汽车副车架拉深成形模具设计

文/尤华胜·长丰集团衡阳风顺车桥有限公司

汽车副车架拉深成形模具设计

文/尤华胜·长丰集团衡阳风顺车桥有限公司

某汽车副车架零件（图1）材料为SAPH440，厚度为2.6 mm，零件特点是材料韧性好，具有一定的抗拉和屈服强度。由于该零件形状较复杂，材料尺寸精度要求较高，成形最高点的尺寸有85mm，成形后安装孔尺寸也要求比较高。改进前工艺是零件落料冲孔后、直接成形到位，由于材料性能较脆，高度要一次到位。如果不对材料进行回火处理，材料很容易开裂，这对材质性能有了改变，造成生产成本过高，影响了零件的外观。

图1 某汽车副车架

零件原冲压工艺流程是落料冲孔→成形→切边、冲小孔、侧冲孔，根据此工作特点在成形工序前增加预成形工序，预成形不成形到位（先成形总高度的30%）。在第二道拉深成形到尺寸，开裂现象就彻底解除，也大大降低了生产成本，有效保证了零件质量。

冲裁设备选持

通过计算，整套模具包括压边力和卸料力总冲裁力为375t，由于此模具外形尺寸较大，考虑模具与机床的匹配性和安全可靠性，故选择500t油压机比较适合。

上、下凸、凹模腔的尺寸设计

考虑到材料的韧性，此模具的上、下凸、凹模模腔采用电火花配合加工，形状与零件相吻合，为防止成形后零件尺寸回弹，成形上、下凸、凹模型腔的尺寸在零件尺寸上缩小0.12 mm。

模具结构及工作原理

结构

模具的上、下模结构如图2、3所示。

图2 上模结构

图3 下模结构

设计原理

模具结构设计原理是：采用四角导柱模架，上下模座采用铸钢材料。两边4个方向均配有滚动导柱座、滚动导柱、滚动导套，先将滚动导柱紧配安装在滚动导柱座中，再将滚动导套固定座紧配于下模座上，滚动导柱、滚动导套用来准确对正上、下模中心。此外，上下模座两边中间处配有上下模限位块和锁模块，用来限制上下模成形尺寸的高度，不用时将锁模块装上、用时取下，以便作限位。为便于与机床连接，在上、下模座各4个方向设计了T形槽，与机床的T形槽相一致，从而更好地与机床相固定。在上、下模座的4个角边上设有吊钩安装孔，便于上、下模分别吊装。导套、导柱材料均采用20#，淬火硬度控制在40～45HRC，其中导柱表面和导套内腔采用渗碳处理。导套固定座及上下模限位块材料均采用45#，淬火硬度控制在32～40HRC。

工作原理

首先检查模具下方的顶杆孔位置和尺寸，将顶杆按照模具上顶杆孔位置安装在机床设备上，调节好油压机设备参数。然后，将模具安装在500t油压机上，调整好模具的位置，保证能够灵活转动，开动机床。将机床与上下模具合模，打好固定压板，检查好各操作机构和机床的完好性，将工件的工艺定位孔对准到下模座的定位销中。工作时，先将锁模块移开，上下模座合模，上模下限位块接触，模腔进行结合实现成形过程。由于此产品外形尺寸大，为便于更换凸、凹模和修模，建议将凸、凹模做成凸、凹模拼块形式，再将凸、凹模固定在凸模垫板和凹模座中，在上、下模座上还设有内、外卸料板。为便于更换也做成拼块式，凸、凹模和内、外卸料板材料均采用Cr12MoV，淬火硬度控制在60～64HRC。凸模垫板、凹模座、上垫板、下垫板材料均采用45#，淬火硬度控制在32～38HRC。

料机构

上模座设有卸料橡胶，使用聚氨脂材料。下模座上设有顶杆、顶板，可利用油压机机床下缸的顶料机构实现顶料过程，材料均采用45#，淬火硬度控制在32～40HRC。上、下模离开后，利用上模座上的卸料橡胶和下模座上的顶杆、顶板进行卸料，卸料后将工件取出，整个过程完成。由于产品外形尺寸较大，因此设计上、下模座也必须大、经过强度计算，均符合要求。

结束语

该汽车副车架拉深成形件模具已通过生产实践，证明工艺方案效果良好。不但确保了零件质量，且大大降低了生产成本，值得在汽车领域推广。