孫令真,陳運(yùn)勝

(廣州華立科技職業(yè)學(xué)院電力與智能制造學(xué)院，廣東 廣州 511325)

0 引 言

鈑金件上的翻邊孔一般是先沖底孔，再翻邊，由兩套工序模具沖壓成型。這種沖壓工藝一般適用于尺寸較大的鈑金件，而對(duì)于尺寸較小、形狀不規(guī)則的鈑金件，由于其定位精度較差，合格率低，并且取件困難，用沖孔翻邊復(fù)合模具生產(chǎn)較為合理。本文以生產(chǎn)兒童玩具上的一個(gè)小鈑金件為例，介紹一套帶滑塊的沖孔翻邊復(fù)合模具，在一個(gè)沖壓循環(huán)過(guò)程中完成沖孔、翻邊兩個(gè)工序，產(chǎn)品的合格率高，并可自動(dòng)將產(chǎn)品頂出。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及沖壓工藝

圖1是某公司開(kāi)發(fā)的兒童玩具上的一個(gè)鈑金件，材質(zhì)為Q235，料厚為0.2 mm，尺寸為φ38 mm×5 mm，翻邊孔直徑為φ20 mm，翻邊高度為3 mm，產(chǎn)品的外表面有一部分凹陷，外圍形狀不規(guī)則。

(a) 結(jié)構(gòu)圖

(b) 效果圖

如果采用先沖底孔，再翻邊的沖壓工藝，由于定位精度不高，且翻邊孔的高度只有3 mm，沖底孔與翻邊的同心度低，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)翻邊孔的翻邊高度明顯不均勻，產(chǎn)品不良率較高。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 模具總體設(shè)計(jì)

該沖孔翻邊復(fù)合模的下模、上模立體圖分別如圖2(a)， 2(b)所示，下模主要有下模座、下模墊板、凹模復(fù)位彈簧、凹模芯、翻邊凹模、滑塊、滑塊復(fù)位彈簧等零件，上模主要有壓桿、壓料板、壓料彈簧、上模座、凸模固定板、上模墊板、限位螺栓、凸模、斜楔等零件[1-2]。

(a) 下模

(b) 上模

2.2 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

該沖孔翻邊復(fù)合模的剖面結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了實(shí)現(xiàn)沖孔翻邊功能，將凸模15設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，其頂端是沖孔凸模，在沖孔凸模的根部為翻邊凸模；將凹模芯5設(shè)計(jì)成活動(dòng)零件，凹模芯5在復(fù)位狀態(tài)下為沖孔模凹模，當(dāng)凹模芯5下沉后，凹模板中間露出的圓孔為翻邊凹模[3-6]。

工作過(guò)程如圖3(b)及圖3(c)所示。

(a) 模具結(jié)構(gòu)圖

(b) 沖孔時(shí)的情形

(c) 翻邊時(shí)的情形

圖3(a)是上、下模分開(kāi)時(shí)的模具狀態(tài)，上模壓料板8的行程通過(guò)限位螺栓13進(jìn)行限位，壓料彈簧9位于壓料板8與凸模固定板11之間?；瑝K19位于凹模芯5的底部，用于充當(dāng)凹模芯5的墊塊，承受沖孔時(shí)凹模芯5所受的沖擊力。

圖3(b)是沖孔時(shí)的模具狀態(tài)，此時(shí)凹模芯5處于復(fù)位狀態(tài)，滑塊19位于凹模芯5的底部，用于承擔(dān)沖孔時(shí)凹模芯5所受的沖裁力，壓料板8壓在工序件上面，凸模的小端與凹模芯共同將材料沖孔。

圖3(c)是翻邊時(shí)的模具狀態(tài)，滑塊19已離開(kāi)凹模芯5的底部，上模的壓桿7壓在凹模芯5的支撐條上，將凹模芯5往下壓，騰出空間用于翻邊，然后凸模的臺(tái)階與翻邊凹模共同將材料翻邊[7-8]。

模具工作過(guò)程如下：

1) 沖壓開(kāi)始前，滑塊位于凹模芯底部，模具處于復(fù)位狀態(tài)；

2) 上模下降，凸模15的沖孔端面先接觸材料，并與凹模芯5配合，沖出翻邊孔的預(yù)制孔；

3) 上模繼續(xù)下降，上模的4個(gè)斜楔將下模的4個(gè)滑塊擠向四周運(yùn)動(dòng)，使滑塊離開(kāi)凹模芯5底部；

4) 上模繼續(xù)下降，上模的4個(gè)壓桿抵扣在凹模芯5的4個(gè)支撐條上，將凹模芯5往下壓，在凹模板上產(chǎn)生一個(gè)圓孔，該圓孔即為翻邊凹模；

5) 上模繼續(xù)下降，凸模的翻邊部分與翻邊凹模配合，對(duì)材料進(jìn)行翻邊；

6) 翻邊完成后，上模往上提升；

7) 下模開(kāi)始復(fù)位，首先是凹模芯5底部的彈簧將凹模芯5頂起，凹模芯5在復(fù)位過(guò)程中同時(shí)將翻邊后的產(chǎn)品從凹模中頂出，同時(shí)滑塊彈簧將滑塊推向凹模芯5的底部；

8) 模具完全復(fù)位后，即可開(kāi)始生產(chǎn)下一個(gè)制件。

2.3 主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 凹模芯結(jié)構(gòu)

凹模芯結(jié)構(gòu)如圖4所示，呈圓筒形狀，內(nèi)圓為沖孔凹模，用于沖底孔，外圓的直徑等于翻邊凹模直徑。在凹模芯的底部設(shè)置4條支撐條，其作用是當(dāng)沖孔完成后，上模在下降過(guò)程中，壓桿壓在這4條支撐條上面，將凹模芯往下壓。在4個(gè)支撐條的底部各設(shè)置1個(gè)彈簧，其作用是當(dāng)上模提起后，彈簧通過(guò)支撐條托起凹模芯。

圖4 凹模芯結(jié)構(gòu)

2.3.2 滑塊的結(jié)構(gòu)

當(dāng)沖孔時(shí)，凹模芯所受的沖擊力非常大，因此在凹模芯的底部必須有墊塊，此時(shí)滑塊位于凹模芯底部，起墊塊的作用，承擔(dān)沖孔時(shí)凹模芯所受的沖裁力。當(dāng)沖孔工序完成后，滑塊分開(kāi)，便于凹模芯下沉，滑塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。在上模提起時(shí)，滑塊在彈簧作用下復(fù)位，當(dāng)上模下降時(shí)，上模斜楔將滑塊推開(kāi)，當(dāng)滑塊張開(kāi)時(shí)，凹模芯可以沿滑塊的斜面下沉，從而可以讓出空間進(jìn)行翻邊[9-10]。

圖5 滑塊結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 論

由于該產(chǎn)品的尺寸較小，材料厚度較薄，而且產(chǎn)品的輪廓是一個(gè)不規(guī)則的圓，很難精確定位，產(chǎn)品的不合格率高。

本文設(shè)計(jì)了一套沖孔翻邊復(fù)合模具，將凸模設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，凹模芯設(shè)計(jì)成活動(dòng)件，先用凸模的小頭與凹模芯配合沖出翻邊底孔，然后凹模芯下沉，在凹模板上露出翻邊凹模后，再由凸模的大頭和翻邊凹模一起對(duì)材料進(jìn)行翻邊，當(dāng)凹模芯復(fù)位時(shí)，同時(shí)將產(chǎn)品頂出，從而在一個(gè)沖壓循環(huán)中實(shí)現(xiàn)了沖孔、翻邊和頂料3個(gè)工序，有效節(jié)省了工序，也提高了生產(chǎn)效率，更重要的是沖底孔與翻邊兩個(gè)工序在同一模具的沖壓循環(huán)中完成，可以增加底孔與翻邊兩個(gè)工序的同心度，提高產(chǎn)品的合格率[11-12]，產(chǎn)品實(shí)物如圖6所示。

圖6 產(chǎn)品實(shí)物