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在拉延模设计中合理应用Cr12MoV镶块
2014/10/24 13:41:03

 

在拉延模设计中合理应用Cr12MoV镶块 

/焦磊 卞福林 李国良 徐建生 周倩 安徽江淮福臻车体装备有限公司 (安徽合肥 230601)

 

摘要:Cr12MoV镶块在高强度板车身覆盖件拉延模结构设计中的应用十分普遍,由于汽车覆盖件强度的提高、汽车的轻量化以及覆盖件型面较复杂等诸多方面的因素,在拉延模结构设计中工作部位常使用Cr12MoV镶块以提高覆盖件质量和模具的使用寿命。Cr12MoV镶块具有以下几个优点:体积小、拆卸容易、高耐磨性、韧性、抗冲击性等,但同时Cr12MoV镶块也有自己的缺点:焊接工艺性不好、热处理有一定的变形和分块困难等,特别是镶块分块方式的选择不合理会直接影响模具的品质。

关键词:拉延模;Cr12MoV镶块;优点;缺点;分块方式

中图分类号:TG382     文献标识码:B


1.引言


Cr12MoV是一种合金工具钢,国家标准GB/T 1299-1985,日本标准牌号为SKD-11,化学成分如下表1-1所示,,该材料具有高淬透性,淬火时镶块变形小,真空淬火硬度达HRC58以上,在300-400时仍可保持良好的硬度和耐磨性,镶块多用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较大的各种冷冲模具和工具,经TD处理,冲压寿命可达80万次以上。


 

1-1

 钢号

化学成分  W X100

C

Si

Mn

Cr

Mo

V

Cr12MoV

1.45-1.70

0.35

0.35

11.00-12.50

1.45-1.70

0.15-0.30



2.拉延模中Cr12MoV镶块分块方式

 汽车覆盖件可以分为两大类,即外覆盖件和内覆盖件。外覆盖件一般料厚较薄,基本在0.65-1.0mm之间,而且型面多为A级曲面,过渡光顺,型面比较简单,成形容易,模具制造中工作部件采用传统材料就可以满足技术要求。汽车厂商为了减轻车身总重量,提高车体的刚性,部分内覆盖件普遍采用高强度钢板,钢板抗拉强度大,零件成形困难。为保证模具的使用寿命和生产出高品质的冲压件,在汽车覆盖件冷冲模具设计中常采用Cr12MoV镶块作为成形面。

Cr12MoV镶块在现代汽车覆盖件冷冲模设计中的应用十分普遍,应用范围包括拉延成形类、修冲类、翻边整形类等模具,而汽车外观质量的品质主要取决于拉延模成形质量。随着汽车工业的发展,汽车车身覆盖件所用的钢板抗拉强度越来越高,内板覆盖件型面越来越复杂,对汽车模具制造行业产生了很大的影响。首先对模具制造所使用的材质提出了更高的要求,即高耐磨性、高韧性、抗疲劳性、抗氧化性、抗冲击性、高温强度以及耐腐蚀性等。如何提高模具的质量和使用寿命同时降低生产成本以维护成本等,在拉延模设计中合理应用Cr12MoV镶块提供了一种有效解决这类问题的方法,以下对采用Cr12MoV镶块的拉延模镶块分块方式加以探讨。

 

2.1压边圈镶块和上模镶块非平行斜分块

图一为某车型后地板左侧纵梁前段拉延序工艺补充面,该件料厚1.8mm,材质为B510DP, 模具要求使用寿命冲压30万次以上。

 

 

图一 后地板左侧纵梁前段拉延工艺

 

由图一补充面以看出该件工艺型面起伏大,成形深度深,最深达120mm左右,板件成形对模具的要求很高,为了达到使用要求,拉延模中压边圈管理面和凹模型面采用Cr12MoV镶块结构。

 

2.1.1压边圈镶块分块

图二 压边圈镶块分块方式一

 镶块长度L一般控制在300mm以内,太大了不方便钳工装配和热处理,厚度最薄处不小于50mm,长宽比L:B控制在3:1左右,分块要根据具体分模线的形状分,不要在分模线曲率变化剧烈部位和R角处分,尽量选择直线部位,角度a一般在3°- 10°,最大不超过15°,如果角度太大,镶块出现尖角,易崩坏,根据经验,一般选择5°。

 

图三 局部压边圈镶块二维图

 

2.1.2镶块的紧固

为了保证镶块的牢固性,常使用上下两个方向的紧固螺钉,上型面做出50mm宽法兰做出上紧固螺钉过孔和销钉孔(型面不允许出现螺销钉孔),下紧固螺钉过孔做在压边圈本体上,设计压边圈结构时留出宽约50mm左右的空间,见图五、六所示。

图四 压边圈镶块使用反向螺钉

 

图五 压边圈局部3D局部图

 2.1.3镶块之间间隙调整

根据镶块的受力情况不同,部分镶块要加暗键,为了方便调整镶块之间、镶块和暗键外侧面的间隙,常使用键来调整。

 

2.1.4 上模镶块分块和紧固

根据该件拉延深度深、型面起伏大等特点凹模镶块如图七所示分法,拼缝角度最大为10°。这样分的优点有以下几点:1、节省材料成本;2、减少型面加工量,降低加工成本;3、方便热处理或TD处理;4、方便钳工二次装配,降低劳动强度。

 

 

图六 上模局部镶块二维图

 

 

图七 上模镶块3D轴测图

 

2.2压边圈镶块斜平行分块和上模镶块直分块

图九为某车型水箱下托架加强板拉延工艺,料厚2.0mm,材质SAPH440,要求模具寿命30万次以上。

 

 

图八 水箱下托架加强板拉延工艺

 

图九所示件的型面不是很复杂,成形深度比较浅,材质的抗拉强度 440Mpa,料厚达到2mm,拉延成形对模具的材料要求也很高,为了达到使用要求,模具压边圈管理面和凹模型面必须采用Cr12MoV镶块结构。

 

2.2.1压边圈镶块分块角度

 

 

图九 压边圈镶块分块方式二

 

同样镶块长度L一般控制在300mm以内,厚度最薄处不小于50mm,长宽比L:B控制在3:1左右,分块角度a一般5°-10°,最大不超过15°。

 

 

图十 局部压边圈镶块二维图

 

2.2.2 镶块的紧固

和上例中镶块的紧固方式一样,为了保证镶块的牢固性,使用正、反两个方向螺钉紧固保证镶块的牢固性。

 

 

图十一 压边圈镶块用反向螺钉

 

2.2.3镶块之间间隙调整

    根据镶块的受力情况不同,部分镶块要加暗键,为了方便调整镶块之间、镶块和暗键外侧面的间隙,常使用档键来调整。

 

2.2.4 上模镶块分块和紧固

上模镶块在产品件型面起伏不是很大的情况下可以采用如图十四所示的分块方式,即直拼缝,这样分块的优点有:1、节省材料;2、避免机加工斜拼缝,减少镶块除型面以外部位的加工量;3、钳工研配比较方便,但是要注意一点避免镶块之间拼缝不要“十”字交叉,“十”字交叉的拼缝会使该处的拼缝产生间隙累积,导致产品件质量下降的因素出现。

 

 

图十二 上模座镶块仰视图

3.结论

以上只是介绍了两种关于高强度钢板或板料厚大于1.2mm汽车覆盖件拉延模使用镶块结构的形式,其实对于模具结构设计可以有很多种,根据车身覆盖件的材质、料厚、模具使用要求以及型面不同等,我们会对模具结构设计采用不同的形式,但无论采用何种结构形式,我们的目的是一样的:1、保证模具的结构强度;2、满足生产量纲;3、提高模具质量;4、在满足使用条件的情况下尽量节约成本,包括生产成本和后期的使用维护成本。

总之,现在的模具公司面临着激烈的竞争,有国内的竞争也有国际的竞争,谁生产的模具质量高且成本低谁就将赢得更多的客户!赢得模具行业的未来!

 

参考文献

[1]俞汉青,陈金德.金属塑性成形原理[M].北京:机械工业出版社,1999

[2]田嘉生 马正颜.冲模设计基础[M].北京:航空工业出版社,1994

[3]中国机械工程协会等. 中国模具设计大典[M].南昌:江西科学技术出版社,2003.1

[4]李有才等.模具材料[M].北京:化学工业出版社,2009

[5]现代模具技术编委会.汽车覆盖件模具设计与制造[M].北京:国防工业出版社,1998.1

[6] 丁聚松.冷冲模设计[M].北京:机械工业出版社,1999


 


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