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图1 减振盘结构 

    现通过整合工序, 抑制材料流动等方法, 避免了材料流动带来的风险, 稳定了零件的冲孔质量, 有效地提高了生产效率。
 

图2 工艺流程 

二、工艺方案

    经过对离合器减震盘的工艺分析, 改变原来的工艺方案, 采用3道复合工序进行生产。

1.冲窗口与下方料

    OP10为成形前的下料工序, 包括凸包成形需要的预冲窗口。传统工艺中一般采用整体落料, 需要在材料上设计工艺搭边, 增加了材料成本, 同时冲裁边线大, 对生产设备的冲裁力要求也较高。
    鉴于无论采用何种方式落料, 经拉深成形后零件的边界都会变化, 后序还需修边工序, 故对落料工序进行简化, 用单边剪板的方式代替整圈落料。同时考虑生产的方便, 采用连续落料的方式使生产效率最大化, 零件排样如图3所示。
 

图3 零件排样

    在生产时, 以初始定位销定位料边, 第一步先冲出工艺孔, 完成第一步后继续送料, 再以工艺孔定位, 冲出窗口, 同时将料片从条料上剪出, 完成OP10。在OP10的设计中, 集成了冲孔和落料2个工序, 总冲裁周长为1 535 mm, 冲裁力F落=KLtσb=1.1×1 535×3.0×410=2.08×106N, 卸料力:F卸=k F落=0.03×2.08×106=6.24×104N。选用2.5×106N的压力机、10个MQQ6.0-015-085强力型氮气弹簧, 可以满足工艺要求。

2.压筋与成形

    该工序以中孔和工艺孔定位, 卸料板兼压筋, 属于常规钣金成形工艺, 如图4所示。难点是工艺孔位置的设计, 需确保成形过程中的材料流动不会影响工艺孔的位置和尺寸。如果设计不当, 将导致后面工序的模具定位失效。
 

图4 成形工序

3.修边与冲孔

    成形工序完成后, 零件已基本定形。最后工序将零件与周边废料分离, 同时将所有孔冲出, 如图5所示。总冲裁周长为952 mm, 冲裁力F冲=KLtσb=1.1×942×3.0×410=1.274×106N, 卸料力:F卸=k F冲=0.03×1.274×106=3.82×104N。选用2.5×106N的压力机、8个SJB40×20×64强力压缩弹簧, 可以满足工艺要求。

三、成形工艺仿真

    工艺过程数值模拟选用钣金成形仿真软件Autoform。按实际设计的工艺数据建立分析模型, 如图6所示。
    设定好工艺及材料参数后提交运算, 模拟结果如图7所示。从成形效果可以看出, 窗口处的压筋成形没有对工艺孔造成拉伸影响, 可以按此效果确定工艺孔的位置。窗口拐角处显示材料有起皱趋势, 由于该零件属于厚板挤压成形, 局部的材料加厚在实际生产中不会产生明显起皱现象。
 

图5 修边冲孔工序

图6 分析模型

图7 模拟结果

    除了验证材料的成形性外, 材料的变薄率也是十分重要的指标, 该工艺的成形减薄率如图8所示。从图8可以看出, 零件在窗口拐角成形处存在开裂风险。按生产经验, 这样的减薄率在类似成形工艺中十分危险。针对拐角处的开裂情况, 需要在模具结构设计时对成形凹模进行优化处理, 优化模具结构设计如图9所示。
 

图8 成形减薄率

图9 优化后的凹模

    通过在拐角处设计工艺避位, 增加拐角处的成形间隙, 改善材料的流动, 避免材料减薄, 从而阻止开裂。通过计算机仿真分析, 该复合工艺整体可行。对可能存在的技术问题也在设计时得到了解决, 避免了返工返修带来的麻烦和浪费。

四、工艺验证

    复合工艺的投入使用对现场的生产状态改善明显。若按单工序工艺生产, 原工艺采用7道单工序生产, 效率低, 且成形工序与冲孔工序安排不合理, 成形后将铆接销孔拉变形。而采用复合工艺后工序缩减一半, 生产效率更高, 零件生产质量更加稳定, 降低了物料和模具的运转频率, 也减轻了对人员和设备的依赖, 同时也简化了物料和模具的管理, 复合工艺如图10所示。
 

图1 0 改进后的复合工艺
 

五、结束语

    只要模具空间和材料的成形极限允许, 冲压件可以按“落料—成形—修边冲孔”模式进行工艺设计。该项目通过合理整合工序, 为今后类似冲压零件的工艺设计进行了尝试, 对同类零件的复合冲压工艺设计具有借鉴意义。