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戰略合作單位:

 

拉深模壓邊時坯料下塌的解決方法

時間:2021-02-07   來源:《模具工業》   作者:張秀利,李學坤,于旭明   瀏覽次數:583

張秀利,李學坤,于旭明

(山東濰坊福田模具有限責任公司)

摘要:大型薄板汽車零件拉深成形過程中,當坯料放置在壓邊圈上時薄板中間會下塌,模具閉合時會產生褶皺,導致成形的零件表面產生缺陷。以中地板零件為例,對坯料下塌問題的產生和解決措施進行介紹,并描述采用活動凸模消除坯料下塌的方法,利用機床頂桿實現活動凸模對坯料的有效承托,消除了成形零件壓傷風險,保證了零件的成形質量。

關鍵詞:拉深模;坯料下塌;浮動凸模;中地板

 

0 引言

某車型中地板如圖1所示,外形尺寸為2040mm×1200mm×275mm,呈中間低、兩邊高的形狀,材料為DC04,坯料尺寸為2510mm×1560mm×0.9mm,該零件在CAE分析過程中出現坯料中間下塌的缺陷,并在模具閉合時成形零件產生了褶皺。

1 工藝造型及缺陷描述

工藝造型的壓料面略微隆起,如圖2所示,目的是在壓料過程中儲備部分材料,以降低拉深深度,減少拉深過程中的材料流入。CAE分析中由于坯料尺寸大,且凸模中間低,不能對坯料予以支撐,在重力作用下坯料發生下塌,如圖3所示,導致壓邊過程中板料出現褶皺,在成形零件上存在殘留印跡,導致產生質量缺陷。

2 閉合狀態坯料下塌的解決方案

下塌缺陷一般采用的解決方法:①壓料面加工為平面,壓料狀態會得到改善,但拉深深度將會增加,材料流入量也會增加,模具零件的磨損加劇,且材料利用率降低;②改成雙動拉深,壓料面隆起會變成向下的趨勢,不再受重力造成的下塌的影響,但該零件由于壓力機的限制無法滿足此生產方式;③增加坯料支撐裝置(浮動凸模),在凸模中增加托料以消除坯料下塌,實現坯料在壓邊過程中的預彎,但模具結構較常規模具復雜。經過對托料范圍和托起高度的多次驗證,增加托料后的壓邊過程消除了褶皺現象,零件無起皺風險,如圖4所示。

3 增加托料的浮動凸模

根據拉深成形工作原理,浮動凸模在壓邊過程中僅用于坯料承托,不參與零件的成形,其頂起和下行的運動應與壓邊圈同步,不能使用彈性驅動。浮動凸模應伴隨壓邊圈的頂起同時到位,保證坯料放置時對坯料予以有效支撐,當壓邊圈閉合下行時,浮動凸模應伴隨壓邊圈同步下行,但其行程應小于壓邊圈行程,上模下行到浮動凸模與拉深凸模位置一致時,浮動凸模停止運動,上模繼續向下運動,此時浮動凸模將與拉深凸模一起參與零件的成形,直至完成拉深過程。

圖5所示為帶有浮動凸模的拉深模壓邊圈頂起的狀態,壓邊圈行程為220mm,在壓力機頂桿的作用下,浮動凸模頂起后與壓邊圈的高度保持一致,能對坯料予以有效支撐,避免了坯料下塌。圖6所示為浮動凸模與模具結構,浮動凸模安裝在拉深凸模內部,通過壓力機的頂桿驅動,底面設置調整墊,四周采用導板導向,并設置了輔助彈性回位,帶動浮動凸模隨壓邊圈同步下行,其另一個作用是防止下模翻轉時浮動凸模脫出;當壓邊圈下行145mm時,浮動凸模同步下行到與拉深凸模位置一致,浮動凸模底部的調整墊與下模座接觸,浮動凸模停止運動,隨之與頂桿脫離,壓邊圈繼續向下運動75mm,拉深結束。

拉深成形結束后滑塊帶動上模上行,頂桿將壓邊圈頂起,此時頂桿與浮動凸模沒有接觸,浮動凸模仍處于靜止狀態,當頂桿繼續向上頂起75mm后,頂桿與浮動凸模接觸,此時拉深成形的零件已脫離拉深凸模并伴隨壓邊圈上行75mm,浮動凸模頂起不會對零件造成損傷,浮動凸模在頂桿的作用下與壓邊圈同步繼續上行145mm,矩形彈簧4同步壓縮145mm,頂桿停止頂起,模具重新恢復到圖5所示的浮動凸模頂起狀態。最終模具調試時,浮動凸模動作可靠,壓料狀態無褶皺,與CAE分析狀態一致。

浮動凸模在模具中雖然可以起到托料的作用,但其本質還是拉深凸模的一部分,其裝配精度和加工精度仍需要保證。拉深凸模和浮動凸模采用銅合金自潤滑導板導向,裝配后一起加工凸模型面,浮動凸模與拉深凸模的間隙不能過大,應控制在0.5mm以內。頂桿墊塊為長條形(見圖7),既是頂桿墊塊,又是矩形彈簧組件的安裝板,需從下模底面裝配到浮動凸模底面(包含固定在其上的矩形彈簧組件),為浮動凸模的動作進行可靠的運動傳遞;矩形彈簧的設置可避免模具翻轉時浮動凸模脫出,并且可以在浮動凸模不能依靠自身重力向下運動時提供彈性回位,使機構動作更可靠。

4 結束語

浮動凸模能有效解決拉深模坯料下塌的問題,結構較常規拉深模復雜,其浮動凸模的設定區域、頂起高度、導向精度、定位精度、加工工藝性、裝配工藝性、可靠性等都需要經過論證和分析。該機構的應用為解決拉深模坯料下塌問題提供了參考,滿足了模具生產和零件的成形質量要求。

參考文獻(略)

 
 
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