前悬挂支座工艺分析及模具设计

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前悬挂支座工艺分析及模具设计
  
一、 产品结构特点及工艺分析图1所示为汉江伊美新车型上的前悬挂支座，左右件对称装配，是车身上要求极高的零件。材料为Spce，料厚2.3mm。其侧壁及底面均与车身上相应的零件贴合并焊接，大翻边孔及两小孔的位置度要求高，产品的各型面要求回弹小。鉴于产品的型面复杂，装配要求多，成形时材料流动方向不一致，易出现起皱及破裂现象，成形工艺性不好，成形工艺方案需优化考虑。
  
图1 产品图考虑到左右件形状对称，故采用左右件共模成形，这不仅节省模具开发费用及冲压件生产费用，而且对成形有一定的好处。零件底部台阶高度差为23mm，拉延成形高度为72mm，如果采用一次性拉延成形，零件侧壁材料无法流动，极易严重起皱，零件无法成形。因此在侧壁成形前需完成底部形状成形。另外，宽法兰边部分一次成形也较困难，只能通过先局部成形再加一道整形工序来完成。该产品的高度方向要求较严，需与其他的零件贴合焊接，只依靠拉延成形前的切边无法保证高度方向的尺寸。因此，在最后增加侧壁修边工序是很有必要的。根据现有的冲压生产条件，确定该产品的成形工艺为：预成形 → 预修边冲孔 → 拉延成形 → 分离 → 翻边整形→ 修侧边，各工序的冲件工序图如图2所示。 a) 预成形 b) 预修边冲孔 c) 拉延成形 d) 分离 e) 翻边整形 f) 修侧边 图2 冲件工序图二、 模具结构冲件经过预成形及预修边冲孔后，进入拉延成形模阶段，这个阶段是成形工艺的关键。拉延成形模的结构如图3所示，因材料厚度为2.3mm，毛坯的相对厚度较大，拉延成形时不易起皱，故成形时不采用压边圈。凹模4采用CrWMn多块镶拼而成，上模采用弹簧7及打杆6来卸料，下模通过压力机的气垫来压料及推料，上、下模座采用HT250铸件。模具工作时，机床的气垫通过顶杆2将成形推板3推起，通过卸料螺钉10限位，工序件放在推板上，依靠定位钉9及推板底部型面定位。上模下行，打杆6接触推板后弹簧7压缩，上模继续下行，凸模底面与推板接触，压紧工序件下行，开始拉延成形。成形工序完成后，上模上行，在气垫的作用下，工序件从凹模中推出。同时，上模打杆6在弹簧10的作用下将工序件从凸模5上卸下，完成整个冲压过程。
  
图3 拉延成形模1—下模座 2—顶杆 3—成形推板 4—凹模镶件 5—凸模6—打杆 7—弹簧 8—上模座 9—定位钉 10—卸料螺钉图4所示为分离后的翻边整形模的结构，此结构的模具侧向力较大，因此设法平衡整形的侧向力就显得尤为关键。该模具在保证浮动定位推板3与翻边凸模2滑配的同时，在每块推板3的侧向安装了两个侧向导柱，完全保证了成形过程的平稳性。该模具工作过程为：机床气垫开启，将浮动定位推板3通过侧向导柱及翻边凸模的导向推起，分离后的工序件依靠型面及翻边凸模2头部的定位部分定位，上模下行，凹模4将工序件压紧后下行，分别与整形凸模2及翻边凸模6接触，完成翻边整形工序。
  
图4 翻边整形模1—下模板 2—翻边凸模 3—浮动定位推板 4—翻边整形凹模5—上模板 6—整形凸模 7—压机顶杆 8—侧向导柱图5为第六工序侧修边工序的模具结构图，因零件高度方向的侧修边一向是冲压工艺中比较难进行的，因此在设计该模具时，模具结构的合理性及可加工性是考虑的重点。如图所示，为了使冲压时的冲裁力量平衡，根据零件的特点，该模具采用一次冲压完成左右各两件工序件的结构，完成一次冲程后，交换冲压位置进行第二次冲压，才能完成所有修边工作。工序件依靠凹模基座及镶拼修边凹模4上的型面定位，上模下行，先由卸料板5将冲压件进行二次定位并压紧，然后继续下行完成修边。废料从侧面滑出。
  
图5 侧修边模1—下模板 2—导柱座 3—凹模基座 4—镶拼修边凹模5—卸料板 6—修边凸模 7—上模板三、 模具设计时的注意事项(1) 因为材料厚度较大，拉延成形模的流料R必须在15mm以上。在成形拐角处形状时，凸模圆角r需在10mm以上，否则拐角处的材料易出现拉裂现象，在模具调试时需作局部调整。(2) 拉延成形模及整形翻边模在冲压时均采用了机床气垫压料及推料。因材料较厚，气垫的力量必须足够（3个大气压以上），所以顶杆必须淬火，而且直径需要在Φ40以上。(3) 由于侧修边模的闭合高度较大，在设计时考虑到导柱的长度过长（悬空部分超过了300mm）将影响导柱的导向效果，采用加装一块导柱座的办法来减短导柱的长度。(4) 侧修边模在冲压时镶拼凹模所受的侧向力很大，而凹模镶块亦无法加装防侧移装置，冲裁间隙不易保证。在本模具的设计中，采用了卸料板的内腔按镶拼凹模的位置数控加工定位型面来保护及平衡侧向力的办法，事实证明是极为有效的。 四、 结束语本文介绍的前悬挂支座的所有模具已经全部投入使用并批量生产，各套模具的结构比较简单，维修方便，工序紧凑，工序件的取放方便，适合较大批量的生产。同时其工艺分析与设计方法也为其他汽车类似结构零件的成形提供了参考。

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