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        自動化生產線模具的開發及應用
        2020-02-27 18:32  點擊數:

          一、零件成形工藝分析

          車橋是載重汽車上的重要零件之一,由2件半殼焊接而成,主要作用是承受汽車的載荷,維持汽車在道路上的正常行駛。后橋半殼(見圖1)采用料厚8mm的B510L鋼板成形,長度尺寸為1645mm。后橋半殼原成形工藝為:落料→成形→等離子切坡口→鏜孔→加工漏油孔→銑兩側?300mm大平面→加工軸頭。對后橋半殼原成形工藝進行分析,將后橋半殼的成形工藝改為由落料、成形、整形墩坡口3副模具完成,各模具間工件傳遞由原來的手工取放料改為機械手自動化操作,不但很好地保證了工件在各工序模具上定位的可靠性、一致性、安全性,而且大大減小了后期人工操作的強度,減少了操作人員。后橋半殼成形后直接進行合焊,減少了等離子切坡口、鏜孔、銑大平面、加工漏油孔、加工軸頭孔等諸多工序,節省了大量的資源,提高了生產效率。

          二、模具設計

          1、基本結構設計

          根據后橋半殼材料厚、長度長的特點,各道工序的成形模具中凸、凹模采用鑲拼結構,上、下模座均為箱式鑄造基體結構,不但保證了模具質量和強度,沖壓時既減震,又能節約材料,減少加工面積,降低成本。

          1.下模座 2.壓料芯 3.凸凹模鑲件 4.光電感應器 5.卸料螺釘 6.彈簧 7.沖孔凸模 8.沖孔凹模 9.蓋板 10.切邊凹模

          后橋半殼的落料尺寸為1702mm×330mm,落料工序件尺寸如圖2所示。后橋半殼料厚為8mm,落料時,落料模的凸、凹模刃口磨損很嚴重,因此,落料模(見圖3)凸凹模鑲件在修邊刃口上采用了雙面刃口結構(見圖4),即凸凹模鑲件上、下面均加工出刃口,當上面刃口磨損到無法修復的狀態時,將凸凹模鑲件翻轉180°,將下面刃口翻轉到上面繼續使用,螺釘孔、圓柱銷孔位置保證翻轉后與原位置重合。這樣凸凹模鑲件刃口使用壽命不但得到成倍提高,而且在生產過程中遇到刃口崩裂等突發事件時,能夠快速解決而不影響正常生產。該模具結構已經應用實際生產,得到用戶高度認可,很有推廣價值。

          1.上模座 2.凸模組件 3.上過渡板 4.安全螺釘 5.打料桿 6.彈簧 7.下模座 8.下過渡板 9.頂桿 10.安全螺釘 11.推板 12.光電感應器 13.凹模

          成形模(見圖5)與整形模(見圖6)下模采用推板結構以減小工件在成形過程中的竄動。成形模與整形模工作時,頂桿將推板頂出至與凹模上平面平齊,工件在壓制的過程中成形推板V形型腔限制工件左右竄動。上模采用打料桿結構,保證工件不帶至上模。2副模具均采用光電感應器與壓力機、機械手連接,因零件尺寸公差比較小,后續不加工,在成形模凸模、凹模方管、橋包、凹模圓管處需采取相應的措施以控制零件變形回彈。在零件成形結束后的方管側壁及圓管端頭均會產生回彈,經過反復分析和調試,在方管底平面處及圓管端頭均應做反變形補償,以補償零件成形中產生的回彈,具體的反變形補償方式如圖7所示。

          2、模具主要零件材料的選用

          由于零件料厚為8mm,且形狀不規則,零件在成形過程中,模具凸、凹模成形的R角處經過劇烈摩擦,磨損極其嚴重,一般材料很難滿足大批量生產的要求。因此,在凸、凹模材料的選用上,根據各模具的特點和工作要求,落料模凸、凹模采用進口的SKD11鋼制造,淬火硬度58~62HRC,大大提高了凸、凹模刃口的使用壽命。成形模凸、凹模采用Cr12MoV鋼制造,淬火硬度58~62HRC,模具調試好后成形凹模表面做TD處理,經過TD處理后,能夠達到硬質合金的高硬度和耐磨性,解決了厚料在生產過程中容易產生的拉傷問題,不但減少了反復修模、裝模的次數,還節約了生產成本。整形模凸、凹模采用Cr12MoV鋼制造,淬火硬度58~62HRC。模具模座均采用鑄鐵HT300制造。

          3、重點解決的問題

          在沖壓生產中,零件成形回彈是客觀存在并難以避免的,經過對后橋半殼的成形工藝進行分析、計算和對模具的調試,后橋半殼在成形過程中的回彈主要集中在側壁和圓管端頭處,針對這兩處的回彈,采取在模具凸模和凹模的底平面做了反回彈補償來解決側壁的回彈,在圓管端頭處做反回彈來補償圓管端頭的回彈。

          為預防板料在成形過程中產生竄動和開裂,采用成形推板結構,保證零件在成形過程中與推板兩側面完全貼合而防止竄動,采用加大凹模R角的方法來避免零件成形開裂。

          三、模具工作過程

          機械手將毛坯料放到落料模凸凹模鑲件上,毛坯料以L形定位板定位,光電感應器感應到毛坯料定位后,將信號傳輸給壓力機,壓力機發出指令,機械手撤回,壓力機滑塊帶動上模下行,壓料芯在強力彈簧的作用下將毛坯料壓緊在凸凹模鑲件上。上模繼續下行,安裝在上模座上的切邊凹模開始切邊,直到上、下模完全貼合,完成對零件外形的切邊。壓力機滑塊帶動上模運行到上止點,壓力機發出指令給機械手,裝在第一臺壓力機上的機械手將零件從落料模的下模上取出,轉送到成形模的下模上。

          安裝在成形模下模座上的光電感應器感應到板料到位后,將信號傳輸給壓力機,壓力機發出指令,機械手撤回,壓力機滑塊帶動成形模上模下行,此時零件在下模成形推板和上模的作用下,零件被壓緊不再竄動,上模繼續下行,將成形推板和零件完全壓入下模型腔內,完成零件形狀的壓制。壓力機滑塊帶動上模運行到上止點,成形推板將工件頂出,壓力機發出指令給機械手,裝在第二臺壓力機上的機械手即可將零件從下模上取出,轉送到整形模的下模上。

          安裝在整形模下模座上的光電感應器感應到工件后,將信號傳輸給壓力機,壓力機發出指令,機械手撤回,壓力機滑塊帶動整形模上模下行,此時零件在下模成形推板和上模的作用下,零件被壓緊不再竄動,上模繼續下行,將成形推板和零件完全壓入下模型腔內,完成零件形狀的整形。壓力機滑塊帶動上模運行到上止點,成形推板將工件頂出,壓力機發出指令給機械手,即可將工件取出放到傳送裝置上,至此一個工作循環結束。

          四、模具的先進性和創新點

          后橋半殼沖壓成形模具的成功開發,使后橋半殼后續的加工量大大減小,加工過程更加簡單,生產周期短,生產效率大幅提高,節約人力和物力,也是國內唯一一家率先使用此項技術的廠家,填補了國內后橋半殼生產的一項空白,為成形后橋半殼模具市場提供了可靠的技術支持。

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