轿车泵外用支架冲压模具设计

轿车泵外用支架冲压模具设计

0冲孔、翻边、三角冲凸图1所示的零件是汽车油挤出的外部框架，材料为08钢。此产品由以下特征组成:冲孔、翻边、圆形止裂槽、三角压筋、弯曲、冲凸。图2为工件的效果图。图3为压筋的局部效果图。1冲凸压筋不能进行成形从工件的结构特征来看,此工件的生产需要以下几个工序:落料、冲孔、弯曲(包括侧壁折弯和翻边)以及起伏成形(冲凸和压筋)。此工件在冲压成形过程中主要存在以下几个难点:(1)如何解决产品翻边和折弯的成形问题。由于折弯和翻边的方向不一致,而且其中一个侧壁折弯为有角度的二次弯曲,如何解决此特征成形过程中起皱和板料的流动性问题。(2)有角度的二次折弯侧壁上拐角处的翻边特征在成形过程中必然会出现变形和堆料现象,能否采取有效措施对其进行控制。(3)冲凸和压筋采取何种成形方法进行成形,以使其效果最好。综合评价:此工件的尺寸精度并不是很高,但工件的成形特征较为复杂,易出现变形、堆料以及褶皱等不良现象,这些都将为工件的成形带来一定的困难。通过对制件的结构进行分析,可采用的模具形式为:级进模;两套复合模。(1)级进模(第一套方案)级进模是多工序冲模,生产效率高,易于实现生产自动化。然而采用级进模易出现以下问题:制件底座四周均有翻边或折弯,级进模所必需的连接带不易设置;产品结构特征较为复杂,使得展料形状无规则,这将会给排样带来难度,同时会使废料的面积增加,将使产品总的材料利用率大大下降,且模具结构较为复杂。(2)两套复合模(第二套方案)由于采用一套复合模模具结构复杂,且难以成形,故采用两套复合模完成制件的成形。第一套模具完成制件的冲孔、冲凸、落料以及翻边;第二套模具完成制件的三角压筋、折弯以及有角度的二次折弯。采用两套复合模成形,模具结构简单,生产效率也比较高,与级进模相比,模具结构得以简化,使得加工制造成本下降,采用复合模无需连接带,故材料利用率要比采用级进模时高得多。综上所述,对以上两个方案从模具结构、材料利用率、生产成本和生产效率以及自动化程度等多方面因素考虑,最终选择第二套方案:采用两套复合模。2pro/e模拟的梁板料折弯处的翻边模拟根据该制件的各组成特征,按照各特征的规则形状或近似形状进行展开,再将已展开的毛坯板料进行过渡处的圆弧修正。下面重点给出了制件组成特征中较为复杂部分的展料计算分析,即在二次成形的侧壁弯曲处,侧壁直向部分与倾斜部分交接转弯处的翻边。在整个制件的成形过程中,侧壁的直向部分与倾斜部分交接处的折弯成形是在翻边成形后进行的。因此,再进行交接处折弯时,除了平面板料进行有角度的折弯外,板料两侧的翻边也要进行折弯,而翻边特征在进行折弯时,必然导致折弯处的翻边出现变形现象,与此同时,堆料现象也会随着变形现象的出现而发生,从而致使交接折弯处的过渡翻边区域难以预测其成形后的具体形状。因此应用了Pro/E软件中的钣金模块,将此工件画出。Pro/E软件中的钣金模块的设计完全符合钣金件实际的冲压规律,其中内含的钣金折弯表也是与实际生产设计中的钣金件弯曲成形公式相吻合的。故利用Pro/E的钣金模块模拟出的工件造型与手工做出的样件是基本一致的。Pro/E模拟的两侧拐角处的翻边特征如图4所示。从图4中可以看到拐角处的翻边特征是一个过渡区域,而这个过渡区域的特征又不与任何一种规则形状相似,因此只能将其按照过渡区域进行分割,一部分与倾斜壁相接,另一部分与垂直壁相接。左侧和右侧的特征最大的不同就是:左侧特征是向外凸起的,而右侧是内凹进去的。右侧按照两部分进行分割展料后,所得的展料表明在此处的堆料现象将会更加明显。因此,对展料方式作出及时调整,即:完全按照与倾斜壁相接的一侧进行展料计算。在展料计算中应用公式如下:旋转体拉深件的毛坯尺寸按“久里金法则”进行计算,即:所求毛坯直径为:k—系数该零件的展开图,如图5所示。3最优排样方案在对工件进行排样时,应用CAD二次开发中的一个排样设计程序对此工件进行了计算机排样。此排样设计程序需要加载于CAD中来进行排样。此排样程序是一个通过自动旋转角度测试的方法来计算出最优的排样方案,可以找出最省料的排样方式,计算出料宽、步距、旋转角度和材料的使用率等等。其中涉及到几个计算参数:xmin距离:两个制件间的最小距离;ymin1距离和ymin2距离:制件与板料边缘的距离;步进测试角度:相邻两次测试中,工件所旋转角度的差值;所计算出的面积是指料宽乘以步距。在对工件进行排样测试前所输入的相关参数为:xmin=1.2mm;ymin1=1.5mm;ymin2=1.5mm;起始测试角度为0°终止测试角度为360°步进测试角度为10°通过计算,最优的排样设计出现在旋转角为40°的排样,材料利用率为69.283%;此时的排样图如图6所示。4螺母结构4.1模具结构设计本套模具共采用两套复合模,但因为第一套模具完成制件的冲孔、冲凸、落料及翻边,在模具结构设计方面并没有什么特殊性,故在此不再赘述。将重点介绍一下第二套模具的结构设计,它用来完成制件的三角压筋、折弯以及有角度的二次折弯。模具的装配图如图7所示。本套模具中采用的是四角导柱模架,工作平稳,导向精度高,易加工。4.2压筋成形机构的设计(1)滑块的结构设计滑块的结构采用了逆向思维的设计方法,即:在满足滑块的结构设计合理的条件下,针对本模具所需滑块的特点再设计其具体结构;根据滑块成形力反推出压力机应提供的压力,再根据此压力选择合适的压力机。如图7中的件12、件16、件27。(2)斜楔的结构设计斜楔与滑块一般是配合使用的,通过滑块来改变冲压力的方向或运动方向。通过紧固螺钉与上模固定,通过销钉进行定位。如图7中的件17、件29。(3)弯曲凸模的结构设计弯曲凸模的作用是成形工件的侧壁,并兼作压筋的凹模。由于模具是先成形侧壁弯曲,再成形压筋和倾斜壁,因此在上模就必须安装弹性元件,所以,在凸模板留有弹簧安装孔以及上模导柱的导向孔。另外,侧壁的弯曲成形早于倾斜壁的成形,因此,在凸模上必须开有能成形倾斜壁滑块的通过孔。弯曲凸模的外形尺寸除弯曲线处的尺寸外,其余尺寸按照工件的外形尺寸进行配做。弯曲凸模在侧壁翻边时,凸模的一侧还作为翻边弯曲的凸模,如图7中的件3。(4)弯曲凹模的结构设计在本套模具中,弯曲凹模主要是作为侧壁弯曲的凹模。此外,弯曲凹模的内部还作为压筋凸模的运动轨道,此内部轨道的尺寸按照压筋凸模和摆块的运动范围设定。如图7中的件10、件20。(5)压筋成形机构的设计本套模具的压筋成形利用的是“杠杆”原理,通过压块向下压杠杆,杠杆绕心轴旋转,推动滑块使压筋成形的。复位时,压块上升,在顶销的作用下,杠杆拉动铰接片,铰接片带动滑块下行,进而完成复位。由于在压筋处的模具结构空间比较狭窄,空间有限,因此,使得成形压筋的滑块——压筋凸模的行程不宜过大。压筋成形的复位机构采用的是铰接形式的复位,它具有比弹簧形式的复位占用更小的空间优势。由于本套模具中受到结构空间的限制,弹簧复位既不能向外引出,又不能内置弹簧复位,所以最终采用了铰接形式的复位机构。至于铰接片的设计,是在“自行车链条连接片”的结构启发和参照下设计出来的。摆块的设计没有什么特别之处,只是需要指出的是摆块的旋转轴——心轴的直径为φ10mm,摆块与心轴为间隙配合。摆块与铰接片是通过φ3mm的轴连接的。如图7中的件9、件21。5提高了生产效益由于制件的结构复杂,精度和质量要