汽车弹簧

2019年02月21日

级进模是冲模中的一种先进高效的模具,它是在单工序冲模上发展起来的多工序集成模具。对形状较为复杂的制件,如具有冲裁、弯曲、成形、拉深等多工序的冲压件,可在1副级进模上完成成形。级进模是实现自动化、半自动化的生产装备,是确保冲压加工质量稳定的一种先进模具结构,合理的级进模结构既能保证成形制件的各项技术指标要求,又能缩短模具制造周期,降低模具制造成本,以满足现代化工业生产对模具高质、高效、低成本的要求。现对某汽车的弹簧上支座零件进行工艺分析,介绍其正、反拉深在级进模中的成形。

 

某汽车的弹簧上支座,材料为SP?CEN,料厚为2.0mm,年生产批量大。,该制件有正、反拉深、冲孔及周边成形等工艺,形状较为复杂,最大外形直径为?114.7mm,高为32.3mm。

 

图1 弹簧上支座

原工艺采用6副单工序模冲压,加工工序为:落料→正拉深→反拉深→整形→冲孔、落料→外形周边成形。

采用单工序模成形制件成本高,质量稳定性差,难以满足大批量生产需求,决定采用级进模进行冲压成形,可以提高生产效率,降低人工成本及设备投资。

该制件是复杂的正、反拉深件,完成制件的冲压工艺需经过冲切毛坯外形、正拉深、反拉深、修边、冲孔及切断等。

从图1可以看出,制件形状凸缘平面与拉深件底部平面相差6°,因此设计反拉深与正拉深时有如下2个方案。

 

(a)以凸缘面为平面摆放

 

(b)以拉深底面为平面摆放

制件摆放分析

方案1:以凸缘面为平面摆放,拉深件为倾斜状态,

优点:压边圈为平面,加工及调整比较方便.

缺点:拉深凸模加工及调试较为困难,不利于拉深,后续冲孔时还要再次调整制件的摆放角度。加工拉深凸模时要防止圆形凸模在拉深过程中转动导致凸、凹模损坏。

方案2:以拉深件底面为平面摆放,拉深件与模具工作为垂直状态,

优点:拉深凸模加工及调试较为方便,有利于拉深,后续冲孔时无需再次调整制件的摆放角度。

缺点:压边圈加工成斜面,加工及调整较为困难。经过以上2个方案的分析并结合后续冲孔及整形的工艺要求,选用方案2较为合理。

 

(a)拉深工序

 

(b)冲孔工序

 

(c)整形工序

顶部冲孔工艺

可以看出,制件顶部有1个?4.5mm的圆孔,而冲压方向是从上往下,冲?4.5mm的圆孔凹模强度较低,因此在拉深时改变此处的形状,在此处成形1个工艺小平台,将?4.5mm的圆孔在平面上冲出,再采用整形工序将工艺平台形状整成弧状。

 

制件为复杂不规则的正、反拉深件,模具设计时,按公式计算展开较为复杂,而且展开的毛坯外形与实际相差很大,因此制件采用AutoForm软件利用网格划分的方式进行展开计算,计算毛坯尺寸后还要进行反算验证。

采用AutoForm软件计算,展开前也要先计算修边余量,当凸缘直径为?114.7mm时,从相关资料查得修边余量为4.0mm,因首次反拉深压边圈设计成斜面,坯料定位精度略差于平面的压边圈,拉深后可能会导致凸缘处局部偏移现象(凸缘周边不均匀),因此按经验值将修边余量调整为5.2mm。

计算毛坯的凸缘直径d凸=114.7+5.2×2=125.1mm。

再利用AutoForm软件计算制件毛坯尺寸,计算的毛坯尺寸非圆形,但接近于圆形,为简化凸、凹模的形状及结合经验优化后,最终将毛坯外形调整为?152mm的圆形件。

 

对于拉深件通常采用边料载体或双侧载体的结构形式,当拉深件厚度>2mm,大多采用双侧载体并用工艺伸缩带来连接制件与载体,目的是为了带料上的坯料在拉深时能顺利流动,有利于材料塑性变形,拉深后使载体仍保持与原来带料的平直不变形、不扭曲状态,便于送料。

 

(a)拉深前

 

(b)拉深后

 双侧载体并用工艺伸缩带连接示意图

图4所示为双侧载体并用工艺伸缩带连接示意图。所示为开始带料在平板上冲切未经过拉深变形的工艺伸缩带,所示为拉深后已变形的工艺伸缩带。

中可以看出,带料上的坯料经过拉深变形后,其宽度仍保持原状态平直不变形,但工艺伸缩带却发生了变化,工艺伸缩带拉长变为的工艺伸缩带。

 

根据以上分析,确定毛坯尺寸及采用载体与工艺伸缩带来连接,计算带料宽度为185mm,步距为160mm,设计1模1件的排列方式。

由于采用级进模冲压,考虑到模具整体的动作及凹模强度、减少正反拉深带料出现的倾斜度等,排样设计时设置一个空工位,

 

 

排样设计12个工位:①冲导正销孔及伸缩带;②冲部分毛坯外形废料;③冲剩余毛坯外形废料;④反拉深;⑤空工位;⑥正拉深;⑦整形;⑧冲3×?4.6mm圆孔、冲?4.5mm圆孔、冲底部直径?21.9mm圆孔及修边(精切前后部分外形废料);⑨修边(精切左右部分外形废料)及底部压毛边;⑩外形周边成形;?制件角度扭曲(扭曲6°后凸缘平面与水平面平行);?冲切伸缩带连接处搭边(制件与载体分离)。

 

随着计算机技术的迅速发展,AutoForm模拟分析得到了很好的应用,可以解决非线性接触的金属材料塑性变形问题,同时可以减少试模次数和调试时间。

设计制件的排样图,对排样图上的工位④反拉深及工位⑥正拉深采用AutoForm进行模拟分析,模拟分析时主要对成形所需的各参数进行设置。完成工艺参数设置后开始进行拉深模拟分析

(a)成形极限图

 

(b)变薄率

 

(c)起皱趋势图

 

 

(a)成形极限图

 

(b)变薄率

 

(c)起皱趋势图

 

 

来源:上海先企弹簧五金制造厂
上海先企弹簧五金制造厂
樊秀云
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上海市 金山区 张堰镇振康路550号44栋3层

公司简介

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  上海先企弹簧五金制造厂建于2003年,位于金山区张堰镇振康路。是一家集弹簧设计,生产加工,销售服务于一体的生产型企业。主要设备均为数控全自动弹簧机。所生产的各种弹簧适用于电子、电脑、机电、机械、玩具、家具、纺织,汽车等客商使用。原材料根据客户要求采用国产或进口碳素弹簧钢丝,不锈钢丝,铜丝。并且符合环保ROHS指令,通过SGS的认证。线径加工范围:0.08m — 35mm。我厂本着诚信经营,服务客户的理念,时刻坚持品质第一,价格优惠的原则来赢得客户的满意。我们确保你使用到的弹簧零件都能让你满意与安心

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