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汽车模具技术分享:卡车立柱外板侧整形模结构设计

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汽车模具技术分享:卡车立柱外板侧整形模结构设计

作者:柳岩、吴杰、蒋万琦、王新、徐良智、小霜、彭宗军(湖北七星模具制造有限公司)

文章已发表在《模具制造》月刊上,版权归作者所有。转载请注明出处,谢谢!

立柱外板是卡车驾驶室最关键的覆盖件之一,侧面成形是其成形过程中最重要的工序。对于立柱外板的侧面整形,整形时需要支撑凸模,整形后凸模需要退出,其半封闭的形状给模具设计带来了更多的困难。另外,该部分受双目重叠角度不超过6°的限制,无法更改。为了改变这种状况,采用了一种新的复合楔形结构。

关键词:柱外板;侧面塑形;倾斜楔形结构

柱1外板挡风玻璃前缘的修整形状及成形方案分析

外立柱板是驾驶室最关键的零件之一,制造的零件尺寸较大(1686×300×207mm)。而且复杂的形状和曲面使其冷冲压成型工艺极其复杂,与驾驶室的很多零件都有装配关系(见图1)。立柱外板的尺寸精度将影响立柱外板与侧壁外板、前壁内外板、车门内外板和前挡风玻璃的装配紧密性。在产品设计中,在保证足够承载能力的情况下,优化了转向柱外板的宽度,使驾驶员的视野更开阔,可以有效提高驾驶安全性,但这样一来,增加了模具设计的难度。

图1立柱外板的俯视图

由于上述原因,侧面成型成为柱外板成型过程中最重要的工序之一。成型时要求定位支撑可靠,无变形和褶皱。成型后,表面光滑无褶皱。成型后,要求成品零件容易退出。由于该段截面极窄,修边行程长,需要修边两个台阶(18.3mm),所以材料收缩非常严重(见图2),这也是设计难点。

图2立柱外板侧面成型工艺图

a——立柱外板侧面成型工艺图

b——柱外板的截面尺寸和分型示意图

目前我公司虽然有一些应用的例子,如带子母的楔子,倾斜转向的复合楔子,旋转结构的楔子,双向运动结构的楔子等。,由于其结构复杂、调整困难、制造成本高等原因,应用的概率很小。常用的侧整形模具结构如图3所示。活动凸模采用局部支撑结构,保证了切边时有足够的压料面积。为了取料方便,在压料面内侧设置了宽挂空带,可以保证活动冲头在收缩时不会与工件发生碰撞。挂空带的设置是为了保证活动冲头收缩时不会与工件发生碰撞。

虽然这种模具结构在工业上已经得到了广泛的应用,但它仍然存在一些缺陷。在生产中空的局部悬空会导致零件在成型时定位不稳定,同时零件会发生局部变形,零件的精度很难得到保证。为此,对模具结构进行了探索,并寻求优化方法来克服上述缺点。

图3目前常用的侧成型模具结构

a——共同方案一b——共同方案二

柱外板侧面成型新型复合楔结构设计

对于柱外板的侧成型工艺,采用了新型的复合楔块结构设计,即开模时,活动凸模处于收缩状态,放上工艺件后,镶块的凸形可以保证定位精度;合模时,滑轮将活动凸模展开到位,然后压芯压料。最后,切边凹模进入固定凸模的凹槽,完成切边。侧边修整完成后,成品零件得到充分支撑,可以避免支撑不良导致的轻微变形,从而达到提高侧边修整质量的目的,如图4所示。

图4斜楔的横截面

1.上模座2。上压板3。侧切边模8。楔形弹簧9。导向腿11。下模座13。楔形螺丝刀14。楔形导板15。侧切边冲头16。可移动冲头17。氮泉ⅱ18。膨胀楔。

3模具结构和工作过程

模具结构如图5和图6所示,包括上模和下模。上模包括上模座1、上压板2、切边凹模3、氮气弹簧4、斜楔座5、导向板6、平衡块7、斜楔弹簧8、导向腿9和斜楔中滑块10;下模包括下模座11、外导向板12、楔驱动器13、楔导向板14、侧切边冲头15、活动冲头16、楔氮气弹簧17、扩张楔18、腿部导向槽19等。其特征在于上模座1下方的中间空腔内安装有压板2,压板2的四周通过导向板与上模座滑动配合,压板与上模座之间安装有氮气弹簧4, 侧切凹模3固定在压板2左右两侧斜楔的中间滑块10上,斜楔座5安装在上模座1的中间,侧切凸模15固定在下模座11左右两侧,中间安装两个扩张斜楔。 上部是斜楔滑轮上的可动冲头16,它由导板引导在两个冲头之间滑动,在成形过程中支撑柱体的内部形状,可动冲头16安装在水平移动的扩张斜楔18上。当模具打开时,活动冲头16处于收缩状态;当模具闭合时,可动冲头16处于扩张和成形状态。

图5模具结构

1.上模座2。上压板3。侧切边模具4。氮泉ⅰ 5。斜楔驱动器ⅰ 6。导板7。平衡块8。倾斜楔形弹簧9。导向腿10。斜楔中间滑块11。下模座12。外导板13。斜楔驱动器ⅱ 14。倾斜楔形导板15。侧切边冲头16。可移动冲头17。氮泉。

图6侧成型模具的打开状态

模具的创新之处在于将原来的活动凸模分为两部分:切边凸模和活动凸模。固定冲头安装在下模座上,可动冲头的一部分支撑该部分。活动凸模在切边凸模的侧面上下移动,向上移动时对侧面进行整形,向下移动时取零件,解决了成形时零件的变形和精确定位问题。

模具工作过程:机床滑块带动上模向上,模具打开。在楔形弹簧8的弹力作用下,楔块中的滑块10带动侧凹模3与活动凸模16分离,然后楔块驱动器5与扩张楔块18分离,扩张楔块18侧向移动,将活动凸模16向下移动到原来的位置,然后成品投入到前一次生产中,加工零件精确定位。上模向下移动,楔块驱动器5驱动扩张楔块18将活动凸模16推至预定位置,然后楔块中的滑块10在楔块驱动器13的作用下斜向上移动,推动侧精锻模3和活动凸模16闭合,完成侧整形过程。模具楔的行程图如图7所示。

图7模具楔行程图

4结束语

在卡车立柱外板成形过程中,常见的缺陷是成形深度深、材料收缩量大、局部褶皱严重。此外,由于其窄而深的半封闭形状,如何保证零件在全型材支撑的情况下可退可取一直是设计难点。本文介绍的这种新型复合楔块结构,不仅可以解决材料收缩量大造成的局部起皱,还可以实现型材的充分支撑,使零件定位稳定,大大提高了零件的质量。该模具现已投入量产,至今未出现故障。

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