《模具制造》2023年第1期

发布时间:2023-4-03 | 杂志分类:其他
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《模具制造》2023年第1期

《模具制造》2023年第1期基于零件特征及信息的航天钣金模具信息管理研究石小贺,张 钊,邓成旭,肖佑涛(四川长征航天装备制造有限公司,四川成都 610092)【摘要】基于零件特征及信息,研究航天钣金模具信息管理,探讨了零件特征及信息与模具信息之间的关系,收集了零件及对应的模具信息,并依据零件的几何特征最大相关相似性进行了分类,创建了模具管理软件与数据库,进而建立了零件与模具信息之间的有机连接,从而解决了工艺人员在工艺准备过程中无法精准查询模具信息的难题。关键词:模具管理;零件特征;零件分类;特征示意图;QT中图分类号:TG701;TG385.2 文献标识码:BDOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.001Research of Management Information System of Aerospace MetalPlate Die Based on Parts Features and InformationShi Xiaohe,Zhang Zhao,Deng Chengxu,Xiao Youtao(Sichuang Aerospace-C... [收起]
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《模具制造》2023年第1期
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《模具制造》月刊创刊于1999年,通过二十余年的发展,平均月发行量已突破50000册,成为了中国发行量最大的模具专业杂志。本刊以服务模具类相关企业为办刊宗旨,面向模具界科研部门、工厂、企事业单位以及所有与模具制造相关的人士发行,为模具制造企业提供市场动态、行业信息、设计技术、制造工艺等多方面的帮助。是您提高模具设计、制造水平的好帮手,也是您展示技术、产品、企业形象的最佳舞台。本刊国际标准刊号:ISSN1671-3508,国内统一刊号:CN44-1542/TH,邮发代号:46-234,国外发行代号:M8186。
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《模具制造》2023年第1期

基于零件特征及信息的航天钣金模具信息管理研究

石小贺,张 钊,邓成旭,肖佑涛

(四川长征航天装备制造有限公司,四川成都 610092)

【摘要】基于零件特征及信息,研究航天钣金模具信息管理,探讨了零件特征及信息与模具

信息之间的关系,收集了零件及对应的模具信息,并依据零件的几何特征最大相关相似性

进行了分类,创建了模具管理软件与数据库,进而建立了零件与模具信息之间的有机连

接,从而解决了工艺人员在工艺准备过程中无法精准查询模具信息的难题。

关键词:模具管理;零件特征;零件分类;特征示意图;QT

中图分类号:TG701;TG385.2 文献标识码:B

DOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.001

Research of Management Information System of Aerospace Metal

Plate Die Based on Parts Features and Information

Shi Xiaohe,Zhang Zhao,Deng Chengxu,Xiao Youtao

(Sichuang Aerospace-Changzheng Equipment Mmanufacturing Co., Ltd.,

Chengdu, Sichuang 610092, CHN)

【Abstract】In this paper, based on parts features and information, to study the management

information system of aerospace metal plate die, to investigate the connection between parts

features and information and die information, to collect the parts and its corresponding die

information, and the parts are classified according to maximum correlation and similarity, the die

management software and data base are been created, thereby established the valid link between

parts and die information, and then the problem of unable to precisely find proper die occur to

technologist during prepare for manufacturing is been solved.

Key words:die management;parts features;parts classification;features schematic diagram ;QT

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?

?

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?

模具企业管理

·模具企业管理·

1 引言

航天钣金零件由于其应用场景的特殊性,形成了

零件种类多,批次数量少的特点,因此,所用模具数量

多且种类杂。航天钣金件生产是典型的多品种小批

量生产类型,调用相似模具直接生产或在相似模具基

础上进行改装后生产是解决临时性紧急任务的方式

之一。

是否做好模具管理,直接影响生产效率。当前钣

金模具管理由于未建立模具数据库,模具信息存储极

其分散,没有有效整合,更重要的是,模具信息未与零

件信息建立连接,两者处于彼此孤立存储状态。这就

导致了工艺人员在编制工艺文件进行工艺准备时,对

于当前是否有此类模具没有便捷快速的渠道得到准

确信息。基于零件的几何特征及零件信息,研究钣金

模具信息管理,建立起模具信息数据库及模具信息搜

索软件,进而实现零件信息与模具信息的有机关联,

有助于快速查找出类似零件对应的模具,不仅可以大

大提升模具管理水平,进而提升生产效率,而且可以

提升钣金模具数字化信息化管理进程。

2 模具信息管理方案设计

基于航天钣金零件的多品种小批量的特点及工

·1·

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《模具制造》2023年第1期

艺人员的使用需求,模具信息管理软件需在零件几何

特征和零件信息两个维度上,支持模具信息搜索功

能。搜索功能是指:工艺人员接收了新的设计文件

(零件图纸),进行工艺准备时,可以根据零件关键特

征尺寸或零件信息,通过模具信息管理软件,快速准

确查询到当前是否有现存可用模具用于生产,若没

有,亦可参考借鉴现有最大相似相关性零件模具进行

设计。流程分析如图1所示。

为实现上述功能,准确定义信息输入项至关重

要,而合理的零件分类又是定义输入项的先决基础条

件。因此,本文依据几何特征最大相关相似性,将零

件分类,零件关键特征示意图及关键特征尺寸值组合

即可基本还原零件图形状及尺寸,再加上零件名称、

零件图号、零件材料及规格即可基本还原零件图纸所

有信息。由于航天钣金零件具有一定的继承性,亦即

有些零件的名称或图号之间具有强关联性,因此,零

件图号与名称亦可作为输入项。原始数据表示例图

如图2所示,其中序号列为录入数据库所需唯一值,不

具备实际意义。而输出项主要是指模具图号及模具

名称,以及对应零件信息,模具相关零件信息及模具

图号的获得即可解决工艺人员在工艺准备过程中遇

到的难题。系统输入与显示关系如图3所示。

图1 模具信息搜索功能流程示意图

图2 原始数据表示例图

序号

ZJHDJP1

ZJHDJP2

ZJHDJP3

ZJHDJP4

ZJHDJP5

ZJHDJP6

ZJHDJP7

零件

类型

直角

弧度

角片

关键特征示意图

关键

特征

尺寸值a

1674

1672

1672

1671

1669

1669

650

关键

特征

尺寸值b

54

45

54

45

45

45

30

关键

特征

尺寸值c

70

90

70

100

100

96

68

关键

特征

尺寸值d

42

40

42

42

27

30

24

关键

特征

尺寸值e

10

10

6

10

5

模具

名称

型胎

型胎

型胎

型胎

型胎

型胎

型胎

模具

图号

CH6511-178

CH6511-178

CH6511-178

Z6511-1192

CH6511-178

Z6511-1192

CH6511-166

零件

图号

1XXX3311-66

1XXX3311-74

1XXX3110-66

1XXX3110-64

2XXX3310-73

2XXX3110-91

1XXX3110-104

零件

名称

角片

角片

角片

角片

角片

角片

角片

零件

材料

牌号

5A06-0

5A06-0

5A06-0

5A06-0

5A06-0

5A06-0

2219-0

零件

材料

规格

δ2.5

δ2.5

δ2

δ2

δ2

δ2

δ2.5

a(R)

c

d e

b

图3 系统输入信息与显示关系示意图

零件名称

零件类型

关键特征

关键特征尺寸值

零件图号

输入

产品信息

几何特征

零件材料牌号

零件材料规格

模具图号

零件特征示意图

模具名称

零件名称

输出

设计产品

(零件图纸)

模具信息

管理软件

是否有

可用模具

使用

参考已有

同类模具设计

·模具企业管理·

·2·

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《模具制造》2023年第1期

模具管理系统除模具查询功能外,还需具备新设

计生产的模具入库与废弃模具移除功能,以确保系统

内模具信息与实际模具信息的一致性。

3 模具信息管理方案实现

模具信息管理软件,包含登录界面,主操作界

面。主操作界面包含零件类型选择、关键尺寸、零件

图号、模具图号输入等模块,实现模具的管理功能,以

tableView形式显示;采用sqlite数据库轻量化设计,提

高实用性及部署的便捷性。

本系统开发使用 Qt 开发环境,开发语言采用

C ++ ,后 台 数 据 库 使 用 sqllite。 实 现 在 PC 平 台

Windows系统下编程实现各功能模块的设计。操作界

面采用Qt可视化开发,采用GUI实现用户操作界面,

Action及Plot&Signal实现对用户操作响应。

管理软件与数据库接口,调用 Qt SQL 模板实现

数据库的连接,SQL 语句执行、数据获取与界面显示

功能,数据与界面之间采用 Model/View 架构,实现数

据高效的随调随显与交互。

数据库的调用,在 Qt creator 中.pro 文件添加 Qt

+ = sql

db=QSqlDatabase::addDatabase(“QSQLITE”) 建

立与数据库联系

db.open;打开数据库

QSqlDriver 数据库驱动

在数据库中建立表,用于存储

QSqlQuery.exec(“SELECT * FROM TABLE

WHRER ”)执行数据库SQL语句查找;

QSqlQuery.setFilter()实现对当前显示内容的筛

QSqlQuery.exec ( “INSERT INTO TABLE

VALKUES (‘‘) ”)插入

QSqlQuery.exec(“DELETE * FROM TABLE

WHERE ”)删除

QSqlQuery.exec ( “UPDATE TABLE SET

FROM ..WHRER.. ”)更新维护数据库内

图4所示为系统首页,主操作界面包括零件类别、

零件特征示意图、特征及关键尺寸、零件图号等。基

于零件特征搜索时,必选零件类别,基于零件信息搜

索时则可不选择,且任意两搜索项对其结果取交集。

此外,还有精确搜索与模糊搜索两搜索选项,精确搜

索是指只有输入的零件特征值,与数据库里数据完全

一致,才可实现搜索;模糊搜索是系统可获取数据库

内,输入搜索值的正负5之间的所有数据,该功能是为

可能的模具借用设计的。

图4 系统首页图

软件后续将由工艺人员进行维护管理。角色设

置包括管理员与工艺两种,管理员权限可对数据进

行及时更新,即录入新设计生产的模具信息及删除

报废模具信息,保证数据库数据与实际模具信息的

一致性。

4 结束语

本文通过航天钣金模具信息管理软件的研究,实

现了零件与模具信息的有机连接,通过零件关键特征

及零件信息两个维度,搜索确定零件所用模具,从而

实现了模具信息快速精准查询的需求,提高了钣金模

具管理能力与零件生产效率,有效避免了模具可能重

复制造引起的浪费。希望本文能够为参与模具管理

相关工作的同行提供经验借鉴和思路参考。

参 考 文 献

[1] 张潇鹏. 航空制造工装数据管理系统的设计和实现[D]. 上

海交通大学,2016.

[2] 徐玉平. 铣削刀具管理信息系统的设计与研究[D]. 华南理

工大学,2012.

[3] 郑阿奇.QT 6开发及实例[M]. 北京:电子工业出版社,2022.

第一作者简介:石小贺,女,1992年10月生,从事

钣金制造工艺研究工作。

(收稿日期:2022-10-30)

·模具企业管理·

·3·

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《模具制造》2023年第1期

模具制造企业产学研协同创新体系构建研究

王 晨,崔 俊,杨 汉

(四川成飞集成科技股份有限公司,四川成都 610092)

【摘要】产学研协同创新作为一种开放式创新模式,在企业创新体系建设及创新能力方面

起着重要的作用。在调研模具企业发展现状和分析协同创新存在的问题基础之上,重点

结合汽车模具制造行业特点,从协同创新模式、协同创新过程、协同创新载体及协同创新

机制等维度,提出了基于产学研合作的协同创新体系的构建方案,有助于模具企业高质量

发展目标。

关键词:模具企业;产学研;协同创新;方案

中图分类号:TG701;TG659 文献标识码:B

DOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.002

Research on the Construction of Collaborative Innovation System of

Industry-University-Research in Die & Mold Manufacturing Enterprise

Wang Chen,Cui Jun,Yang Han

(Sichuan Chengfei Integration Technology Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610092,CHN)

【Abstract】As a open innovation model, collaborative innovation among industry - university -

research institutes plays an important role in the construction of enterprise innovation system

and innovation capability. Based on the investigation of the present situation of die & mold

enterprises, the problems of die & mold enterprises in collaborative innovation are analyzed, and

the characteristics of automobile die & mold manufacturing industry are emphasized, from the

perspectives of the mode, process, carrier and mechanism of collaborative innovation, this paper

puts forward the construction scheme of collaborative innovation system based on industryuniversity-research cooperation, contribute to die & mold enterprise high-quality development

goals.

Key words:die & mold enterprise; industry-university-research;collaborative innovation; scheme

1 引言

模具作为工业之母,是现代工业生产各种产品的

重要、基础工艺装备,在现代工业体系中有着举足轻

重的作用。随着技术的进步和市场需求提升,汽车主

机厂对模具产品的研制质量和周期更为严苛,这就倒

逼模具企业须加大创新投入的力度和速度。

模具等传统制造行业,企业主要以应用改善型创

新为主,较少在基础性、共性技术方面取得突破,从而

导致模具研制技术整体进步缓慢,与国外先进技术有

着不小的差距。导致这些问题的原因,除了企业在资

金不足、缺少高端技术人才等因素外,还包含未能有

效建立产学研协同创新体系等因素。

2 产学研用协同创新研究

产学研协同创新是指在政府指导下,科技中介服

务机构以及银行等相关主体的参与下,企业、高校和

科研院所等产学研创新主体结合自身特性,强化创新

主体间的优势互补,遵循利益共享、风险共担的原则,

共同推动技术创新攻关、人才培养、成果转化等活

动。在协同创新的同时,公司、高校和科研院所等主

·模具企业管理·

·4·

第35页

《模具制造》2023年第1期

要创新主体整合含人才、技术、财力、设施等在内的核

心要素,并对其进行合理配置,最终达到“1+1+1>

3”的协同效应(见图1)。产学研协同创新不仅是企业

控制创新成本和减少创新风险的重要战略,更是企业

增强创新能力的关键措施。

图1 产学研协作关系

3 产学研协同创新现状

当前,国家大力提倡自主创新,而产学研协同创

新是实现自主创新的重要路径和方法。只有通过加

强协同,提升企业整体创新能力,最终实现企业自主

创新能力的提升。随着国内汽车产业不断向高端发

展,对所需的模具要求也越来越高,而目前我国高端

模具的开发设计与制造能力,还远不能满足我国汽车

产业的需求,这迫使模具企业提升创新能力。

3.1 模具制造行业环境分析

由于汽车用户需求的逐渐变化,汽车行业从最初

的粗放式增长阶段逐渐进入了以技术创新为核心力

的高质量发展阶段,这使模具制造具有明显的时间

性、经济性、风险性等特征(见表1)。

表1 模具产品开发的显著特征

3.2 产学研合作概况

通常的产学研用合作模式有:技术转让型、委托

研究型、联合开放型及共建实体型等。目前,行业内

通常采用的是以项目合作/委托研发为桥梁,以共建

科研工作站/联合实验室为平台,以人才培养为辅的

形式开展产学研用协同创新。

目前,国内骨干模具行业依托各种平台/资源,开

展了不同形式的协同创新工作:天汽模现拥有国家高

新技术企业,企业技术中心和博士后工作站等创新平

台,在汽车模具制造行业内具有较强的自主创新和产

学研用协同创新能力;宏明双新拥有国家高新技术企

业、技能大师工作室、院士(专家)工作站等资质平台,

搭建了较为完整的技术创新体系;东莞横沥依托政府

整体规划及整合相关资源,搭建了“模具产业协同创

新中心”区域创新平台,将横沥从一个传统农业小镇

打造成了以模具产业为支柱的工业名镇,每年都有多

项产学研签约及成果转化落地,走出了一条协同创新

发展的道路。虽然,国内骨干模具企业在产学研协同

创新方面开展了部分工作,并取得了一些成效。但

是,国内大部分模具企业(特别是中小微企业)在这方

面开展成效不理想或尚未开展。

3.3 问题成因分析

产学研协同创新属于国家大力提倡的创新合作

模式,能够有效关键/核心技术攻关及成果快速转化,

它是产业高质量发展的有效推动方式。目前,国家在

产学研协同创新方面出台了多项激励政策引导推进

协同创新工作,但在具体实践中产学研合作尚未形成

真正的合力,存在成果转化率低,短期化和形式化严

重等不足,其主要原因如下:

(1)双方角色认知上有差异,存在各自为政现

象。产学研合作本是一个优势互补的过程,企业的优

势在于首尾两端,有充分的需求和应用环境;院校的

优势在于研究中段,有更强的科学性和丰富的研究手

段;企业提出需求,经院校的梳理、研究、试验,最后要

落到企业生产应用的实处,形成有效闭环。而在实际

合作中,双方很少能把各自优势进行有效在衔接,造

成各自为政。院校埋头做自己的研发,讲究技术的先

进性和创新性,关心的是论文发表和知识产权申报情

况;企业看重的是否能够进入商业化应用阶段,成果

应用在产品应用中产生的经济效益。

(2)体制和机制上缺乏制约因素,易造成管理不

到位。目前,院校研究人员与企业的合作以横向项目

为主、纵向项目为辅,院校在项目协作的体制和机制

方面不够完善,院校对科研人员在协作项目(特别是

模具产品开发的特点

时间性

经济性

风险性

模具制造行业主要表现

模具开发周期越来越短

订单价格呈下降趋势

汽车厂家设变层出不穷

◀成果转化 科技攻关

设备共享 技术互动▶

◀课题共享 前沿支撑

理论创新 人才反哺▶

实践教学 人才孵化▶

企业 ◀技术改革 人才储备 高校

科研

院所

经费

资源

基础

知识

技术

开发

共性

关键技术

·模具企业管理·

·5·

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《模具制造》2023年第1期

横向项目)开展质量和进度缺少约束及保障,存在一

定程度的“管理真空”,从而造成不少科研工作者在签

订合同时,并没有积极开展科学研究合作,而只是通

过签署的项目合作为契机来撬动更多的项目合作机

会或职称晋升做铺垫,但在工作开展时草草了事。

(3)项目存在较高的风险性,投入与产出不确

定。由于模具行业的产学研协同创新项目多是行业

基础性、关键技术,具有技术难度大、周期长的特性,

从而导致项目在进度和成果上就有很大的不确定

性。但是,因为项目的支出并不稳定,会产生非正常

因素的费用。由于模具企业基本属于中小型企业,资

金储备相对不足,比较在乎合作过程中非预算内的支

出。若项目实施过程中,若要产生超出预算或合同以

外的开支,易造成合同履行不到位的情况产生。

4 产学研协同创新体系构建

产学研用协同创新是企业在市场中获得创新能

力的催化剂,能够在实现资源共享,集聚创新人才,从

而实现技术的升级和产品的创新。一个运行良好的

产学研用协同创新体系,应围绕企业需求为中心,构

建与之相适应的模式、过程、机制及平台建立等内容。

4.1 构建协同创新模式

产学研用协同创新关键在于“产、学、研、用”要素

的功效发挥,实现共赢的多层次、战略性合作关系,达

到协同效用。

针对公司体量和业务,制定相应的协同创新模

式。模具企业应整合行业链上下游单位,聚焦于行业

基础性、关键性技术的研究,着力开展技术应用、成果

转化及创新人才培养等工作,从而在投入较小的情况

下,有效解决行业/企业核心技术问题。

4.2 优化协同创新过程

协同创新过程可采取渐进式和以点带面的思路

开展。短期目标为构建常态化的交流机制和单个项

目技术开发,长期目标为构建产业信息和知识共享

平台。

(1)战略协同。通过渐进性的协作模式,持续深

化合作内容,弥补因为主体利益点的差异性而带来的

不足,导致在创新主体间的目标和行为差异,从而实

现价值观、愿景、风险与利益等方面的协同。

(2)组织协同。通过分析技术转移、委托研究、联

合攻关和共建创新中心等不同协同创新模式,有针对

性的共建协调机构,有序的开展协同创新:从个体创

新衍生至联合开发的协同模式,将资源实现最优化的

配置和整合,实现合作共赢的发展局面。

(3)知识协同。通过创新中心、院士(专家)工作

站和信息库等平台和媒介,增强在产学研二用合作创

新流程中之间的双方交流与知识流动能力,提升知识

传播效果,最终提升产学研合作整体效益。

4.3 打造协同创新平台

产业及各企业应根据产业、企业自身情况,搭建

各层级的协同创新平台。创新平台可分为以下几类:

(1)公司自主。主要依托创新工作站、技术中心

等平台,以企业为主导,依靠自身力量开展企业应用

型创新工作。

(2)校企合作。核心是与高校共建产学研联合实

验室,企业负责资金和创新需求,学校负责技术开发

及人才培养。

(3)高校及科研院所。以高校及科研院所为中

心共建实验室+研究院所,开展原创性、基础性技术

研究。

(4)产业链。主要指行业龙头企业整合产业链资

源,牵头创建创新中心和工程技术中心,共建产业链

创新平台,旨在攻克行业共性技术。

4.4 健全协同创新制度和流程

在产学研用协同创新过程中,通过编制相关管

理制度和流程,明确各创新主体的权责、动力、关系

等内容。

(1)动力机制。通过专项激励、资源互换、利益共

享等内部动力,依靠技术推动、市场需求、竞争压力、

政府支持等外部动力,激发各创新主体创新驱动力。

(2)风险防控机制。拟通过以下措施管控创新过

程中的风险:在项目启动前,任务书、协议等正式文件

中要明确各创新主体的责权利,制定考核标准;在执

行过程中,建立定期沟通、项目评估机制;在项目实施

结束后,采取项目总结、后评估等专业风险评估方法。

(3)资源共享机制。公司提供学生实习和研发

资金进行技术联合开发;高校/科研院所可以提供实

验设备、信息库等帮助企业基础实验、培养人才等。

通过这种资源共享机制实现创新资源统筹,保证协

作各方的资源相互开放,从而解决资源整合和有效

利用问题。

·模具企业管理·

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《模具制造》2023年第1期

车门包边模缺陷分析及补救措施

王晓峰

(陕西保利特种车制造有限公司,陕西西安 710200)

【摘要】从工艺分析入手找出汽车车门包边缺陷形成的原因,并依此制定了有效措施,彻底

解决了包边不完整和局部轮廓变形的顽疾。

关键词:车门;门外板;门内板;包边模

中图分类号:TG385.2 文献标识码:B

DOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.003

Defect Analysis and Remedial Measures of the Car Door Hemming Die

Wang Xiaofeng

(Shaanxi Poly vehicles Manufacturing Co., Ltd., Xi'an,Shanxi 710200,CHN)

【Abstract】This paper starts from the process analysis to find out the cause of the forming of the

car door hemming defect,and according to the root of the disease,formulates and adopts

effective measures to thoroughly solve the stubborn problem of incomplete edging and local

contour deformation.

Key words: car door; door panel; door inner plate; hemming die

1 引言

车门是汽车的重要部件,它除了应该具有的基本

功能外,还应具有美观的外形和足够的强度、刚度,无

论是它的基本功能还是美观的外形都是需要足够的刚

度来保证和维持的,否则就可能会变形扭曲。车门主

要由门外板和门内板组成,车门整体的刚度由门内板

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冲 模 技 术

5 结束语

产学研协同创新是开放式的创新,它是加速自主

创新的助力剂,能有效提升模具企业自主创新的能力

和效率。产学研协同创新的根本动因在于创新需求

导向以及创新技术的发展,在复杂多变的市场环境

下,模具企业应根据自身情况搭建产学研协同创新体

系,从而降低独立创新的高成本投入和高风险,有助

于模具企业高质量发展目标。

参 考 文 献

[1] 杨汉,秦华.基于离散型制造企业的技术标准体系构建研究

[J]. 模具工业,2019,11(1):7~11

[2] 杨汉,王晨. 汽车模具制造企业的科技创新体系构建路径

研究[J]. 模具制造,2020,11(24):4~8

[3] 杨国星,李扬. 高职院校精密模具智能制造创新型人才校

企协同培养模式研究与探索[J]. 模具工业,2022,48(06):

75~78

[4] 李安. 技术创新模式与中国制造业转型升级研究[D]. 吉林

大学,2020.

[5] 王华. 兰石集团产学研协同创新体系构建研究[D]. 兰州大

学, 2018.

[6] 曾萍,李熙. 产学研合作研究综述、合作模式与合作机制[J].

科技管理研究,2014,(22):28~32

[7] 赵云峰,许爱萍. 京津冀先进制造业的协同发展路径研究

[J]. 天津大学学报(社会科学版),2017,19(01):18~22

[8] 王慧军. 基于溢出效应的企业协同创新与自主创新关系研

究[J]. 新经济导刊,2017,(08):79~85

第一作者简介:王晨,男,1974年5月生,汉族,四

川巴中人,高级工程师,公司副总工程师,主要从事技

术创新管理工作。

(收稿日期:2022-10-15)

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·冲 模 技 术·

·7·

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《模具制造》2023年第1期

来保证。车门外板对车门内板周圈(外周圈及窗口周

圈)包边而成为一个整体,包边的质量决定着车门整

体品质的优劣。

图1所示是我公司德龙系列商用车驾驶室的车门

(图示为左门,右门与之基本对称),其门外板和门内

板的材料均为ST14-A,门外板料厚为0.9mm,门内板

料厚为1.2mm。

2 包边成形工艺方案

车门外板须经过 OP10 拉伸、OP20 修边冲孔、

OP30 修边翻边冲孔、OP40 侧翻边冲孔共 4 道冲压工

序,完成车门外板所有形状并达到设计所要求的参

数,还需将车门外板外周边沿及窗口内圈边沿朝内翻

边呈90°竖立的直边;车门内板经过OP10拉伸、OP20

修边冲孔、OP30翻边侧冲孔、OP40修边冲孔翻边完成

所有形状并达到产品要求,其外周边及窗口内圈边沿

呈平直状,为接下来的包边提供必要的准备和保障。

(1)传统包边工艺是将车门外板原来呈90°竖立

的周边(外沿及窗口)通过两序压弯,把车门内板紧紧

包裹在里面。其中工序一是预包边:先压弯成45°、工

序二是包边:再次压弯成0°,将内、外板包紧成为一个

整体。如图2所示,预包模模口及包边模模口结构如

图3、图4所示。

图2 车门包边过程示意

1.车门外板 2.车门内板 3.OP20 4.OP10 5.包边角外形

(2)传统工艺,预包模模口周圈均为45°倾角。预

包边过程:先将车门外板、车门内板在预包边模外扣

放在一起,按门外板在下门内板在上扣放,并且车门

外板正面朝下,用车门外板周圈翻起的90°竖边对车

门内板定位放置;然后将扣置在一起的车门外板+内

板一起放入预包边模模腔内,使下模的弹簧定位销准

确插入车门外板定位孔内。工作开始后压料芯首先

接触并压紧制件,以防至制件的移动,然后上模带有

的 45°斜角的模口受压床滑块驱动下行接触门外板

90°竖立的直边,随着上模的继续下压使竖立的直边

向内倾斜翻边,直至与模口角度一致达到45°,预包边

完成。

1 2 3 4 5

图3 预包模模口结构

图1 包边后的车门总成

1.6 1.6

·冲 模 技 术·

·8·

第39页

《模具制造》2023年第1期

包边过程:将预包边后的制件通过预定位装置导

向放入包边模模腔,然后人工移动车门使弹簧定位销

插入定位孔精确定位。压床运行后压料芯首先下行压

紧制件(车门),接下来上模模口随压床滑块的下行接

触并压紧(镦平镦死)上序已经压至45°的外板周边,实

现外板对内板的包边,使内外板成为一个相连的整体。

3 存在缺陷

按此工艺结构制造完工的模具,验证试模得到

的车门很不理想。拐角部位及棱线处包边不完整、

有的地方甚至没有包住,而且拐角及棱线处外轮廓

明显外凸变形,严重影响驾驶室的密封性能及美观,

整体刚度明显降低,局部呈现扭曲变形,被判为不合

格品。

3.1 缺陷形成的原因分析

实际上预包边用的车门外板周圈翻起的竖边的

高度并不是一致的,在拐角部位和棱角处比其他部位

低许多,如图5所示,而预包模上下模口的高度是按门

外板型面而确定的,这样可确保预包制件外周圈与产

品数模一致。但是,因为拐角部位及棱角处局部竖边

太低,根本接触不到上模模口,预包边时多数情况很

难压弯成45°甚至依然垂直竖立,如图6所示,这样在

第二序包边时不仅难以将内板包紧,还会被钝挤变形

使轮廓向外移动,造成制件不合格。

预包边制件实物照片 形成原因示意

棱角处竖边较低

拐角处竖边较低

图6 竖边较低部位预包边后依然垂直竖立

图4 包边模模口结构

图5 车门外板

1.6 1.6

已经弯至45°

上模

下模

依然垂直竖立

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·9·

第40页

《模具制造》2023年第1期

3.2 模具修复的理论分析及预设想方案

基于以上分析,存在拐角部位及棱线处包边不完

整、有的地方甚至没有包住的原因,从模具角度分析,主

要是在预包边工序,在此工序上模主要负责将立边预翻

成45°,而该处由于角度偏大,致使预包边缺陷。如果将

上模局部模口降低,使门外板竖边较低处也能在预包边

时预弯一定角度,在第二序就可顺利包边,但如果按45°

向下平移,势必造成45°角顶线内收,使车门轮廓也随之

内移导致车门变形。设想的措施是通过补焊铣修将上

模局部模口的45°角改为30°,如图7所示,这样使上模

补焊部位的模口与制件(车门外板)的接触点降低,在改

变角度的同时,还要考虑整个型面过渡的衔接。如何衔

接,以及衔接质量的好坏直接关系到包边制件的成形质

量,这种衔接主要是在由30°到45°这种渐进式的过程实

现由低到高的一个连续相切曲面的形成。同时,由于较

低点大都是在圆角部位,那么前面讲到的连续相切曲

面在一定的圆角范围内呈扇形形状,这样不仅确保在

预包边工序使车门外板周圈都能预弯成锐角,而且保

证整个翻边过程不会形成褶皱,最终使第二序包边达

到预期效果。图8所示为设想的预期效果图。

4 模具修复

通过以上分析,这种方案理论上是可行的,如何

将理论转换为现实是关键。分为以下几个步骤:

(1)采用的工艺方法、材料性能分析、匹配焊条的

选取及施焊过程。

首先要进行的是堆焊,原模具所用材料是铸态

7CrSiMnMoV,此材料主要优点为:

a.淬火温度范围较宽,淬硬性较好,整体淬火时表

面与心部硬度变化较小,便于火焰淬火操作,也可进

行局部快速淬火。

b.综合力学性能好,耐磨性优于高碳钢和锰钒钢

而低于Cr12MoV钢。

c.焊接性能好,在淬火+低温回火的条件下能使用

不同焊条采用堆焊和补焊,很方便。

d.切削性能好,优于 Cr12MoV 钢,适于多种切削

加工方式。

尽管7CrSiMnMoV的焊接性能很好,但由于此处

为维修改造过程,模口表面已经过淬火热处理、打磨

抛光和表面强化处理,要在其表面进行堆焊,还是有

难度的。首先需进行堆焊材料的选择,由于该模具型

面 以 抗 磨 损 为 主 ,所 以 ,选 择 THD322 焊 条 ,且

THD322材料堆焊层的硬度一般为30~60HRC,耐磨性

能较高。

根据模具工作条件、构造、材质及经济性的要求,

此处选用电弧焊的方法,手工电弧焊堆焊前可以不预

热或只稍微加热,而且生产效率高,模具变形小,熔敷

效率高,堆焊层质量好。

具体施焊过程,首先考虑焊层厚度是逐渐过渡

的,起至处焊层太薄,与原模口表面粘连附着差,所

以,必须先对原模口处手工打磨,使焊层加厚提高粘

连附着性能。另外焊接前要对模口表面焊接部位及

焊条除油、除潮,必要时还需烘焙预热(这里采用电气

焊加热)。对上模7CrSiMnMoV要选用THj506焊条普

焊一层,俗称打底子。堆焊前,按焊条使用说明,将焊

条烘干,放在保温箱中备用,能提高与原模具材料的

粘结性,并且可以提高模口的韧性,增加抗冲击能力;

接下来再用THD322焊条堆焊至需要的厚度,堆焊硬

度可达58HRC以上;焊接完成后需要保温一定时间,

一般采用砂埋处理。无论是铸态 7CrSiMnMoV 还是

HT300:①堆焊过程中用手锤击焊层;②焊缝应交叉;

③自然冷却,严禁使用水浇、风扇吹等手段加速冷却;

④堆焊应留有加工或研配余量;⑤不允许有气孔、缩

松。补焊效果如图9所示。

图7 上模局部补焊降低接触点

图8 预设想的实施效果图

45°改30°

区间过渡

部分

翻边

基准线

上模

下模

补焊使接触点降低

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·10·

第41页

《模具制造》2023年第1期

图9 上模补焊修效果

(2)模具型面的修复实施。

堆焊完成后,如何实现所设想的型面,这部分工

作全部由钳修而来,因为此时的曲面已不能用工程图

纸来描述,况且这个过程是要通过反复的修型才能实

现,采用数控机床加工也不现实,所以,只能采用钳修

的方法。

钳修前需精修基准,确保有效研修,在保证基准

不变的情况下,进行型面的修磨加工,这样不会改变

产品的形状和几何尺寸。如何保证基准不变,首先采

用基准样板,以翻边基准线为基准,厚度为5mm的薄

板做成的,如图10所示。

图10 基准样板

本副模具的修理关键是采用了一系列的薄样板

来靠型面,进行修型,测量模具翻边模口高度,沿高度

方向以5mm为间距,做型面样板。当然了,这个样板

做的越多,型面的角度一致性越好,但是,考虑以5mm

为间距已能保证角度及型面过渡的一致平滑性,所

以,本次修理选用以5mm一个间距进行靠样板修型。

而在垂直方向,分别选取一些特殊的断面,本修理中

取出弧面的断面及其延伸相切面的断面分别做出样

板型面。具体如图11所示。

图11 不同断面的一系列样板示意图

依据以上分析,图12所示为各个不同断面的样板

具体尺寸及型面形状的设计详图,这也是维修过程的

基准。通过不同高度的样板型面贴符,再顺延过渡,

保证型面的光顺,角度的一致。在修理过程中,通过

粗磨、精磨、抛光 3 个步骤来完成。粗磨使模具表面

(构形)接近几何形状精度要求,精磨使模具表面(构

形)达到几何精度要求,接近表面粗糙度要求,而抛光

是使模具表面(构形)达到表面粗糙度要求。

图12 断面的样板设计图

5 总结

通过保留基准,改变角度的方法,并结合制造样

板,彻底解决了该制件存在的翻边不到位的质量问

题。实践证明,该副模具通过以上整改生产出来的车

门完全符合制件及工艺要求,质量等级评定为优。

参 考 文 献

[1] 涂光祺主编. 冲模技术[M]. 北京:机械工业出版社,2002.

[2] 许发樾主编. 冲模设计应用实例[M]. 北京:机械工业出版

社,2003.

作者简介:王晓峰,男,1981年生,陕西西安人,高

级工程师,主要从事工艺技术类相关工作。

(收稿日期:2022-09-26)

P

P

470

P-P

补焊后铣修成30°

N-N

N

90°

512

N

拟修改的型面结构图

翻边基 135

准线

°

120°

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《模具制造》2023年第1期

前 围 外 板 冲 压 工 艺 及 回 弹 补 偿

邵兴诗,罗书保,张志杰,宋 亮,张双林

(一汽模具(天津)有限公司青岛分公司,山东青岛 266000)

【摘要】以某客车前围外板零件为例,研究了该零件的冲压工艺及回弹补偿问题。结合制

件特性、考虑成型性、材料利用率等问题,确定了初版冲压工艺方案,再利用CAE软件进行

分析,进行回弹预测,根据回弹结果优化工艺补充后,最终锁定板料尺寸、压料面、压边力、

拉伸筋系数等参数,最后通过精细分析,制定回弹补偿方案。

关键词:客车;前围外板;冲压工艺;回弹补偿

中图分类号:TG385.2 文献标识码:B

DOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.004

Stamping Process and Springback Compensation of Front Outer Plate

Shao Xingshi, Luo Shubao,Zhang Zhijie,Song Liang,Zhang Shuanglin

(FAW Mold (Tianjin) Co., Ltd. Qingdao Branch, Qingdao,Shandong 266000,CHN)

【Abstract】Taking the front outer panel of a passenger car as an example, the stamping process

and springback compensation of the part are studied. Combined with product characteristics,

considering formability, material utilization, the first version of the stamping process plan was

determined, and then the CAE software was used to analyze and predict springback. After

optimizing the process supplement according to the springback results, the parameters such as

sheet size, blank holder surface, blank holder force and drawbead coefficient were finally locked.

Finally, the springback compensation plan was formulated through careful analysis.

Key words:passenger car;front outer panel;stamping process;springback compensation

1 引言

随着汽车行业竞争的日益激烈,新车型的开发

周期越来越短。其中汽车模具的开发对整个汽车项

目的周期影响非常大,因此,模具供应商需要对模具

开发各环节进行总结分析、优化提升,其中合理的冲

压工艺、稳定的冲压状态、准确的回弹补偿,是提高

制件合格率,缩短模具开发周期的关键。本文以某

客车前围外板冲压件为例,通过全工序模拟,优化冲

压工艺,以确保成形及回弹的稳定性,然后利用CAE

软件模拟实际冲压状态,对回弹进行预测,并据此对

加工数据进行回弹补偿。实际出件后将理论回弹状

态与实际回弹状态对比,记录CAE模拟符合率,所述

冲压工艺及回弹补偿策略,对其它类似件成形具有

一定的指导意义。

2 冲压工艺设计

如图 1、图 2 所示,制件高低差大,左右两侧法兰

面有负角,且负角法兰面上有冲孔。根据经验初步工

艺规划为:OP10-拉伸,OP20-修边冲孔,OP30冲孔侧

修边,OP40整形侧翻边,OP50冲孔侧冲孔。

图1 制件造型及主要匹配区域

A

A

B B

A-A B-B

·冲 模 技 术·

·12·

第43页

《模具制造》2023年第1期

图2 局部特征放大图

2.1 确定工艺补充形式

理想的工艺补充,要求拉伸各部分塑性变形大且

均匀,这样拉伸件的刚性好,回弹小。但塑性变形越

大,意味着制件开裂的风险也越大,回弹不稳定。根

据前围外板特征区域造型,需要选择合理的工艺补充

面,以确保拉伸工艺的稳定性。

(1)特征截面A-A,制件造型为“几”字形;特征截

面B-B,制件法兰为负角,拉伸补充应先沿A面延伸,

将负角区域展开到A面延伸面上。

(2)根据经验,制件有两种工艺补充方式:

a.工艺补充增加台阶,优点是能更好的使板料产

生塑性变形,制件刚性好,拉伸稳定且整体回弹小;缺

点是拉伸深度加大,材料利用率降低。如图3所示。

b.制件直接延伸作为压料面,优点是拉伸深度小,

材料利用率高;缺点是法兰面易产生波浪、褶皱,制件

易出现冲击痕等缺陷。如图4所示。

综合考虑,外板件应优先保证制件质量及稳定

性,选择a方案进行工艺补充。

图3 A区工艺补充

a——工艺台阶 b——直接延伸

图4 B区工艺补充

a——补充工艺台阶 b——直接延伸

2.2 压料面及拉伸深度确定

压料面的造型要尽量简单化,要求可展开或近

似可展,这样在压边圈压住毛坯后,毛坯不产生折

皱、扭曲等现象[1]

。压料面截面线长度要小于拉伸件

相应断面的截面线长度,要保证拉伸件各断面上的

伸长变形量达到 3%~5%,且各个部分深度尽量接近

一致。这种压料面可使材料流动和塑性变形均匀,

保证制件刚性[2]

根据变形要求,本工艺补充拉伸深度为 73~

76mm,各截面拉伸深度均匀,工艺补充截面长度为

3,789mm,压料面截面长度为 3,593mm,理论变形量

(3,789-3,593)/3,593×100=5.5%,满足要求。如图5所示。

图5 压料面及拉伸深度示意图

2.3 拉伸筋设计

拉伸筋的几种形状:①圆形筋,使用最多的一种

(a)

(b)

切边线

压料面

切边线

制件

压料面

切边线 切边线

工艺补充 制件

工艺补充

压料面

压料面

(a)

展开后制件

工艺补充

压料面

切边线

原制件

(b)

展开后制件

工艺补充 原制件

切边线

压料面

拉伸深度 压料面截图

零件截图

73

72

77

73

73

73

73

76

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《模具制造》2023年第1期

筋形,主要使用在内板零件及双筋中的第二道筋;②

方筋,圆形筋阻力不能满足进料阻力时使用,主要使

用在外板零件;③锁死筋,属于方筋的一种,最大程度

限制材料流动,多用于顶盖、发罩、门外板等平缓覆盖

件成型工艺;④拉伸槛,适用于拉伸深度较低时,流入

量少的拉伸[3]

,可提高制件材料利用率,主要使用在料

厚1.4mm以上中高强度板零件。

本制件为外板件,特点为长且窄,高低落差达

340mm,不适用锁死筋及拉伸槛。本制件所用板材为

St17E+Z机械性能较好,如使用双筋可达到控制材料

流动效果,缺点是材料利用率降低,使用方筋可增大

阻力系数,提高材料利用率,同时方筋可通过调整凸筋

圆角,控制不同部位进料速度,因此,本工艺方案采用

方筋模型,本制件详细拉伸筋布置及参数如图6所示。

图6 拉伸筋布置及参数

a——拉伸筋分布 b、c——拉伸筋参数

3 回弹补偿方案

上述工艺补充及参数稳定后,开始对制件进行回

弹补偿。根据制件GD&T,设置回弹坐标系、定义支撑

点、夹紧点位置,如图 7 所示。本文从夹持方案的选

择、确定补偿区域、确定补偿工序3个角度制定回弹补

偿方案,再通过真实条件验证,确认预补偿效果。

图7 制件GD&T图及定位、支撑设置

a——制件GD&T图 b——检测方向

c——分析文件定位、支撑设置

3.1 确定夹持方案

本制件除局部造型外其余部分呈现左右对称特

点。从GD&T得知,正面法兰的8点为主RPS点,侧面

负角区的4点为副RPS点,从对称性、定位关系及稳定

性的角度,结合最小夹持要求,确定选取正面法兰对

称的 4 点作为夹持基准点。自由状态下 A1、A4、A5、

A8等4个RPS点回弹小于0.1mm,其余RPS点回弹在

0.6~1mm,夹持A2、A3、A6、A7会使回弹产生额外的变

化,为尽量减小夹持对回弹变化的影响,综合考虑选取

A1、A4、A5、A8作为夹持基准,进行回弹补偿(见图8)。

3.2 确定补偿区域

在夹持基准状态下,回弹超差(±0.5mm)区域主

要分布在 4 个区域,图 9 所示 A 区域回弹 0~1.3mm,

B-B

A-A

(a)

(b) (c)

A-A

B-B

(a)

(b) (c)

图8 夹持基准回弹

A7 A6

A2 A3 A4

A8 A5

A1

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《模具制造》2023年第1期

B 区域回弹 0~0.6mm,C 区域(对称)回弹 0~1.8mm,

D区域(对称)回弹-1.2~0mm。其中区域A、B为法兰

面正回弹,区域 C、D 为主型面扭曲回弹,需要对这 4

处区域进行补偿。其余型面回弹在制件公差内,不进

行主动补偿,仅作为固定区域或过渡区域。

3.3 确定补偿工序

补偿策略基础原则为形状在哪一序出就在哪一

序补偿,以此原则,A、B、C、D区域均应在OP10拉伸序

补偿。同时 C 区域包含制件的负角法兰面,此处为

OP40侧整成型,根据经验,这种翻边会伴随法兰面回

弹,OP40需对侧整形区域补偿。OP50为单纯冲孔侧

冲孔,对回弹的影响可以通过型面避空解决。据此,

初步确定补偿工序为OP10、OP40,同时为保证面品质

量,防止型面压伤,OP20、OP30 沿用 OP10 补偿后数

模,预回弹补偿工序确定如图10所示。

图10 回弹补偿工序

3.4 预补偿效果验证

预补偿量及补偿后面质量检查如图11所示,最后

进行真实3D筋验证,并将各序符型面、压料力、定位、

检测条件按实际设置,模拟分析结果如图12所示,补

偿后制件回弹在制件公差内。

3.5 实际测量状态

根据图13所示着色图指导研合工作,各序研合着

色率达到85%后进行全序出件,ATOS扫描结果如图

14所示,90%以上区域在制件公差范围内,此次补偿

达到预期效果,补偿合理有效。

图9 回弹补偿区域

图11 预补偿量及补偿后面质量检查

a——补偿区域量值 b——X方向斑马线 c——Y方向斑马线 d——Z方向斑马线

图12 补偿后模拟分析效果

A

B C

D

原始产品

补偿数据

原始产品

补偿数据

原始产品

补偿数据

A面补偿质量检查(X方向斑马线补偿前后对比)

A面补偿质量检查(Y方向斑马线补偿前后对比) A面补偿质量检查(Z方向斑马线补偿前后对比)

(a) (b)

(c) (d)

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《模具制造》2023年第1期

序号

OP10

OP20

OP30

OP40

OP50

理论着色图 实际着色图

4 结论

本文从工艺规划、工艺设计、回弹补偿、出件验证

角度阐述了客车前围外板冲压开发过程,可以看出,

在设计阶段,通过接近实际状态的模拟分析,所得模

拟结果与实际结果基本符合。本文所述回弹补偿方

案,能有效地控制制件的回弹,实际测量首件尺寸合

格率92%,达到设计目的,为降低调试成本、缩短模具

开发周期提供了有效的理论依据。

参 考 文 献

[1] 崔令江. 汽车覆盖件冲压成形技术[M]. 北京:机械工业出

版社,2003.

[2] 李路. 典型汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技术研究[D].

济南:山东大学,2014.

[3] 彭必友,傅建,胡腾. 矩形半圆形拉延筋几何参数对拉深阻

力的影响[J].西华大学学报:自然科学版,2010,29(4):64~67

第一作者简介:邵兴诗,男,1990年 2月生,从事

汽车零件冲压工艺设计、模具设计工作。

(收稿日期:2022-10-14)

图13 研合着色状态

图14 ATOS扫描结果

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《模具制造》2023年第1期

播 放 机 顶 板 复 合 模 设 计

吕义伟,孙世文,陈景宝,解利伟,李文诗

(中国华录·松下电子信息有限公司,辽宁大连 116023)

【摘要】对播放机顶板制件的加工工艺进行了分析,主要工艺为冲孔、拉伸和折弯。针对该

制件的结构特点,分别设计冲裁和折弯复合模进行加工。介绍了两种复合模具的结构、设

计原理及模具的工作过程,并与传统级进模结构相比较的优势所在。经生产总结发现,该

结构模具生产效率高,生产稳定性强,具有很好的经济效益。

关键词:播放机顶板;复合模;模具设计

中图分类号:TG385.2 文献标识码:B

DOI:10.12147/j.cnki.1671-3508.2023.01.005

Design of Compound Die for the Player Top Panel

Lü Yiwei,Sun Shiwen,Chen Jingbao,Xie Liwei,Li Wenshi

(China Hualu Panasonic AVC Networks Co., Ltd., Dalian,Liaoning 116023,CHN)

【Abstract】The processing technology of the player roof products is analyzed, and the main

processes are piercing, drawing and bending. According to the structural characteristics of the

product, blanking and bending composite dies are designed for processing. The structure, design

principle and working process of the two composite dies are introduced, and the advantages

compared with the traditional progressive die structure are introduced. After production

summary, it is found that the structure die has high production efficiency, strong production

stability and good economic benefits.

Key words: player top panel; compound die; die design

1 引言

图1所示为播放机顶板零件图及展开图,材料材

质为PCM(一种由聚碳酸酯和有机玻璃混合而成的新

型复合材料,内侧金属素材,外侧黑色涂层),厚度为

0.8mm。制件展开尺寸为 401.759×170.810mm,图纸

要求成形后毛刺0.05mm以下,翘曲允许向内凹3°以

下,不许外凸,外观面无划伤、压痕等缺陷,漆面完整

无污渍。此制件月产量为 2,500 件,且为外观件,因

此,在设计生产过程中,材料的外表面需特别注意。

2 模具结构设计

按加工工序来分,通常冲压模具可分为单工序模、

复合模和级进模。现阶段生产中最常用到的就是级进

模。其特点是不同工位上可完成冲裁、拉伸、折弯等多

道工序,生产效率高,易实现自动化生产,适合大批量

的生产,但材料利用率相对较低。在设计该制件过程

中,由于制件展开尺寸较大,涉及到外形切割的工步会

较多。若设计成级进模,当制件横向排样时,会使得模

具外形尺寸过长;若制件竖向排样时,会造成模具宽度

尺寸较大,这对加工机床的选择都会造成很大的困难;

而且加工模具所使用的原板材会很多,势必增加模具

加工成本。因此,综合分析,需分别设计出冲裁复合模

和折弯复合模来实现制件的加工,以降低模具费的投

入。冲裁模主要用于制件的外形、内孔、风扇孔的冲切

以及凸包的拉伸,折弯模主要用于风扇孔的冲切及卡

爪和小尺寸的折弯。将风扇孔分两步加工因担心密集

冲切造成应力集中使得制件发生翘曲变形从而超出设

计要求,且两步风扇孔的冲切要错位进行。在加工材

料的选择上使用块料,这样可以大大提高材料的利用

率,块料的尺寸按制件展开尺寸单边留量6mm。

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《模具制造》2023年第1期

3 复合模结构设计

3.1 冲裁模结构设计

图2所示为冲裁复合模结构,其设计过程及原理

如下。

(1)模具板材的选择。

受力冲裁的凸凹模选择使用 Cr12MoV,淬火处

理,洛氏硬度为58~61HRC。上下卸料板由于是和凸

凹模一体加间隙切割所得,因此材料和冲裁凸凹模相

同。其余垫板及模架选用45钢,不淬火处理。

(2)力的计算及机床的选择。

冲裁力的计算:

F = L × T × σ

式中 L——冲裁部分长度,mm

T——材料厚度,mm

σ——材料抗剪切强度,MPa

考虑到模具刃口的磨损,凸凹模间隙的波动,材

料机械性能的变化,材料厚度偏差等因素,实际冲裁

还要增加10~30%,因此F 总=1.3F。

拉伸力的计算:

F = K × L × T × δb

式中 K——系数

L——拉伸部分长度,mm

T——材料厚度,mm

δb——材料屈服强度,MPa

因此,在机床吨位的选择时,要保证冲裁力与拉

伸力之和小于机床吨位。

(3)设计原理。

a.模具定位方面。

在模架上设有过盈0.02mm的滚动大导柱、导套,

保证上下模之间初定位。穿过下模卸料板的导柱与

上模外形冲裁凹模上的导套进行精密配合导向,导柱

导套配合间隙为 0.005~0.01mm,从而保证上下模之

间的精准定位配合,模架与垫板之间也分别用销钉进

行精定位。

b.材料定位方面。

由于采用块料生产,在材料定位时选择使用定位

杆,材料每个接触面设计2根定位杆,共8根,每根定

位杆与板材之间留间隙0.2mm,方便加工时拿取。

图1 顶板零件图及展开图

319.4

R0.4 R0.4 0.4

0.4

159.4

154.4±0.15

2-R1

R1.1

90° 0° 90° -5° 0°

-5°

R1.1

401.759

170.810

·冲 模 技 术·

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c.冲切方面。

由于板材内部形状为制件,外围部分为废料,因

此在进行外形冲切设计时,与传统级进模冲切上下凹

凸模的设计不同,将外形冲切凸模放在模具下模位

置,将凹模放在模具上模,这样才能保证可抓取冲切

完成的制件。在进行内部孔的切割时,将冲切凸模放

在模具上模,将冲切凹模放在模具下模。上下模的配

合间隙为单边+0.015mm 去肉加工,去肉部分设计在

凹模处。

d.限位方面。

通过卸料螺丝与卸料弹簧的配合作用来限制上

下卸料板的位置。通过上下模限位块来限制模具的

闭合高度,从而可以控制调整拉伸凸包的成型高度

尺寸。通过材料限位块来避免模具闭合时上模与材

料的挤压,从而能更好的避免材料表面出现压痕等

缺陷。

e.卸料方面。

设计上模卸料时,将上模卸料块设计限位比外形

冲裁凹模高出0.3mm高度的段差,起到预压的作用,

也方便制件的内形与外围废料分离。为防止冲切后

材料粘在上模,上模配合使用卸料顶杆,为防止破坏

材料表面,卸料顶杆前端做圆角处理。在进行下模卸

料设计时,设计将下模卸料块与外形冲裁凸模高度持

平,并配合卸料顶杆使用即可。

3.2 折弯模结构设计

在进行折弯模设计时,其模具的板材选择、力的

计算、机床吨位等参数的选择计算都可参照冲裁模的

设计原理进行。模具内部结构设计时,由于各边的折

弯高度及折弯类型不同,需格外注意,折弯模的下模

设计结构如图3所示。

设计原理:

(1)模具定位方面。

依然采用大小导柱导套配合作用进行定位。与

冲裁模不同,小导柱固定在上模固定板处,上模压料

板及下模折弯凹模设有导套孔进行定位配合。

(2)制件定位方面。

依旧设计每个接触面2根定位杆,共8根,但每根

定位杆与制件之间留间隙0.02mm。与冲裁模的板料

定位不同,由于折弯模需要与制件的边进行定位,因

此,设计定位杆时采用12×12mm的方形定位杆,这样

能更好的保证定位杆与各面的配合精度,降低定位误

差。为方便制件拿取,定位杆内侧做切斜边处理。

图2 冲裁复合模结构

1.大导套 2.定位销钉 3.卸料弹簧 4.孔冲头 5.限位螺丝 6.导柱导套 7.卸料顶杆组件 8.拉伸冲头

9.上模卸料板 10.外形冲裁凹模 11.上模限位块 12.下模限位块 13.导柱 14.限位螺丝 15.卸料顶杆组件

16.卸料弹簧 17.定位杆组件 18.外形冲裁凸模 19.材料限位块 20.下模卸料板 21.大导套

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

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(3)冲切方面。

折弯模中涉及冲切部分仅为风扇孔的另一半。

与冲裁模圆孔冲切相同,将冲切凸模放在模具上模,

将冲切凹模放在模具下模。上下模的配合间隙为单

边+0.015mm去肉加工,去肉部分设计在凹模处。

(4)限位方面。

通过挡块的精定位,来限制抬料块的前后左右方

向的移动。通过卸料螺丝与卸料弹簧的配合作用来

限制抬料块的位置高度,由于四边的高度各不相同,

但在抬料过程中为防止某边先抬起导致制件受力不

均发生翘曲变形,需要保证四边同时抬料,因此,抬料

上的限位螺丝的位置高度设计时格外重要,需特别注

意。上下模限位块同样是用来限制模具的闭合高

度。在设计上模压料板时,通过上模限位螺丝的作

用,让其高出折弯冲头1mm,使其在折弯过程中起到

预压作用。

(5)卸料方面。

通过抬料块及卸料组件来完成制件折弯后的卸

料工艺。

4 模具工作过程

模具开模时,将板料或者冲裁完成的制件放入冲

裁模或折弯模中,机床启动,上模向下移动,两模具的

上模卸料板和压料板分别预压,起防止材料流动的作

用,机床继续施加压力,完成冲切、拉伸、折弯工艺。

模具开模,通过卸料弹簧、卸料顶杆、抬料板等作用完

成卸料,模具开模最大,取出加工完成的制件,待加工

下一个制件。

5 结论

该复合模通过生产实际验证,结构合理,生产制

件尺寸优良,生产质量稳定,安装调整方便,与级进模

相比,具有很好的经济效益。在日后顶板类模具的设

计中,此结构可起到一定的借鉴作用。

参 考 文 献

[1] 张鑫. 超薄成形件复合模设计[J]. 模具技术,2006,(06):

31~32

[2] 于永泗. 机械工程材料(第八版)[M]. 大连:大连理工大学

出版社,2010.

[3] 袭红英.板料成形性能及CAE分析[M]. 北京:北京工业出

版社,2014.

第一作者简介:吕义伟,男,1993 年生,辽宁大

连人,助理工程师,主要从事冲压模具设计、钣金编

程工作。

(收稿日期:2022-10-18)

图3 折弯复合模下模结构

1.大导套 2.挡块 3.限位块 4.卸料弹簧 5.限位螺丝 6.制件定位块

7.挡块 8.抬料块 9.卸料顶杆组件 10.定位销钉 11.小导套 12.折弯凹模

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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