張秀利，李學(xué)坤，于旭明

（山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司，山東 濰坊 261061）

0 引 言

某車型中地板如圖1 所示，外形尺寸為2 040 mm×1 200 mm×275 mm，呈中間低、兩邊高的形狀，材料為DC04，坯料尺寸為2 510 mm×1 560 mm×0.9 mm，該零件在CAE 分析過程中出現(xiàn)坯料中間下塌的缺陷，并在模具閉合時成形零件產(chǎn)生了褶皺。

1 工藝造型及缺陷描述

圖1 中地板

工藝造型的壓料面略微隆起，如圖2所示，目的是在壓料過程中儲備部分材料，以降低拉深深度，減少拉深過程中的材料流入。CAE 分析中由于坯料尺寸大，且凸模中間低，不能對坯料予以支撐，在重力作用下坯料發(fā)生下塌，如圖3所示，導(dǎo)致壓邊過程中板料出現(xiàn)褶皺，在成形零件上存在殘留印跡，導(dǎo)致產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。

2 閉合狀態(tài)坯料下塌的解決方案

圖2 拉深數(shù)模

下塌缺陷一般采用的解決方法：①壓料面加工為平面，壓料狀態(tài)會得到改善，但拉深深度將會增加，材料流入量也會增加，模具零件的磨損加劇，且材料利用率降低；②改成雙動拉深，壓料面隆起會變成向下的趨勢，不再受重力造成的下塌的影響，但該零件由于壓力機(jī)的限制無法滿足此生產(chǎn)方式；③增加坯料支撐裝置（浮動凸模），在凸模中增加托料以消除坯料下塌，實現(xiàn)坯料在壓邊過程中的預(yù)彎，但模具結(jié)構(gòu)較常規(guī)模具復(fù)雜。經(jīng)過對托料范圍和托起高度的多次驗證，增加托料后的壓邊過程消除了褶皺現(xiàn)象，零件無起皺風(fēng)險，如圖4所示。

圖3 原CAE分析狀態(tài)

圖4 增加浮動托料的狀態(tài)

3 增加托料的浮動凸模

根據(jù)拉深成形工作原理，浮動凸模在壓邊過程中僅用于坯料承托，不參與零件的成形，其頂起和下行的運(yùn)動應(yīng)與壓邊圈同步，不能使用彈性驅(qū)動。浮動凸模應(yīng)伴隨壓邊圈的頂起同時到位，保證坯料放置時對坯料予以有效支撐，當(dāng)壓邊圈閉合下行時，浮動凸模應(yīng)伴隨壓邊圈同步下行，但其行程應(yīng)小于壓邊圈行程，上模下行到浮動凸模與拉深凸模位置一致時，浮動凸模停止運(yùn)動，上模繼續(xù)向下運(yùn)動，此時浮動凸模將與拉深凸模一起參與零件的成形，直至完成拉深過程。

圖5所示為帶有浮動凸模的拉深模壓邊圈頂起的狀態(tài)，壓邊圈行程為220 mm，在壓力機(jī)頂桿的作用下，浮動凸模頂起后與壓邊圈的高度保持一致，能對坯料予以有效支撐，避免了坯料下塌。圖6 所示為浮動凸模與模具結(jié)構(gòu)，浮動凸模安裝在拉深凸模內(nèi)部，通過壓力機(jī)的頂桿驅(qū)動，底面設(shè)置調(diào)整墊，四周采用導(dǎo)板導(dǎo)向，并設(shè)置了輔助彈性回位，帶動浮動凸模隨壓邊圈同步下行，其另一個作用是防止下模翻轉(zhuǎn)時浮動凸模脫出；當(dāng)壓邊圈下行145 mm時，浮動凸模同步下行到與拉深凸模位置一致，浮動凸模底部的調(diào)整墊與下模座接觸，浮動凸模停止運(yùn)動，隨之與頂桿脫離，壓邊圈繼續(xù)向下運(yùn)動75 mm，拉深結(jié)束。

拉深成形結(jié)束后滑塊帶動上模上行，頂桿將壓邊圈頂起，此時頂桿與浮動凸模沒有接觸，浮動凸模仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)頂桿繼續(xù)向上頂起75 mm 后,頂桿與浮動凸模接觸，此時拉深成形的零件已脫離拉深凸模并伴隨壓邊圈上行75 mm，浮動凸模頂起不會對零件造成損傷，浮動凸模在頂桿的作用下與壓邊圈同步繼續(xù)上行145 mm，矩形彈簧4 同步壓縮145 mm，頂桿停止頂起，模具重新恢復(fù)到圖5所示的浮動凸模頂起狀態(tài)。最終模具調(diào)試時，浮動凸模動作可靠，壓料狀態(tài)無褶皺，與CAE分析狀態(tài)一致。

圖5 帶有浮動凸模的拉深模

圖6 浮動凸模結(jié)構(gòu)一

浮動凸模在模具中雖然可以起到托料的作用，但其本質(zhì)還是拉深凸模的一部分，其裝配精度和加工精度仍需要保證。拉深凸模和浮動凸模采用銅合金自潤滑導(dǎo)板導(dǎo)向，裝配后一起加工凸模型面，浮動凸模與拉深凸模的間隙不能過大，應(yīng)控制在0.5 mm 以內(nèi)。頂桿墊塊為長條形（見圖7），既是頂桿墊塊，又是矩形彈簧組件的安裝板，需從下模底面裝配到浮動凸模底面（包含固定在其上的矩形彈簧組件），為浮動凸模的動作進(jìn)行可靠的運(yùn)動傳遞；矩形彈簧的設(shè)置可避免模具翻轉(zhuǎn)時浮動凸模脫出，并且可以在浮動凸模不能依靠自身重力向下運(yùn)動時提供彈性回位，使機(jī)構(gòu)動作更可靠。

圖7 浮動凸模結(jié)構(gòu)二

4 結(jié)束語

浮動凸模能有效解決拉深模坯料下塌的問題，結(jié)構(gòu)較常規(guī)拉深模復(fù)雜，其浮動凸模的設(shè)定區(qū)域、頂起高度、導(dǎo)向精度、定位精度、加工工藝性、裝配工藝性、可靠性等都需要經(jīng)過論證和分析。該機(jī)構(gòu)的應(yīng)用為解決拉深模坯料下塌問題提供了參考，滿足了模具生產(chǎn)和零件的成形質(zhì)量要求。