎和沖孔三個(gè)工序?yàn)橹鳌Ｒ虼耍榻B模具的工作過(guò)程主要介紹成形、彎曲和沖孔三個(gè)工序。（1）成形。經(jīng)過(guò)工序1加工的料片放入成形工序2的模具內(nèi)，在定位針和定位的作用下，料片準(zhǔn)確置于成形凹模（如圖4a），成形沖頭在上模座的帶動(dòng)下沖壓料片，完成成形。由于有定位針和定位的作用，料片在沖壓成形過(guò)程中不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，確保沖壓精度。成形沖壓完成后，上模座帶動(dòng)成形沖頭向上運(yùn)動(dòng)，取出料片，進(jìn)入下一道工序。（2）折彎。在定位針的作用下，經(jīng)過(guò)成形工序的料片準(zhǔn)確置于彎曲凹模（如圖4b），上模座帶動(dòng)折彎沖頭沖壓料片，卸料板將料片固定，折彎沖頭向下運(yùn)動(dòng)，完成折彎，上模座帶動(dòng)折彎沖頭向上運(yùn)動(dòng)，取出料片，進(jìn)入下一道工序。（3）沖孔。在定位的作用下，經(jīng)過(guò)折彎工序的料片準(zhǔn)確置于沖孔凹模（如圖4c）。由于定位準(zhǔn)確，沖孔沖壓準(zhǔn)確進(jìn)行，沖孔完成即得到產(chǎn)品零件。

4模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

4.1模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，有四個(gè)單工序模具組成，便于模具加工和維修。（2）卸料板安裝有導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合上下運(yùn)動(dòng)，保證了卸料板的運(yùn)動(dòng)精度，使卸料板對(duì)沖頭具有準(zhǔn)確導(dǎo)向作用，提高了沖壓精度。（3）工序2和工序3的凹模直接安裝在下模座上，便于制造和拆卸，易于維修。（4）工序2安裝有定位針和定位，工序3安裝有定位針，工序4安裝有定位塊和定位，保證了料片能夠準(zhǔn)確定位，保證了沖壓精度。

4.2模具設(shè)計(jì)（1）由于該產(chǎn)品兩邊都有一定的弧度，并且還含有折彎，相鄰制件在料帶上不容易連接，造成料帶不能夠傳送，因此不能采用級(jí)進(jìn)模，而幾個(gè)單工序模組合能夠滿(mǎn)足要求，模具設(shè)計(jì)時(shí)采用單工序模。（2）該產(chǎn)品沒(méi)有采用兩次及以上次數(shù)成形，是因?yàn)樵摦a(chǎn)品材料成形性能好，采用一次成形就能滿(mǎn)足要求，沒(méi)有必要采用兩次或多道次成形。

4.3模具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）單工序模具應(yīng)從簡(jiǎn)單易加工的角度去設(shè)計(jì)，堅(jiān)持耐用、維修方便、易于運(yùn)輸?shù)脑瓌t，在凸凹模材料上要優(yōu)先選擇耐磨、耐沖擊、強(qiáng)度高的材料。（2）單工序模具排樣設(shè)計(jì)相對(duì)于級(jí)進(jìn)模來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，主要考慮易于送取料，定位準(zhǔn)確方便，提高材料利用率，操作安全。（3）在模具設(shè)計(jì)制造中要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性和方便性，盡量選取標(biāo)準(zhǔn)件，縮短模具制造時(shí)間，提高效率，特別對(duì)于生產(chǎn)周期較短的模具尤為重要[3]。（4）在模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)料帶的定位，例如使用定位針、限位柱、限位塊等，保證沖壓時(shí)料帶位置的固定，保證了沖壓產(chǎn)品的精度。（5）模具設(shè)計(jì)還必須注意各部門(mén)協(xié)同作業(yè)，及時(shí)溝通，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及早解決。

5總結(jié)

通過(guò)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱上安裝板的成形工藝分析，采用多個(gè)單工序模，很好地解決了不能連料的問(wèn)題；采用一次成形，不僅滿(mǎn)足了產(chǎn)品成形要求，而且提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，對(duì)同類(lèi)型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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作者：姜立忠 白廣江 呂永寶 王治國(guó) 單位：天津市津兆機(jī)電開(kāi)發(fā)有限公司 天津市精密級(jí)進(jìn)模具成型技術(shù)工程中心