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自动化生产线模具的开发及应用
2020-02-27 18:32  点击数:

  一、零件成形工艺分析

  车桥是载重汽车上的重要零件之一,由2件半壳焊接而成,主要作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。后桥半壳(见图1)采用料厚8mm的B510L钢板成形,长度尺寸为1645mm。后桥半壳原成形工艺为:落料→成形→等离子切坡口→镗孔→加工漏油孔→铣两侧ϕ300mm大平面→加工轴头。对后桥半壳原成形工艺进行分析,将后桥半壳的成形工艺改为由落料、成形、整形墩坡口3副模具完成,各模具间工件传递由原来的手工取放料改为机械手自动化操作,不但很好地保证了工件在各工序模具上定位的可靠性、一致性、安全性,而且大大减小了后期人工操作的强度,减少了操作人员。后桥半壳成形后直接进行合焊,减少了等离子切坡口、镗孔、铣大平面、加工漏油孔、加工轴头孔等诸多工序,节省了大量的资源,提高了生产效率。

  二、模具设计

  1、基本结构设计

  根据后桥半壳材料厚、长度长的特点,各道工序的成形模具中凸、凹模采用镶拼结构,上、下模座均为箱式铸造基体结构,不但保证了模具质量和强度,冲压时既减震,又能节约材料,减少加工面积,降低成本。

  1.下模座 2.压料芯 3.凸凹模镶件 4.光电感应器 5.卸料螺钉 6.弹簧 7.冲孔凸模 8.冲孔凹模 9.盖板 10.切边凹模

  后桥半壳的落料尺寸为1702mm×330mm,落料工序件尺寸如图2所示。后桥半壳料厚为8mm,落料时,落料模的凸、凹模刃口磨损很严重,因此,落料模(见图3)凸凹模镶件在修边刃口上采用了双面刃口结构(见图4),即凸凹模镶件上、下面均加工出刃口,当上面刃口磨损到无法修复的状态时,将凸凹模镶件翻转180°,将下面刃口翻转到上面继续使用,螺钉孔、圆柱销孔位置保证翻转后与原位置重合。这样凸凹模镶件刃口使用寿命不但得到成倍提高,而且在生产过程中遇到刃口崩裂等突发事件时,能够快速解决而不影响正常生产。该模具结构已经应用实际生产,得到用户高度认可,很有推广价值。

  1.上模座 2.凸模组件 3.上过渡板 4.安全螺钉 5.打料杆 6.弹簧 7.下模座 8.下过渡板 9.顶杆 10.安全螺钉 11.推板 12.光电感应器 13.凹模

  成形模(见图5)与整形模(见图6)下模采用推板结构以减小工件在成形过程中的窜动。成形模与整形模工作时,顶杆将推板顶出至与凹模上平面平齐,工件在压制的过程中成形推板V形型腔限制工件左右窜动。上模采用打料杆结构,保证工件不带至上模。2副模具均采用光电感应器与压力机、机械手连接,因零件尺寸公差比较小,后续不加工,在成形模凸模、凹模方管、桥包、凹模圆管处需采取相应的措施以控制零件变形回弹。在零件成形结束后的方管侧壁及圆管端头均会产生回弹,经过反复分析和调试,在方管底平面处及圆管端头均应做反变形补偿,以补偿零件成形中产生的回弹,具体的反变形补偿方式如图7所示。

  2、模具主要零件材料的选用

  由于零件料厚为8mm,且形状不规则,零件在成形过程中,模具凸、凹模成形的R角处经过剧烈摩擦,磨损极其严重,一般材料很难满足大批量生产的要求。因此,在凸、凹模材料的选用上,根据各模具的特点和工作要求,落料模凸、凹模采用进口的SKD11钢制造,淬火硬度58~62HRC,大大提高了凸、凹模刃口的使用寿命。成形模凸、凹模采用Cr12MoV钢制造,淬火硬度58~62HRC,模具调试好后成形凹模表面做TD处理,经过TD处理后,能够达到硬质合金的高硬度和耐磨性,解决了厚料在生产过程中容易产生的拉伤问题,不但减少了反复修模、装模的次数,还节约了生产成本。整形模凸、凹模采用Cr12MoV钢制造,淬火硬度58~62HRC。模具模座均采用铸铁HT300制造。

  3、重点解决的问题

  在冲压生产中,零件成形回弹是客观存在并难以避免的,经过对后桥半壳的成形工艺进行分析、计算和对模具的调试,后桥半壳在成形过程中的回弹主要集中在侧壁和圆管端头处,针对这两处的回弹,采取在模具凸模和凹模的底平面做了反回弹补偿来解决侧壁的回弹,在圆管端头处做反回弹来补偿圆管端头的回弹。

  为预防板料在成形过程中产生窜动和开裂,采用成形推板结构,保证零件在成形过程中与推板两侧面完全贴合而防止窜动,采用加大凹模R角的方法来避免零件成形开裂。

  三、模具工作过程

  机械手将毛坯料放到落料模凸凹模镶件上,毛坯料以L形定位板定位,光电感应器感应到毛坯料定位后,将信号传输给压力机,压力机发出指令,机械手撤回,压力机滑块带动上模下行,压料芯在强力弹簧的作用下将毛坯料压紧在凸凹模镶件上。上模继续下行,安装在上模座上的切边凹模开始切边,直到上、下模完全贴合,完成对零件外形的切边。压力机滑块带动上模运行到上止点,压力机发出指令给机械手,装在第一台压力机上的机械手将零件从落料模的下模上取出,转送到成形模的下模上。

  安装在成形模下模座上的光电感应器感应到板料到位后,将信号传输给压力机,压力机发出指令,机械手撤回,压力机滑块带动成形模上模下行,此时零件在下模成形推板和上模的作用下,零件被压紧不再窜动,上模继续下行,将成形推板和零件完全压入下模型腔内,完成零件形状的压制。压力机滑块带动上模运行到上止点,成形推板将工件顶出,压力机发出指令给机械手,装在第二台压力机上的机械手即可将零件从下模上取出,转送到整形模的下模上。

  安装在整形模下模座上的光电感应器感应到工件后,将信号传输给压力机,压力机发出指令,机械手撤回,压力机滑块带动整形模上模下行,此时零件在下模成形推板和上模的作用下,零件被压紧不再窜动,上模继续下行,将成形推板和零件完全压入下模型腔内,完成零件形状的整形。压力机滑块带动上模运行到上止点,成形推板将工件顶出,压力机发出指令给机械手,即可将工件取出放到传送装置上,至此一个工作循环结束。

  四、模具的先进性和创新点

  后桥半壳冲压成形模具的成功开发,使后桥半壳后续的加工量大大减小,加工过程更加简单,生产周期短,生产效率大幅提高,节约人力和物力,也是国内唯一一家率先使用此项技术的厂家,填补了国内后桥半壳生产的一项空白,为成形后桥半壳模具市场提供了可靠的技术支持。

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