本文介绍了一种铸造级进拉延模具的应用，通过对顶盖前横梁的冲压工艺及模具结构的分析，在拉延工序采用一种镶入式的压边圈结构，保证了拉延工序与后续工序的取送料高度在同一高度，实现了顶盖前横梁的自动化生产，通过实物的在线生产验证，本拉延模具能够很好地保证产品的精度及品质要求，提高了工作效率。
汽车冲压件的稳定供应已成为整车组装的重要一环，如何提升冲压件的产量，便成为主机厂考虑的重要问题。为保证外板件的面品要求，其一般均为机械手抓取自动化生产，生产效率较高；内板件一般为人工生产，一般的生产线为四到五台机床组成，冲压件的生产一般也为4～5个工序来完成（内板件），一个工序在一台机床上，之间由工人进行传输，其生产效率较低。
对于现在应用较多的多工位模具，其各个工序间的转移也依靠人工来完成，且其拉延工序与后续工序在同一模具内实现，对拉延工序的生产稳定性也产生较大的影响。如何在车型开发中避免出现以上问题，便成为模具工装开发的重点，自动化级进模具通过端拾器完成各工序间的件传递，大大提升了生产效率，有效解决了上述问题。
工艺分析
本文结合我公司某款新车型冲压件的开发实例，讲述汽车顶盖前横梁的工艺及拉延模具的结构设计，重点说明铸造级进拉延模具的结构及工作原理。对于铸造级进模具,其为通过同一传送机构完成各工序间工序件的传送，因此便需要各工序的模具送料高度保持一致，对于顶盖前横梁，其工艺分为三序完成，因需各工序间的传送，固将顶盖前横梁模具按图1所示由左向右进行传送。工序分别为：OP10拉延、OP20修边冲孔、OP30修边冲孔侧冲孔。
图1 顶盖前横梁工艺（共3序）
结构设计
本级进拉延模的结构分为下模、压边圈和上模三大部分，如图2、3、4所示。其中压边圈通过安全螺钉安装在下模上，上模与机床上滑块固定。本级进拉延模的结构包括下模座、安全螺钉、垫块1、凸模、氮气弹簧1、吊耳1、压边圈、顶料组件1、垫块2、顶料组件2、定位板、吊耳2、导滑板、上模座、导板、氮气弹簧2、氮气弹簧3、吊耳3等组成。
凸模、安全螺钉、垫块1、氮气弹簧1安装在下模座上，吊耳1铸在下模座内，其中凸模用于与凹模成形，安全螺钉对压边圈起到安全限位的作用，垫块用于对压边圈限位，模具至下死点时与压边圈贴合，氮气弹簧1用于提供压边圈的压边力；垫块2、定位板、导滑板通过螺钉安装在压边圈上，吊耳2铸入在压边圈内，顶料组件1、顶料组件2安装在压边圈的内部，用于工序件的顶起；导板、氮气弹簧2、氮气弹簧3通过螺钉安装在上模座上，吊耳3铸入在上模座内，其中导板用于与压边圈导向，氮气弹簧2用于将顶料组件定下，氮气弹簧3用于成形前将板料压在凸模上，防止板件的窜动。吊耳1、吊耳2、吊耳3用于模具的起吊及翻转。
顶料组件由七部分组成：氮气弹簧、安全螺钉、垫块1、顶料本体、导滑板、弹簧、垫块2。氮气弹簧安装在上模座上，用于将顶料本体顶下，使其处于工作状态，安全螺钉安装在下模座上，用于顶料本体的防脱，垫块1、导滑板通过螺钉安装在顶料本体上，其中垫块1用于与氮气弹簧接触，导滑板用于与压边圈导向，对顶料本体起导正作用，弹簧安装在顶料本体与下模座之间，为顶料本体提供驱动力，将其顶起；垫块2安装在下模座上，定位本体为铸件结构，其一侧为压边圈压料面的一部分，一侧为导向部位，当模具处于下死点时，顶料本体上部的压料面部分与上模座压实，下部与垫块压实。
图2 下模座轴测图
1-下模座 2-安全螺钉 3-垫块1 4-凸模5-氮气弹簧1 6-吊耳1
图3 压边圈轴测图
7-压边圈 8-顶料组件1 9-垫块2 10-顶料组件2 11-定位板 12-吊耳2 13-导滑板
图4 上模座轴测图
14-上模座 15-导板 16-氮气弹簧2 17-氮气弹簧3 18-吊耳3
工作原理
当机床上滑块处于上死点，模具处于非工作状态时，氮气弹簧1和氮气弹簧2均为自由顶出状态，弹簧将顶料本体顶出，使其压边圈部分的型面凸出，高于压边圈上的压料面，氮气弹簧3为压边圈提供推力，将压边圈顶起，其中氮气弹簧3的力大于氮气弹簧1和氮气弹簧2所提供力的总和；当上滑块向下运动时，上模座随之向下运动，导板首先与压边圈接触，起到导向的作用，由于氮气弹簧2的行程大于氮气弹簧1的行程，故氮气弹簧2首先与顶料本体上的垫块1接触，继续向下运动，氮气弹簧2推动顶料本体向下运动，当顶料本体上的A面与压边圈上的B面接触、底面与挡块2接触时，顶料本体一侧的压料面与压边圈上的压料面重合，继续向下运动，氮气弹簧1将板料压实在凸模上，由于氮气弹簧3的力大于氮气弹簧1和氮气弹簧2所提供力的总和，此时的压边圈处于静止状态，当上滑块继续向下运动时，上模座上的压料面与压边圈上的型面接触，将板料压实，继续向下运动，上模座推动压边圈向下运动，氮气弹簧1受力，将板料的压料面压实向下运动，直至达到下死点，成形完成。模具上死点、模具下死点剖视图如图5、6所示。
图5 模具上死点剖视图
图6 模具下死点剖视图
1-上模座 2-氮气弹簧1 3-导板 4-氮气弹簧2 5-垫块1 6-垫块2 7-压边圈 8-氮气弹簧3 9-凸模 10-下模座 11-弹簧 12-安全螺钉13-导滑板 14-顶料本体
当成形完成后，机床上滑块带动上模座向上运动，氮气弹簧3将压边圈顶起，使成形后的板件脱离凸模，顶料本体在弹簧的推力作用下，将成形后的板件顶起到一定的高度，使其高度与传送装置的取送料高度一致，完成拉延工序到下一序传送，至此完成一个冲次的运动。顶料本体顶起轴测图如图7所示。
图7 顶料本体顶起轴测图
结束语
通过对顶盖前横梁的冲压工艺及模具结构的分析，在拉延工序采用一种镶入式的压边圈结构，保证了拉延工序与后工序的取送料高度在同一高度，实现了顶盖前横梁的自动化生产，通过实物的在线生产验证，拉延件的总精度达到95%，本拉延模具很好的实现了产品的精度及品质要求，提高了工作效率。拉延模具实物图和拉延件实物图如图8、9所示。
图8 拉延模具实物图
图9 拉延件实物图
