随着国内汽车市场竞争的日趋激烈,为了满足市场的不同需求,各种性能和用途的车型不断推陈出新,尤其对三厢车的开发更为青睐。从市场的销售数据显示,节能与新能源汽车的研制也倾向于三厢车的开发与制造,三厢车的顶盖相比于两厢车顶盖增加了尾部流水槽的造型,尤其是带天窗结构的三厢车顶盖,在模具开发过程中,需要制定更多的工序和复杂的模具结构。目前流水槽的成形质量已经成为整个顶盖模具设计的关键。目前各个主机厂开发出的流水槽造型在功能和用途上基本相同,只是形状和尺寸有所区别,根据AUTOFROM成形分析、工艺方案规划、模具结构设计、加工和钳工调试以及开发成本方面综合考虑,总结出以下4种针对流水槽的成形方案,分别为:流水槽下整形、流水槽斜楔侧翻、流水槽斜楔上翻与整形、流水槽下压料器上翻与整形。(a)三厢车顶盖
(b)流水槽
图1 三厢车顶盖及尾部流水槽
现以某三厢车顶盖为例,如图1所示,介绍顶盖尾部流水槽的成形工艺。首先从顶盖的整个成形工艺进行分析,参考较为成熟的顶盖成形工艺,将顶盖的成形工艺方案定为5道工序:①拉深;②整形、修边;③修边、侧整形;④修边、冲孔;⑤上翻(上整形)。(a)零件
(b)拉深
(c)整形、修边
(d)修边、侧整形
(e)修边、冲孔
(f)上翻(上整形)
图2 A-A尾部流水槽工序截面示意图
图2(b)所示为顶盖拉深工序尾部流水槽截面,考虑到拉深成形性,对流水槽的工艺补充面进行模糊化处理。图2(c)所示为整形、修边工序的流水槽截面,采用整形镶件对尾部局部区域整形,目的在于通过整形使流水槽尾部与最终零件的轮廓形状相符。图2(d)所示为修边、侧整形工序尾部流水槽侧整截面,由于流水槽无法一次成形,此工序只能对流水槽的部分型面进行整形,为下道工序的流水槽废料切除做准备。图2(e)所示为修边、冲孔工序尾部流水槽修边截面,该工序主要切除尾部流水槽外侧多余的废料。图2(f)所示为上翻(上整形)尾部流水槽上整形截面,该工序尾部主要通过上整形对流水槽进行最终成形。由以上工序可知,对成形顶盖尾部流水槽主要在工序③和工序⑤,流水槽处多种成形工艺与结构的区别,主要就在于工序③和工序⑤。现将流水槽处的上翻(或整形)工艺分为4种方案:①上模镶件将流水槽直接整形;②采用液压缸斜楔将流水槽处侧翻成形;③用反向斜楔将流水槽处上翻或上整形;④用下模压料器将流水槽处上翻或上整形。上翻(或整形)工序⑤有多种方案,相应的修边、侧整形工序③也进行更改,而工序①②④不更改。方案①修边、侧整形工序③将流水槽处整形后设在零件的上方,如图3所示;下整形工序⑤直接将零件整形到位,如图4所示。该结构较为常见,结构简单、成本低,且钳工研配工作量也少,但工序⑤整形时板料处于自由状态,整形后板料品质不理想且不稳定。其主要动作过程为:上模座随压力机滑块下行,压料器接触板料压料,然后上模整形镶件接触板料,开始整形,最终模具闭合,整形完成,结构如图5所示。图5 整形模结构
1.上模座 2.压料器 3.氮气弹簧 4.整形镶件 5.下凸模 6.下模座 7.下凸模 8.导向块方案②修边、侧整形工序③将流水槽处整形后设在零件的下方,如图6所示,上翻(或整形)工序⑤直接将零件侧翻到位,如图7所示。
图6 方案②工序③流水槽示意图
图7 方案②工序⑤流水槽示意图
该结构较新颖,采用液压缸斜楔翻边,采购与安装方便、斜楔角度可任意调节。主要动作过程为:上模座随压力机滑块下行,压料器接触板料后压料,通过液压缸活塞推着滑块侧向运动,运动到镶件接触板料,开始侧翻边,最终模具闭合,侧翻边完成。需要注意的是翻边处压料器需要采用镶件结构,镶件要采用7CrSiMnMoV或GGG70L材料,结构如图8所示。图8 侧翻模结构
1.氮气弹簧 2.压料器 3.镶件 4.上模座 5.下凸模 6.镶件 7.液压缸 8.滑块 9.管线 10.主动缸 11.下模座
方案③修边、侧整形工序③将流水槽处整形后设在零件的下方,如图9所示,上翻(或整形)工序⑤通过下压料器将零件上翻到位,如图10所示。图9 方案③工序③流水槽示意图
图10 方案③工序⑤流水槽示意图
该结构采用一般的反向斜楔上翻,可采用几个标准反向斜楔组合上翻,也可以采用成本较低的自制反向斜楔上翻,现主要介绍自制反向斜楔上翻。其主要动作过程为:上模座随压力机滑块下行,压料器接触板料压料,然后上翻斜楔驱动块接触上翻斜楔水平滑块,上翻斜楔开始运动,上翻斜楔镶件接触板料,开始上整形(上翻),最终模具闭合,斜楔上整形(上翻)完成,结构如图11所示。图11 反向斜楔上翻模结构
1.上模座 2.压料器 3.氮气弹簧 4.镶件 5.下模座 6.下凸模 7.上翻斜楔镶件 8.上翻斜楔上凸块 9.上翻斜楔水平滑块 10.上翻斜楔驱动块方案④修边、侧整形工序③将流水槽处整形后设在零件的下方,如图12所示,上翻(或整形)工序⑤通过斜楔将零件上翻到位,如图13所示。图12 方案④工序③流水槽示意图
图13 方案④工序⑤流水槽示意图
该结构主要采用下压料器达到上翻,需增加较多的氮气缸提供压力;其主要动作过程为:上模座随压力机滑块下行,上压料器接触下压料器,然后下压料器氮气缸活塞压缩,下压料器下行,运动到上翻镶件接触板料,开始翻边,下压料器到位,上翻边完成;上模继续下行,然后上压料器氮气缸活塞压缩,开始工作,最终模具闭合,结构如图14所示。图14 下压料器上翻模结构
1.上压料器 2.上压料器氮气缸 3.上模座 4.下模座 5.下压料器氮气缸 6.下压料器 7.上翻镶件
通过对比,同一顶盖的尾部流水槽均可采用以上4种工艺方案成形,在设计时一方面要满足汽车企业客户的要求,另一方面也要考虑模具的制造成本、设计、加工、调试及零件的成形质量。通过综合考虑,制定出满足客户的最优工艺和结构设计方案。表1所示是4种成形工艺方案的对比。
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