浅谈拉延模双动改单动顶杆布置方法

文／田媛·江铃汽车股份有限公司

目前国内的一些汽车主机厂，由于历史年代久远，设备更新换代较慢，抑或是车型开发零件借用的需要等，导致一些模具还处于双动生产方式的阶段。随着汽车企业的发展，双动生产模式的效率已严重落后，双动设备也逐渐被单动设备替代，原先适用于双动设备的模具必须通过改造，才能适用于单动设备的生产要求。

双动压力机有内、外两个滑块，单动压力机只有一个滑块，如图1 所示。双动压力机能通过单独的机构提供压边力，而单动压力机是通过凹模下行时作用在压边圈上的反作用力提供。模具外观上最大的区别在于：单动压力机的凹模在上面，压边圈和凸模在下面。双动压力机的凸模在上面，运动的时候压边圈先动，压边之后凸模再动。

图1 单动和双动拉延模示意图

在双动改单动的模具改造中，经常会遇到顶杆该怎么布置，布置多少的问题，下面就双改单中顶杆如何布置、校核顶杆数量的方法以及改造过程中的注意事项，和各位做一个分享。

顶杆位置的确定

图2 为顶盖外板，零件原材料为DC04，料厚为0.7mm，产品长宽尺寸为1400mm×1310mm。

产品拉延工艺数模和设计的顶杆位置如图3 所示，首先对顶杆位置进行校核，由图可知：

图 2 顶盖外板

图3 工艺模面和顶杆位置图

⑴不管是X 向还是Y 向都是6 排顶杆，非常均匀并且对称，在产品成形过程中模具受力平稳，没有过大的侧向力。

⑵顶杆靠近分模线附近可以很好的把力传导到压料面。

⑶重力中心和DL 中心点基本在同一位置，方便研合调试。

由此可知顶杆位置没有问题。说明对于中大型产品，合模要求高的，重力中心选取DL 中心点的第一优先原则。DL/机床中心如果不按重心选取，对于大型板件，比如翼子板等会造成压边面接触压力不均衡，模具合模困难等问题。

如图4 所示，A、B 两侧顶杆是按4 排对4 排分布的，但是，其拉延板件沿机床中心上下的面积分布是很不均衡的。A 侧板件面积大，B 侧板件面积小，现场压件时，A 侧接触压力小，导致压边面起皱(图5)，B 侧接触压力大，则压边面很平整。

图4 不合理顶杆布置

图5 产品起皱

图6 合理顶杆布置图

出现这类问题的改善对策：机床中心上部3 排顶杆，下部5排顶杆，这样板件沿机床中心上下部的面积分布基本均衡。压边面接触压力均衡，压边面起皱消除，并且合模更省时间。

顶杆数量的校正

一般情况下直径为38mm 的顶杆所承受的极限压力为8t，由图7 所知，顶盖外板布置顶杆数量为42 个，由 CAE 或者其他计算方法可得，顶盖外板压边力为200t，也就是每个顶盖所承受的压力为4.7t 左右，最终CAE 校核200t 压边力是比较合适的。

图7 CAE 校核压边力

下面来看看能不能减少顶杆数量方便装模，如果均匀将顶杆数量减少一半，也就是装22 个顶杆，压边力200t 不变，计算每个顶杆所受力为9t，超过额定压力8t，顶杆很容易疲劳损坏。如果将顶杆所受力调成6t左右，模具压边力为132t，产品在四个角容易起皱，所以减少顶杆数量不可取。故布置顶杆的数量在双改单改造中非常重要。

因此，确定顶杆数量的前提条件是怎么快速准确地计算产品成形所要用的气垫压力，一般情况可以通过相似零件的对标、CAE 分析计算等方法获得。

顶杆改造注意事项

双动拉延改为单动拉延时，原上模压边圈改为下模，利用设备顶杆来提供压边力，设备顶杆力作用在模具压边圈上，根据前面的布置及数量原则，确定好最优的顶杆布置后，根据模具压边圈的现状来制定整改方案。

若原模具压边圈在顶杆受力的部位，正好有铸件支撑，则在压边圈铸件本体上直接安装顶杆受力垫块，如图8 所示。

图8 压边圈铸件本体安装垫块

若原模具压边圈在顶杆受力的部位没有铸件支撑，则需要对压边圈进行改造，压边圈安装顶杆受力垫板，厚度为45mm，材质为45#。同时为防止垫板长期受顶杆力出现变形，以及便于顶杆力的传导，在压边圈型腔内，对应顶杆位置加工增加受力支撑柱。

图9 压边圈铸件本体增加受力垫板及支撑柱

最后说明：拉延模双动改单动后，原锁附在设备内滑块的凸模，需要制作一块铸造垫板来锁附单动凸模，为便于设备顶杆力的传递，在铸造垫板上还需要设计增加二级传力顶杆，至此双改单顶杆部分才算完结，改造后的模具结构如图10 所示。

图10 改造所需的铸造垫板及二级顶杆

结束语

在双动改单动的模具改造中，顶杆位置、数量及力的传递至关重要，前期设计工作做得是否到位，直接影响最终模具的调试周期，甚至影响零件质量，本文就实战过程中的一些经验总结和大家分享，望对同仁能有启发帮助。