汽車側(cè)圍外板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

汽車側(cè)圍外板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)摘要：隨著新能源汽車的發(fā)展和汽車輕量化的需要,先進(jìn)的擠壓鑄造技術(shù)在汽車結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用將越來越廣泛,如控制臂、擺臂、連桿、發(fā)動機(jī)支架、輪邊支架等底盤件已部分應(yīng)用鋁合金材料制造。取代部分鍛造生產(chǎn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,替代低壓和差壓鑄造、金屬型重力鑄造生產(chǎn)那些可靠性要求高的結(jié)構(gòu)件已成汽車未來優(yōu)選趨勢。擠壓鑄造作為一種金屬成形技術(shù),固然有它自己特定的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能要求、批量和生產(chǎn)條件等多種因素綜合考慮,因此合理選擇擠壓鑄造工藝方案是成功開發(fā)產(chǎn)品的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：汽車側(cè)圍外板；沖壓工藝；模具設(shè)計(jì)引言汽車覆蓋件是指覆蓋車身和駕駛室的薄板類表面零件和內(nèi)部零件。汽車覆蓋件具有尺寸較大、厚度較薄、輪廓多為曲面、表面精度要求高等特點(diǎn)。汽車覆蓋件模具工序繁多，通常包括拉伸、修邊、沖孔、翻邊、整形等多道工序。為了減少成形工序，降低模具開發(fā)成本，常將修邊和沖孔合并成一道工序，稱為修邊沖孔模。修邊沖孔模是汽車覆蓋件模具中的一道重要工序，常放在拉伸之后進(jìn)行，主要目的是將拉伸模的工藝補(bǔ)充部分和壓料邊緣壓料面多余的部分切除。1汽車側(cè)圍外板沖壓工藝概述冷沖壓技術(shù)就是通過壓力機(jī)驅(qū)動模具，使板料產(chǎn)生塑性變形而最終形成一定形狀的塑性成形方法。冷沖壓技術(shù)剛好能克服熱沖壓的缺點(diǎn).但冷沖壓以往是用在汽車覆蓋件等薄板料的制造過程中，材料厚度在8mm以下。隨著模具技術(shù)的進(jìn)步，更好的模具材料、熱處理方法、先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，以及成形分析手段的發(fā)展，利用冷沖壓沖制10mm以上的驅(qū)動橋后橋殼成為可能。目前，沖焊后橋殼的制造仍然以熱沖壓為主，冷沖壓只占少數(shù)。但綜合考慮制件質(zhì)量、生產(chǎn)成本等因素，其實(shí)二者各有利弊，冷沖壓與熱沖壓各有各的優(yōu)點(diǎn)，其中，冷沖壓成形件質(zhì)量相對較差，但生產(chǎn)成本很低，生產(chǎn)效率也較高，因此適合大批量生產(chǎn)；而熱沖壓雖然成形件質(zhì)量相對較好，但其生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)周期也較長，不利于生產(chǎn)率的提高?；谝陨峡紤]，目前各大后橋殼生產(chǎn)企業(yè)紛紛開始研究冷沖壓技術(shù)。2某車型翼子板介紹汽車沖壓覆蓋件主要有側(cè)圍、翼子板、前后蓋、門板等，這些零件尺寸較大，對品質(zhì)要求較高，往往由主機(jī)廠自建車間生產(chǎn)。本文介紹的翼子板零件是汽車外表的覆蓋件，這些零件既要保證強(qiáng)度，又要保證外表美觀、內(nèi)部功能完好，而且整體造型復(fù)雜搭配關(guān)系多，是白車身精度提升的關(guān)鍵零件。某車型翼子板（圖1）尺寸為908mmX658mmX229mm，屬于大型汽車覆蓋件，其主棱線為小圓角，約R1.5mm，需對棱線進(jìn)行銳化處理。翼子板使用的材料為HC180LB，厚度為0.65mm,力學(xué)性能如表1所示。銳棱成形圓角較小，違背常規(guī)的沖壓原理，不利于板料的拉深成形。銳棱零件容易出現(xiàn)縮頸、拉裂、滑移線等不良缺陷，若要實(shí)現(xiàn)模具小R角成形板材，必須要從模具設(shè)計(jì)及制造等方面著手，這對模具制造而言是巨大的挑戰(zhàn)。翼子板最終工藝方案：拉延f全周側(cè)修邊沖孔f翻邊f(xié)翻邊整形沖壓。圖1某車型翼子板表1HC180LB力學(xué)性能3汽車側(cè)圍外板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)擠壓鑄造鋁合金材料選擇鋁合金通常分為鑄造鋁合金和鍛造鋁合金等,而鑄造鋁合金又分為鋁硅類、鋁銅類、鋁鎂類和鋁鋅類等,鍛造鋁合金又分為很多系列,如2系、6系、7系等這些合金有的雖然成分相近,但使用性能和工藝性能差別很大,有的可通過熱處理進(jìn)一步強(qiáng)化,有的鑄造成型困難等等,如何正確選擇適合擠壓鑄造生產(chǎn)的鋁合金材料,既能滿足使用要求,同時(shí)又能滿足擠壓鑄造工藝要求,這也是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的前提與保障。修邊刀沖裁間隙的設(shè)置沖裁間隙是高品質(zhì)制件的基礎(chǔ)保障。沖裁間隙與材料的料厚及抗剪強(qiáng)度有關(guān)料厚越大，抗剪強(qiáng)度越大的材料，沖裁間隙越大。修邊間隙對沖裁件的斷面質(zhì)量尺寸精度及模具壽命有著重要的影響，間隙過大或者過小，都會使沖裁件尺寸與沖模工作部分尺寸的偏差增加。間隙過大，導(dǎo)致圓角帶和斷裂帶增大，光亮帶減少，毛刺過大；間隙過小，容易損壞凸模，影響模具壽命。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從抗剪強(qiáng)度在35kgf/mm2以下的軟鋼板到抗剪強(qiáng)度100kgf/mm2的高張力板。確定模具結(jié)構(gòu)依據(jù)上面的工藝分析結(jié)果，采用凸模不帶壓邊圈，凹模中間采取氣墊壓料機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)模具。模具工作過程：模具工作時(shí)，利用壓床氣墊將托料塊和托料桿頂起，放置坯料并定位合適，凸模裝在上模，凹模裝在下模。工作時(shí)，上模下行，凸模將料片與托料塊和托料桿壓緊；在壓床壓力下，凸模將托料裝置和坯料同時(shí)向下推，坯料被逐漸壓入凹模內(nèi)，在凸、凹模共同作用下，產(chǎn)生塑性變形而制成所要求的制件。整個成形過程中，壓床氣墊壓力保持不變，隨著凸模下行，板料被加工成需要的形狀。毛坯尺寸估計(jì)在UG軟件中，利用坯料工程中的毛坯尺寸估算功能，方便快捷地得到毛坯尺寸大小，然后檢查、修補(bǔ)該零件層中的網(wǎng)格。網(wǎng)格檢查要非常嚴(yán)格，必須讓單元重疊、法向、單元尺寸和內(nèi)角檢查都通過，并且內(nèi)部沒有孔洞，否則難以算出毛坯輪廓。得出的外形不利于板料的裁剪，因此對反求結(jié)果進(jìn)行矩形包絡(luò)。研配要求在銳棱模具制造過程中，模具型面研配是一道關(guān)鍵工序，銳棱模具制造研配過程應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：⑴特征棱線在機(jī)加工和激光淬火之后，用膠布纏上蓋好，保證不受損；⑵棱線兩側(cè)10mm型面保持輕微刀紋；⑶用硬油石相對于造型線斜45°推光，一般銳棱的地方不能推掉很多量，用油石交叉推三至四次，銳棱應(yīng)該很光滑，否則檢討是否機(jī)加工到位；⑷型面研合時(shí)需要帶零件研合，根據(jù)零件強(qiáng)壓著色指示書，進(jìn)行規(guī)范作業(yè)，凸凹模研配藍(lán)油接觸面必須均勻著色。模具冷卻系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)在擠壓鑄造生產(chǎn)過程中,制件由高溫的金屬液擠入模具型腔,通過與模具的熱交換冷卻成形,模具要吸收高溫金屬液帶來的熱量,同時(shí)又通過空間與壓鑄機(jī)散熱一般情況下,吸收的熱量要大于這種自然的散熱量。在擠壓鑄造循環(huán)生產(chǎn)中,模具型腔的溫度要發(fā)生很大的變化,鋁合金擠壓鑄造時(shí),模具型腔溫度上下波動可達(dá)300°C左右。為了進(jìn)行正常的擠壓鑄造生產(chǎn)，必須維持模具溫度基本恒定。冷卻系統(tǒng)的主要作用:使模具達(dá)到較好的熱平衡狀態(tài)和改善擠壓鑄造件順序凝固條件,提高鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量，穩(wěn)定鑄件的尺寸精度，提高生產(chǎn)的效率，降低模具冷熱交替應(yīng)變力，提高模具使用壽命等。結(jié)束語汽車覆蓋件修邊沖孔模的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，若各工藝參數(shù)設(shè)置不合理，將會增大試模及修模的工作量，延長模具的設(shè)計(jì)周期，增加模具的設(shè)計(jì)成本。本文根據(jù)企業(yè)常用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從受力筋條的設(shè)計(jì)、沖裁力及修邊脫模力的計(jì)算、修邊刀沖裁間隙的設(shè)置、修邊廢料刀的設(shè)計(jì)、滑料槽的設(shè)計(jì)等幾個方面簡述了修邊沖孔模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。參考文獻(xiàn)溫煌英?汽車尾箱蓋護(hù)板熱流道精密注塑模設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2020，32(06):40-43.蔡凱武，程偉，林瀟浩.汽車低壓三芯互鎖連接器插座注塑模具設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)