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轉發(fā)自：模具工業(yè)

保護板沖壓工藝與模具設計

作者：劉昌棋

（福建工程學(xué)院，福建福州350108）

準面13 · Imm，中下部下凹深度為6mm。為了使零件上凸和下凹能夠一次拉深成形，滿(mǎn)足拉深時(shí)板料的塑性變形要求，上、下模都必須采用浮動(dòng)壓邊，并在拉深開(kāi)始板料產(chǎn)生塑性變形時(shí)要有足夠大的壓邊力[1]，保證拉深過(guò)程中板料不發(fā)生起皺、翹曲。由于零件上端凸出13 · Imm部分在邊緣上，必須在零件邊緣沿表面留一定的切邊余量，拉深凸模采用圓角過(guò)渡[2]，并保證拉深初始板料處于基準平面上，且有足夠的壓邊量。由于保護板上凸和下凹兩部分中心線(xiàn)前后方向不是對稱(chēng)的，而且上凸和下凹相差高度達6· 1 mm，考慮到拉深時(shí)板料產(chǎn)生塑性變形后模具工業(yè) 2013年第39卷第5期

材料能夠相對均衡地向凹模內流動(dòng)，必須在中下部異形切槽內設置凸包，以平衡板料各個(gè)方向的變形量，減少零件成形后由于殘留應力影響產(chǎn)生翹曲變形六保證零件的表面平面度要求。凹槽內設置的凸包經(jīng)切槽后去除掉，不影響零件的形狀。左右兩側翻邊上的側孔是安裝孔，精度要求不高，可以先沖孔后翻邊。

37．6

圖2零件二維圖

3沖壓工藝方案的確定

在確定保護板沖壓工藝方案時(shí)，考慮到生產(chǎn)與設備條件的實(shí)際情況，為了提高生產(chǎn)效率，充分有效地利用設各資源，并結合零件的成形工藝分析，采用3道工序沖壓完成。板料先拉深，然后進(jìn)行沖孔切邊，由于凹槽內的異形切槽邊緣與5個(gè)直徑聲 mm的孔邊最小距離只有2．9mm，再加上異形切槽面積比較大，考慮到凹模強度以及模具日后的維修難易度，將異形切槽安排到第3道工序與翻邊一同完成。所以沖壓工藝采用拉深成形、沖孔切邊、翻 29

邊切槽3道工序。拉深成形工序在液壓機上進(jìn)行，沖孔切邊和翻邊切槽在沖床上進(jìn)行，分別由3副模具沖壓成形。板料下料尺寸為603mm × 305mm，拉深成形后工序件尺寸如圖3所示，經(jīng)沖孔切邊后工序件尺寸如圖4所示，再經(jīng)翻邊切槽后得到圖2所示零件。

圖3 拉深成形工序件尺寸

圖4 沖孔切邊工序件尺寸

4模具結構設計與工作過(guò)程 4，1拉深模結構與工作過(guò)程

圖5所示為拉深模結構。為了使零件能夠一

圖5拉深模結構

1.上模板2，調整塊3，下壓料板4．上壓料板5．上墊板6，上墊塊7．上凸模&上凸模墊板9限位板10．導向塊I l .下模板12，耐磨塊性導向固定板且下卸料螺釘1 &上卸料螺釘1在下凸模

17．下凸模墊板18．凸模鑲件19．強力彈簧20，氮氣彈簧21.導正銷(xiāo)

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次拉深成形，拉深模采用了雙浮動(dòng)壓邊結構，上模用6個(gè)氮氣彈簧20提供壓邊力，下模由四個(gè)強力彈簧19提供壓邊力。上壓料板4的行程為18mm，下壓料板3的行程為20mm。當拉深開(kāi)始板料產(chǎn)生塑性變形時(shí)，上、下彈簧20、四提供的壓邊力大約為 40 × 103kN。在下壓料板3的4個(gè)角落各設1個(gè)壓邊調整塊2，調節控制壓邊力。調整塊2的高度應高出壓料板表面一個(gè)料厚加舊mm，待試模時(shí)作適時(shí)調整控制壓邊力。模具的上、下模采用2個(gè)導向塊導向，在導向固定板13的3個(gè)側面鑲上耐磨塊12，以增強耐磨性和便于調整間隙。同時(shí)2個(gè)導向塊又能對下壓料板3進(jìn)行導向，上壓料板4是通過(guò)4個(gè)固定在上凸模7上的導向塊10進(jìn)行上下導向。上凸模7 和下凸模16以及上壓料板4和下壓料板3都采用 7CrSiMnMoV鋼制造，具有一定的強度和硬度，又易于加工，并在試模結束后對硬度要求較高的部位可進(jìn)行局部火焰淬火。在上模和下模各設8個(gè)卸料螺釘，上卸料螺釘巧控制上壓料板4開(kāi)模后不掉落，并壓緊氮氣彈簧20。下卸料螺釘14是為防止開(kāi)模時(shí)下壓料板3粘住上模脫離導向塊，并給強力彈簧 19適當的預壓力。在上凸模7上鑲一凸模鑲件18，以平衡板料各個(gè)方向產(chǎn)生的塑性變形，減少零件沖壓成形后由應力產(chǎn)生的翹曲變形，凸模鑲件18的高度可根據試模情況進(jìn)行調整。

拉深模工作過(guò)程為：上模上行，上、下模打開(kāi)，上壓料板4和下壓料板3分別在氮氣彈簧20和強力彈簧19作用下停留在相應的位置，將板料放在下壓料板3上定位。上模下行，當上壓料板4碰到板料時(shí)推動(dòng)下壓料板3壓住板料，由于上壓料板4上方的氮氣彈簧20初始載荷大于下壓料板3下方的強力彈簧19預壓力，下壓料板3開(kāi)始壓縮強力彈簧19 向下運動(dòng)，在板料碰到下凸模16時(shí)，上、下兩彈簧力達到平衡。上模繼續下行，板料碰到下凸模16時(shí)開(kāi)始拉深，這時(shí)上壓料板4在強力彈簧19和拉深力的綜合作用下也開(kāi)始回縮，上凸模7碰到板料后，工件上凸和下凹兩部分都拉深成形。下壓料板3繼續下行，上壓料板4繼續回縮，當上壓料板4碰到上模板 1和下壓料板3碰到限位板9時(shí)兩工作面壓緊工件，拉深結束。上模上行，同時(shí)兩壓料板在彈簧力的作用下將工件從上、下凸模中推出并留在下壓料板3 上，上模上行至上止點(diǎn)，手工取出工件，結束一個(gè)工作循環(huán)。

42沖孔切邊模結構與工作過(guò)程

圖6沖孔切邊模結構

1.下墊板2．廢料收集箱3，墊塊4．下模板5．導柱6，限位塊7、上模板8、定位鍵9，凹模組合件 10模固定板I l.凸模12．卸料釘性強力彈簧14．卸料板巧，凹模鑲件16．凸凹模以凸模1 & 凹模鑲件19．小導套20，小導柱21.凸模22，凹模鑲件23，彈簧柱塞24淀位柱25．定位塊26．定位塊27，凹模固定板2&氣缸頂出裝置29，廢料切刀

圖6為沖孔切邊模結構。由沖孔切邊模完成保護板41個(gè)圓形孔的沖孔和外形的切邊。模具采用4 根導柱5導向。下模板4、上模板7、凸模固定板10、凹模固定板27以及卸料板14等都采用45鋼制造。卸料板14由4根小導柱20對其導向。凹模組合件9 采用6個(gè)鑲塊組合而成，如圖7所示。凸凹模16也是由4個(gè)鑲塊組合而成，在曲面上的沖孔部位采用凹模鑲件巧鑲入，并用止轉銷(xiāo)定位，如圖8所示。凹模9和凸凹模16都選用7CrSiMnMoV鋼制造，這樣易于型面加工和模具的維修，待試模后刃口部分火焰淬火，硬度60、62HRC。在凹模組合件9的4條邊上設置定位鍵8，既給凹模組合件9定位，還可以作為擋塊抵消切邊沖裁時(shí)產(chǎn)生的側向分力。工件沖孔切邊時(shí)采用3點(diǎn)定位，在下模板4上設3個(gè)定位

塊25、26，并分別裝上定位柱24（后側裝2個(gè)，右側裝一個(gè)），定位柱24位置是根據拉深件的外形尺寸確定。在卸料板14上方設置14個(gè)強力彈簧13，為沖壓件提供卸料力，在卸料板14上還安裝了4個(gè)彈簧柱塞23，確保卸料后沖壓件不會(huì )粘在卸料板上。下模上安裝了氣缸頂出裝置28，便于工件頂出后取件。在下模安裝4個(gè)墊塊3，在下墊板1上設置3個(gè)廢料收集箱2收集沖孔時(shí)的廢料。在下模設置一個(gè)廢料切刀29，將環(huán)形切邊廢料切開(kāi)，便于將套在凸凹模16上的廢料取出。

沖孔切邊模工作過(guò)程為：上模上行，上、下模打

開(kāi)，在凸凹模16上套入拉深件。上模下行，導柱5 對上、下模導向，當彈簧柱塞23碰到工件時(shí)，由?。麅葟椈闪^小柱塞回縮，卸料板14壓住工件，然后卸料板14開(kāi)始壓縮強力彈簧13一起回縮。隨著(zhù)上模繼續下行，開(kāi)始對拉深件沖孔切邊，當上模導柱導套碰到限位塊6時(shí)沖裁結束，上模停止下行，此時(shí)落下的環(huán)形廢料被廢料切刀29和凹模組合件9 切開(kāi)，沖孔廢料掉入廢料收集箱2中。上模上行，卸料板14在強力彈簧13的作用下將工件從凹模組合件9和凸模11、17上卸下，卸料板14和強力彈簧13 恢復原位，彈簧柱塞23將工件從卸料板14上卸下，工件留在凸凹模16上。上模繼續上行至上上點(diǎn)，氣缸通過(guò)頂出裝置28將工件推出，然后由手工取出工件，結束一個(gè)工作循環(huán)。己切開(kāi)的環(huán)形廢料待累積兒片后一起取出。

43翻邊切槽模結構與工作過(guò)程

圖9所示為翻邊切槽模結構。上、下模采用4 根導柱11導向。此工序為先翻邊后切槽，在模具的上模設置有卸料裝置，采用彈簧3為卸料板8提供卸料力。沖裁后將工件從彎曲凹模2、9和沖槽凸模 7上卸下。在下模兩側各設置一塊頂料板巧，采用彈簧16為頂料板巧提供卸料力，將翻邊和切槽后的工件從凸凹模17中頂出。彎曲凹模2、9和沖槽凸模7分別裝在凸模固定板6上，在下模兩側各設一個(gè)擋塊22，為彎曲凹模2、9提供抵消翻邊時(shí)產(chǎn)生的側向分力。采用定位柱20對工件進(jìn)行粗定位，定位銷(xiāo)12通過(guò)工件上一工序己沖的孔進(jìn)行精定位。沖槽凸模7采用Cri2MOV鋼制造，凸凹模17和彎曲

16巧14 13 圖9 彎曲沖槽模結構

1.上模板2．彎間凹模3，彈簧4．卸料螺釘 5，墊板6．凸模固定板7．凸模&卸料板9．彎曲凹模 限位柱I l.導柱12．定位銷(xiāo)13．限位釘 且限位柱巧，頂料板16，彈簧17．凸凹模1 &下模板

19，墊塊20．定位柱21.底板22．擋塊

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凹模2、9都采用7CrSiMnMOV鋼制造，試模后刃口采用火焰淬火到一定硬度，這樣便于加工和模具維修調整。將彎曲凸模兩側加工成5。的斜面，以抵消工件彎曲后的回彈[4]。在下模板18下方設置6塊墊塊 19，使得切槽廢料能夠落到底板21上，便于廢料的收集。由于工件翻邊時(shí)卸料螺釘4的移動(dòng)距離比較大，在上模板1和凸模固定板6之間加裝了一塊墊

模具工作過(guò)程為：上模上行，上、下模打開(kāi)，頂料板巧停留在限位釘13限定的位置，在凸凹模17 上套入己經(jīng)沖孔切邊的工序件。上模下行，當卸料板8碰到并壓住工件時(shí)，卸料板8開(kāi)始上移并逐漸壓縮彈簧3。當彎曲凹模2、9碰到?jīng)_壓件時(shí)，兩側翻邊彎曲開(kāi)始。當彎曲凹模2、9分別碰到左右兩側的限位柱14時(shí)，頂料板巧開(kāi)始下移并逐漸壓縮彈簧 16。上模繼續下行，翻邊彎曲逐漸完成，沖槽凸模7 碰到工件時(shí)沖裁開(kāi)始。當上模導套碰到下模限位柱10時(shí)，上模和頂料板巧停止下行，沖槽與翻邊彎曲結束，沖槽廢料掉落到底板21上。上模上行，卸料板8在彈簧3的作用下將工件從沖槽凸模7和彎曲凹模2、9上卸下，工件留在凸凹模17上，隨著(zhù)上

（上接第27頁(yè)）

4結束語(yǔ)

（I )TRlP5兜板料的傳統FLD不能夠指導對應的漸進(jìn)成形過(guò)程。

（2） 基于溝槽法獲取板料漸進(jìn)成形極限圖不僅適合于普通板料，對'皿IP5板料同樣適用，且獲取的TRIP590板料漸進(jìn)成形極限線(xiàn)性方程為 82=一0·525 481+0·989 1。

（3） 相比傳統的成形方式，TRIP5兕板料在漸進(jìn)成形中表現出更好的成形性能。

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5結束語(yǔ)通過(guò)對保護板的沖壓成形工藝分析，制定了適合該零件生產(chǎn)要求的沖壓工藝方案，采用3副模具進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，并且保證了零件的質(zhì)量要求。經(jīng)生產(chǎn)驗證，該保護板的沖壓成形工藝是有效而可行的，對其他類(lèi)似零件的生產(chǎn)具有一定的參考作用。

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