茆琦李濰

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系，江蘇蘇州 215104）

在蘇州市公共軌道交通設(shè)施技改項目中，需要設(shè)計制造某一支撐托架沖壓模具，該支撐托架沖件的尺寸及技術(shù)要求如圖1所示。起初按照傳統(tǒng)的先彎曲、再沖孔的沖壓工藝方案，經(jīng)多次試模發(fā)現(xiàn)，孔間距精度難以控制，常常達不到圖紙要求。后經(jīng)多次工藝試驗，決定采用一種新型復(fù)合模進行沖壓生產(chǎn)，經(jīng)生產(chǎn)檢驗，完全符合支撐托架沖件的各項指標(biāo)。采用復(fù)合沖壓與單工序沖壓生產(chǎn)相比，不但生產(chǎn)效率高，而且生產(chǎn)成本低。本文結(jié)合該支撐托架沖件的沖壓模具設(shè)計制造案例，闡述了一種新型四角彎曲沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)，對解決實際生產(chǎn)中的問題具有一定的現(xiàn)實意義。

1 沖件工藝性分析

圖1所示的支撐托架沖件，材料是Q235，板厚為3 mm，大批量生產(chǎn)，要求表面無劃痕，孔不允許嚴重變形。

托架形狀簡單對稱，經(jīng)由沖裁和彎曲即可成形［1－2］，但應(yīng)注意以下兩點:一是該支撐托架沖件尺寸和厚度較大;二是托架為四角彎曲件，為了彎曲過程中坯料能夠進行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動和移動，4個角不能同時進行彎曲;三是托架上兩個φ8 mm孔的孔間距有一定的精度要求，先沖孔后彎曲很難控制其精度，因此確定沖壓工藝方案時應(yīng)考慮先彎曲再沖孔［3］。

2 沖壓工藝方案分析

根據(jù)沖件的結(jié)構(gòu)形狀可知，其基本工序有沖孔、落料、彎曲3種，考慮到?jīng)_件厚度較大以及大批量生產(chǎn)的要求，通過大量的工藝實踐，確定采用先沖孔（φ6 mm孔）落料、再彎曲沖孔（φ8 mm孔）的復(fù)合沖壓方案［4］，這樣既能夠保證制件較高的形狀和尺寸精度以及較好的表面質(zhì)量，又可以使生產(chǎn)免受設(shè)備噸位的限制，比較合理可行。沖孔落料復(fù)合沖壓工序件圖如圖2所示。

3 四角彎曲沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理

為了保證兩個φ8 mm孔的形狀及孔間距精度，沖孔過程必須在四角彎曲之后進行［5］，并且沖孔的同時應(yīng)保證不能再發(fā)生彎曲變形。為此將沖孔凸模固定，將彎曲凸模設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)［6］，如圖 3 所示［7］。其中，彎曲凸模24［8］的作用至關(guān)重要:彎曲凸模24底板的外側(cè)表面與彎曲凹模配合，從而將彎曲凸模定位;在彎曲結(jié)束、沖孔開始時，當(dāng)凸凹模11繼續(xù)下壓，彎曲凸模24還起到了限制彎曲高度的作用，使沖孔的同時保證不再發(fā)生彎曲變形;另外，沖孔結(jié)束、凸凹模上行后，彎曲凸模24在彈性元件23的作用下向上運動，其底板還能起到卸料的作用。

如圖3所示，沖壓前工序件以設(shè)置在彎曲凸模24上的兩個定位銷25來定位。上模下壓時，工序件被壓入彎曲凹模14的型腔，由于彈頂器19的彈壓力不大，因此首先進行外側(cè)的U形彎曲。當(dāng)上模繼續(xù)下壓時，外側(cè)的U形彎曲結(jié)束，此時彎曲凸模24接觸到底部的彈性元件23，工序件開始進行內(nèi)側(cè)的U形彎曲。由于彈性元件23的彈壓力較大，直到內(nèi)側(cè)的U形彎曲結(jié)束時，也只發(fā)生少量壓縮。當(dāng)上模繼續(xù)下壓時產(chǎn)生了更大的沖壓力，彈性元件23被更多地壓縮，開始進行沖孔。而此時由于彎曲凸模的形狀結(jié)構(gòu)限定了彎邊高度，使得彎曲變形不再發(fā)生。當(dāng)彈性元件23被壓縮到一定量時，沖孔凸模16進入凸凹模的沖孔凹模型腔，沖孔工序完成，沖孔廢料卡在凸凹模的型腔孔內(nèi)。

模具完成了兩次U形彎曲成形及沖孔工序后，上模上行。首先彈性元件23和彈頂器19恢復(fù)，使彎曲凸模24向上運動，從而將工件從沖孔凸模16上卸下。上模繼續(xù)上行，彈頂器19繼續(xù)恢復(fù)，將彎曲凸模24繼續(xù)向上頂，直至彎曲凸模24頂部與彎曲凹模14的上表面平齊。上模繼續(xù)上行，工件和沖孔廢料卡在凸凹模型腔內(nèi)。當(dāng)上模上行到上止點時，壓力機滑塊內(nèi)的打料橫桿通過打桿5、推件板3和帶肩推桿7、連接推桿27及推件塊26分別將沖孔廢料和工件推出。每沖壓一次，沖孔廢料被推下一次，凸凹?？變?nèi)不積存廢料。

4 結(jié)語

（1）該模具巧妙地利用了浮動式的彎曲凸模結(jié)構(gòu)，先后完成了彎曲、沖孔兩道要求互不干涉的工序，布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，可以有效地降低模具制造成本，是一種新型的四角彎曲沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)。

（2）模具沖孔時，工序件始終是在壓緊的狀態(tài)下成形的，在保證工件尺寸精度的同時也可保證沖件的形狀精度。

（3）該模具的彈性元件均裝在下模，彈性元件高度不受模具有關(guān)空間的限制，彈壓力大小容易調(diào)節(jié)，模具易于裝配、調(diào)試。

（4）由于凸凹模的壁厚與工件尺寸有關(guān)，因此該模具結(jié)構(gòu)具有一定的局限性，必須在滿足凸凹模最小壁厚要求的前提下應(yīng)用。

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