某汽车结构件多工位连续冲压传送模设计(一)

某汽车结构件多工位连续冲压传送模设计(一)

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某汽车结构件多工位连续冲压传送模设计(一)

2021-10-25

摘要:传送模的结构与连续模有较大不同,传送模应用于尺寸较大、工位不多的汽车结构件的连续冲压成形,由与工步数目相等的独立子模具构成,子模具结构具有中小型冲压模具的特点,模架结构具有大型冲压模具的特点。

分析某汽车结构件的冲压工艺,确定了冲压工艺方案,应用AUTOFORM软件对冲压工艺方案进行了有限元数值模拟,以分析冲压工艺方案的可行性,并在此基础上设计出一副6工位连续冲压成形的传送模;比较深入地研究了汽车结构件传送模设计的关键技术。生产试验表明,该传送模设计合理、工作可靠、生产效率高,能够满足该汽车结构件的大批量生产要求。

关键词:汽车结构件;连续冲压;传送模;连续模;AUTOFORM

多工位连续冲压技术就是使用压力机、多工位配在公共模架上组成整套模具。在使用的毛坯上,连连续模等设备,将加工零件所需的多个冲压工序分续模的毛坯采用条料,传送模的毛坯则是采用单件板配在多工位连续模的多个工位上,每个工位完成一料,因此,传送模要与机械手配合使用,机械手用于定的工序,条料经过所有工位完成零件的冲压加将毛坯从前一个工位送到后一个工位。

在毛坯的定位工.。在实际生产中,连续冲压成形可采用连续模上,连续模一般以侧刃和导正销配合实现条料送进的或传送模。粗、精定位或采用送料机送料粗定位、导正销精定传送模与连续模有较大不同。在结构上,连续模位,传送模通常采用毛坯的外形或内形定位。

是具有多个工位的一套模具,传送模则是由多套独立目前,鲜有关于传送模结构设计的论述。本文的单工位模组成这些单工位模按工步顺序排列,装以某汽车结构件为研究对象,对其冲压工艺进行了分析,应用AUTOFOR M软件对其连续冲压成形进行了有限元数值模拟;在此基础上,设计出一副6工位传送模深入分析了传送模的结构特点。最后通过试验验证了有限元数值模拟的可靠性和准确性以及传送模结构设计的合理性。

l 冲压工艺设计

1.1 产品工艺性分析

产品冲压工艺性分析是指根据产品的形状特点分析产品需要采用哪冲压工序成形,其形状是否满足该冲压工序的要求;根据产品的尺寸精度、形位精度、表面质量要求分析陔冲压工序是否能够达到要求;产品足否存在不合理的结构或过高的精度要求。

根据客户提供的三维图,某汽车结构件的结构如图l所示,材料为低合金高强度钢SP121BQ,材料厚度为1mm。

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根据产品的结构特点,产品中部凸起部位需要通过拉延工序得到,产品外形轮廓需要通过修边工序得到,产品周边的竖起部位需要通过弯曲、翻边工序得到,产品表面的需要通过冲工序得到,其中冲两个斜孔需要用到斜楔机构。因此,产品需要通过修边、拉延、弯曲、翻边、冲孔等工序来完成冲压成形。

为了满足产品的尺寸和外观要求,如何合理地划分工序,采取有效的手段保证产品质量,避免在成形中出现起皱和破裂缺陷,是工艺没计的难点和重点。

1.2 冲压工艺方案设计

汽车结构件的冲压工艺顺序一般是:落料、拉延、修边、翻边、整形、冲孔。本结构件的冲压工艺方案设计为:毛坯采用矩形板料,因此不需要落料工序;首先安排冲中间凸起部位的拉延工序;其次安排修边工序;然后安排弯曲、翻边等工序;最后安排冲孔工序。

汽车结构件的形状和尺寸决定其工艺性,前面的工序要为后面的修边、翻边等工序创造有利条件,如为修边工序预先冲。艺孔、工艺缺口等,绝大多数的汽车结构件采用一次拉延成形。拉延以后的工序仅仪是确定工步数和工序顺序。后续工序要注意定位基准的一致性或定位基准的转换,上道工序要为下道工序创造必要的条件。

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首先安排冲中间凸起部位的拉延工序,其目的是以后各工序以中间凸起部位作为定位基准。产品外缘的修边工序放在弯曲、翻边工序的前面还是后面考虑到产品外缘为三维空问曲线,修边工序放在弯曲、翻边工序的后面会使模具结构变得很复杂,模具的体积也会增大,增加模具成本;另外,考虑到产品对外缘尺寸要求不高,可通过精确设计毛坯外形满足产品要求。网此,修边工序放在弯曲、翻边工序的前面,弯曲、翻边后不再修边。

冲孔工序安排在最后是考虑到各孔之间有相互位置精度要求以及防止产品在成形时引起孔的变形。根据工序分析可知,要完成成形,需要设计一副6工位的传送模来完成冲压成形。各工位的_丁序内容为:(1)拉延;(2)修边;(3)弯曲、翻边;(4)弯曲;(5)冲斜、冲槽;(6)冲孔。

2 多工位连续冲压有限元数值模拟

CAE软件使模具设计由传统的经验设计向非经验设计转变,可对成形工序进行分析和优化。本结构件采用AUTOFOR M软件进行有限元数值模拟。在实际生产中模拟连续冲压成形的过程町采用单工位多工序或多工位多工序的方法。由于传送模采用单件板料,故采用单工位多工序的方法。在对该结构件的冲压成形工序建立有限元模型的基础上,对前4个工序进行了板料冲压成形的单工位多工序数值模拟,模拟结果如下。

(1)工位1(拉延)

一般情况下,对于形状比较简单的汽车结构件,采用矩形毛坯;对于形状复杂的汽车结构件,则采用落料或局部切角的毛坯。本结构件采用矩形毛坯。拉延后最初设计形状如图2所示,压料型面为平面,经AUTOFORM数值模拟发现拉延时会起皱。起皱是由于该部位成形时变形不充分引起的,通过改变该部他毛坯形状和尺寸以增大该部位的变形,以及在起皱邪位两端设计拉延筋可以增大附加拉力、降低应力,并使拉力均匀,从而达到防止起皱的作用、修改后的最终设计形状如图3所爪,没有出现起皱观象

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利用UG建立如图4a所示的有限元模,第11 (拉延)的模拟结果如图4b所示。由图4b可知,经拉延后,中部凸起部位变形充分,左侧凸起部位还有拉深潜力,凸起部位外围4个部位材料厚度增加,有起皱产生。

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来源:刘庆东,夏琴香

(1.广州工程技术职业学院机电工程系,广东广州510075;2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)

《锻压技术》第41卷第10期

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