沖壓模具的風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)

李歡迎，田昊天，李鳳武

長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心（河北保定 071000）

1 引言

如何降低模具調(diào)試周期、提升生產(chǎn)效率、降低模具整改成本。短周期制造的模具能夠高效地匹配設(shè)備并穩(wěn)定生產(chǎn)，使企業(yè)更具有競爭優(yōu)勢，是各模具廠都在研究探索的問題。左右后輪罩外板有形狀復(fù)雜及拉伸深度深的特點，一直是調(diào)試周期長、生產(chǎn)穩(wěn)定性差、報廢率高、整改次數(shù)多的典型制件。沖壓模具的風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)可有效地提升模具生產(chǎn)效率，減少制件生產(chǎn)過程的報廢率，減少模具整改次數(shù)，從而有效地縮短模具開發(fā)周期。

2 現(xiàn)有技術(shù)及結(jié)構(gòu)形式

2.1 現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)形式一

下模座1000采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)采用HT300，凸模1001采用整體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為MoCr,上模1100采用整體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為MoCr，壓邊圈1200采用整體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為MoCr，壓邊圈壓力源采用頂桿結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)1.上模 1100 2.壓邊圈 1200 3.凸模 1001 4.下模座 1000

凸模1001通過螺釘、銷釘、中心鍵的配合作用下安裝于下模座1000上，如圖2所示。

上模采用整體式結(jié)構(gòu)一體鑄造，如圖3所示。

壓邊圈采用整體式結(jié)構(gòu)一體鑄造，如圖4所示。

圖2 凸模1001通過螺釘、銷釘、中心鍵的配合作用下安裝于下模座1000上1.凸模1001 2.下模座1000

圖3 整體式結(jié)構(gòu)一體鑄造的上模1.上模座1100

圖4 整體式結(jié)構(gòu)一體鑄造的壓邊圈1.壓邊圈 1200 2.頂桿腿

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模座1000固定在機床下臺面，將上模座1100固定在機床上臺面上，通過設(shè)置機床液壓墊壓力及行程，通過頂桿將壓邊圈1200頂置工作準(zhǔn)備狀態(tài)，將料片放置壓邊圈1200上，上模座1100隨著機床向下運動，直到上模座1100接觸壓邊圈1200并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

2.2 現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)形式二

下模座1000采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)采用HT300，凸模1001采用整體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為MoCr，上模采用整體式鑄造加鑲塊結(jié)構(gòu)，上模座1100，采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為HT300，上模鑲塊材質(zhì)為鍛造SKD11，壓邊圈采用整體式鑄造加鑲塊結(jié)構(gòu)，壓邊圈座1200采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為HT300，壓邊圈鑲塊材質(zhì)為鍛造SKD11，壓邊圈壓力源采用頂桿結(jié)構(gòu)形式，如圖5所示。

圖5 下模座1000采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)1.上模座1100 2.壓邊圈 3.下模座1000

下模由下模座1000和凸模1001組成，凸模通過螺栓、銷釘、中心鍵配合下固定于下模座,如圖6所示。

圖6 下模由下模座1000和凸模1001組成1.凸模 1001 2.下模座 1000

上模由上模座1100和鍛件鑲塊1150、1151、1152等組成，如圖7所示。

圖7 上模由上模座1100和鍛件鑲塊組成1.上模鑲塊 2.上模座1100

壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊1250、1251、1252等組成，如圖8所示。

圖8 壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊組成1.壓邊圈鑲塊 2.壓邊圈1200 3.頂桿腿

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模固定在機床下臺面，將上模固定在機床上臺面上，通過設(shè)置機床液壓墊壓力及行程，通過頂桿將壓邊圈頂置工作準(zhǔn)備狀態(tài)，將料片放置壓邊圈上，上模隨著機床向下運動，直到上模接觸壓邊圈并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點：現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)形式一常應(yīng)用在小批量制件生產(chǎn)中，缺點是制件拉毛，生產(chǎn)效率低，報廢率高，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，長期成產(chǎn)會出現(xiàn)圓角不順，制件鋅皮隔傷等問題；現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)形式二應(yīng)用于批量生產(chǎn)，由于采用了鍛件鑲塊結(jié)構(gòu)形式，圓角硬度得到了有效保證，拉毛現(xiàn)象得到了有效控制，生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性得到了一定提升，但是大批量生產(chǎn)時候會出現(xiàn)壓邊圈表面溫度驟升，導(dǎo)致制件失穩(wěn)，停線影響自動化生產(chǎn)。

3 風(fēng)冷降溫模具結(jié)構(gòu)

新型冷沖壓模具的風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)，下模座1000采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)采用HT300，凸模1001采用整體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為MoCr，上模采用整體式鑄造加整體大鑲塊結(jié)構(gòu)，上模座1100，采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為HT300，凹模1101，材質(zhì)為鑄CH-1，壓邊圈采用整體式鑄造加鑲塊結(jié)構(gòu)，壓邊圈座1200采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為HT300，壓邊圈鑲塊材質(zhì)為鍛造SKD11，壓邊圈鑲塊及鑲塊安裝座設(shè)計風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)，并采用冷凝器裝置：195-45WM，壓邊圈壓力源采用串聯(lián)氮氣缸結(jié)構(gòu)形式，如圖9所示。沿XZ面截面圖，如圖10所示。

圖9 新型冷沖壓模具的風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)1.上模 2.壓邊圈 3.下模 4.冷凝器：195-45WM

圖10 沿XZ面截面圖1.上模座 1100 2.凹模 1101 3.壓邊圈4.下模座及凸模 5.氮氣缸組件

下模由下模座1000和凸模1001及氮氣缸組件組成，凸模通過螺栓、銷釘、中心鍵配合下固定于下模座,氮氣缸組件通過螺釘、銷釘及擋墻配合下固定于下模座，如圖11所示。

圖11 下模由下模座1000和凸模1001及氮氣缸組件組成1.凸模1001 2.下模座1000 3.氮氣缸組件

氮氣缸組件：氮氣缸先安裝在固定板上，氮氣缸直接作用在壓邊圈座的標(biāo)準(zhǔn)件：氮氣缸頂塊上。串聯(lián)由一個氣壓表控制氣壓力大小，串聯(lián)形式優(yōu)點是使壓邊圈均勻受力，方便調(diào)節(jié)制件成形過程中壓邊力的大小。比采用頂桿形式成形過程更加穩(wěn)定，有利于制件成形，如圖12所示。

圖12 氮氣缸組件1.氣壓表 2.氮氣缸 3.安裝板

上模由上模座1100和凹模1101組成，如圖13所示。

圖13 上模由上模座1100和凹模1101組成1.上模座1100 2.凹模1101

凹模為整體鑄造CH-1材質(zhì)，材料性能及加工性較好，減少機械加工，減少鉗工研合、拼裝，減少制件生產(chǎn)過程中鑲塊拼縫處拉毛、拉傷，提升模具維修保養(yǎng)工作效率。

壓邊圈由壓邊圈座1200和壓邊圈鑲塊1250、1251等組成，如圖14所示。

工作過程為，將模具整體放置到機床上，將下模固定在機床下臺面，將上模固定在機床上臺面上，壓邊圈在氮氣缸組件的作用力下處于頂起狀態(tài)，上模隨著機床向下運動，直到上模接觸壓邊圈并一起運動至下死點，完成制件成形工作。

圖14 凹模為整體鑄造1.壓邊圈座1200

壓邊圈鑲塊材質(zhì)為SKD11，鑲塊厚度50mm，鑲塊底面設(shè)計一個深15mm，寬20mm的冷結(jié)空氣運行槽，1250鑲塊對應(yīng)進氣管，1263鑲塊對應(yīng)出氣管，并安裝有消音器。鑲塊底面正視圖如圖15所示。

圖15 鑲塊底面正視圖

以鑲塊1250為例，說明風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)進氣口的特殊結(jié)構(gòu)，如圖16所示。

圖16 鑲塊結(jié)構(gòu)1、4.鑲塊1250 2.KQ2H10-03S 3.軟套

軟套通過過盈配合安裝在鑲塊1250上，在軟套上攻螺紋與之配合KQ2H10-03S旋結(jié)配合，然后接由冷凝器裝置：195-45WM出來的冷氣。

以鑲塊1263為例，說明風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)出氣口的特殊結(jié)構(gòu)，如圖17所示。

圖17 鑲塊1263風(fēng)冷出氣口結(jié)構(gòu)1、2.鑲塊1263 3.軟套 4.AN303-03

軟套通過過盈配合安裝在鑲塊1263上，在軟套上攻螺紋與消音器：KQ2H10-03S旋結(jié)配合，降低噪音把熱空氣排出鑲塊外。

冷沖壓模具的風(fēng)冷降溫結(jié)構(gòu)只要接入普通壓縮空氣，通過冷凝器轉(zhuǎn)換后接入KQ2H10-03S,在壓邊圈鑲塊內(nèi)部形成2個環(huán)形通道，在模具生產(chǎn)過程中大幅度降低模具壓料面表面的溫度，減少鋅皮粘貼，減少制件拉毛，板料流入量控制在有效范圍內(nèi)，有利于制件穩(wěn)定性批量成產(chǎn)，同時在出氣口安裝消音器，減少有害噪音的傷害。

4 結(jié)束語

此種風(fēng)冷降溫模具結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)深拉伸模批量穩(wěn)定的生產(chǎn)；可減小深拉伸模連續(xù)生產(chǎn)過程中因溫度升高造成的制件失穩(wěn)；可減少模具調(diào)試整改次數(shù)，節(jié)約模具加工成本。為項目整體開發(fā)周期保證提供了至關(guān)重要的意義，為后期深拉伸制件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了經(jīng)驗性的成功案例。