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作者（zhě）：劉昌棋

（福建工程學院，福建福州350108）

m,且在兩翻邊上各有6個直徑·2 mm的（de）安裝孔（kǒng）。

（3） 在零件端（duān）麵的（de）周邊分布有22個直徑5 ·2 mm的小孔和2個直徑3mm的孔，在零件中部下凹處有一個較大的異形通孔切槽，在切槽邊上分布有5個直徑mm的孔（kǒng），孔與切槽邊緣的最小距離為2．9 mmo

將保護板的上凸和下凹部分分成2道（dào）工（gōng）序成形，不但（dàn）生產效率低（dī），而且零件的翹曲變形量很大，零件平麵度（dù）達不到設計要求。將零件上凸和下凹一次拉深成形，能大大提高生產效率，而且零件（jiàn）的（de）

收稿日期：2012一11一27。

作者簡介：劉昌（chāng）棋（1％2一），男（漢（hàn）族），福建福州人，高級工程師，主要從（cóng）事金屬板料成形工藝的研究與模具設計（jì）。

表麵平麵度能夠達（dá）到設計要求。

圖1保護板模型

2零件成形工藝分析

由（yóu）圖1和圖2可見，保護板前端最高處凸出基準麵13 · Imm，中下部下凹深度為6mm。為了（le）使零件上凸和下（xià）凹能夠一次拉深成形，滿足拉深時板料（liào）的塑性變形要求，上、下模都必須采用浮動壓邊，並在（zài）拉深開始板（bǎn）料產生塑性變形（xíng）時（shí）要有足（zú）夠（gòu）大的壓邊力[1]，保證（zhèng）拉深（shēn）過程（chéng）中（zhōng）板料（liào）不（bú）發生起皺、翹曲（qǔ）。由（yóu）於零件（jiàn）上端凸出13 · Imm部分在邊緣上，必須在（zài）零件邊緣（yuán）沿表麵留一（yī）定的切邊餘量，拉深凸模采用圓角過渡[2]，並保證拉深初始板料處於基準平麵上，且有足（zú）夠的壓邊量。由於保護板（bǎn）上凸和下凹（āo）兩部分中心線前後方向不是對稱的（de），而（ér）且上凸和下凹相差高度達6· 1 mm，考慮到拉深時板料產生塑性變形後模（mó）具工業 2013年第39卷第5期

材料能夠相對均（jun1）衡地向凹模內流動，必須在中下部異形切（qiē）槽內設置凸包，以平衡（héng）板料各個方向的變形量，減少（shǎo）零件成形後由於殘留應力影響產生翹曲變形（xíng）六保證零件的表麵平麵度要求。凹槽內設置的凸包經切槽後去除掉，不影響（xiǎng）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（gāo），可以先衝孔後翻邊。

37．6

圖2零件二維圖

3衝壓工（gōng）藝方案的確定

在確定保護板衝壓工藝方（fāng）案時，考慮（lǜ）到生產與設備條件的（de）實（shí）際情況，為（wéi）了提高（gāo）生產效率，充分（fèn）有效地利用（yòng）設各資源，並結合零（líng）件的成形工藝分析，采用3道工序（xù）衝壓完成。板料先拉深，然後進行衝孔切邊，由於凹（āo）槽內的異形切（qiē）槽邊緣與5個直徑聲 mm的孔邊最小距離隻有2．9mm，再加上異形（xíng）切（qiē）槽麵積比較大，考慮到凹模強度以及模具日後的維修難易度，將異形切（qiē）槽安排到第3道工序與翻邊一同（tóng）完成。所以衝壓工藝采用（yòng）拉（lā）深成（chéng）形、衝孔切邊、翻 29

邊切槽3道工序。拉深成形工序在液壓機上進行，衝孔切（qiē）邊和翻邊切槽在衝床上（shàng）進行，分別由3副模具衝（chōng）壓成形。板料下料尺寸為（wéi）603mm × 305mm，拉深成形後工序（xù）件尺寸（cùn）如圖3所（suǒ）示（shì），經衝孔切邊後工序件尺寸（cùn）如圖4所示，再經翻邊切槽後得到圖2所示零件。

圖3 拉深成（chéng）形工序件尺寸

圖4 衝孔切邊工序件（jiàn）尺寸

4模具結（jié）構（gòu）設計與工作過程 4，1拉深模結構與工作過程

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（diào）整塊3，下壓料板（bǎn）4．上壓（yā）料板5．上（shàng）墊板6，上墊塊7．上凸模&上凸模墊板9限位板10．導（dǎo）向塊I l .下模板12，耐磨塊性導向（xiàng）固定板且下卸（xiè）料螺釘1 &上卸料螺釘1在下（xià）凸模

17．下凸模（mó）墊板18．凸模鑲（xiāng）件19．強力（lì）彈簧20，氮氣彈簧21.導正銷

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次拉深成（chéng）形（xíng），拉深模采用了雙浮動壓邊結構，上模用6個氮氣彈簧20提供壓邊力，下模由四個強（qiáng）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（háng）程為20mm。當拉深開始板料產生塑性變（biàn）形時，上、下（xià）彈簧20、四（sì）提供的壓邊力（lì）大約為 40 × 103kN。在下壓料（liào）板3的4個角落（luò）各設1個壓邊（biān）調整塊2，調節控（kòng）製壓邊力。調整塊2的高度應高出壓料板（bǎn）表麵一個料厚加舊mm，待試模時作（zuò）適時調整（zhěng）控製壓（yā）邊力。模具的上、下模采用2個（gè）導向塊導向，在導向固定板（bǎn）13的3個（gè）側麵鑲上耐磨塊（kuài）12，以增強耐磨性和便於調整間隙。同時2個導向塊（kuài）又能對下壓料板3進行導向，上壓料板4是通過4個固定（dìng）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（liào）板3都采用 7CrSiMnMoV鋼製造，具（jù）有一定的強度和硬度，又易於加工，並在試模結束後對（duì）硬度要求較（jiào）高的部位可進行局部火焰淬火。在上模和下模各設8個卸料螺釘，上卸（xiè）料螺釘巧控製上壓料板4開模後不掉落，並壓緊氮氣彈簧20。下（xià）卸料螺釘14是為防止開模（mó）時下（xià）壓料板3粘住（zhù）上模脫離導向塊，並給強力彈簧（huáng） 19適當的預壓力。在上凸模7上鑲一凸模（mó）鑲件18，以平衡板料各個方向產（chǎn）生的塑性變形，減少零件衝壓成形後由應（yīng）力（lì）產（chǎn）生的翹曲變（biàn）形，凸模（mó）鑲件18的高度可根據試模（mó）情況進（jìn）行調整。

拉深模（mó）工作過程為：上（shàng）模上行，上、下模（mó）打（dǎ）開，上壓料板4和下壓料（liào）板3分別在氮氣彈簧20和強力彈簧19作用下停留在相應（yīng）的位置，將板料放在下（xià）壓料板3上定位。上模下行，當上壓（yā）料（liào）板4碰到板料時推動下壓（yā）料板3壓住板料，由於上壓料板4上方的氮氣彈簧20初始載荷大於下（xià）壓料板3下方的強力彈簧19預壓力，下壓料板3開始壓（yā）縮強力彈簧19 向下（xià）運動，在板（bǎn）料碰到下凸模16時，上、下兩彈簧力（lì）達到平衡。上模繼續下行，板料碰到下凸模16時開始拉深，這時上壓料板4在強力彈簧19和拉深力的綜合作用下也開始回縮，上凸模（mó）7碰到板（bǎn）料後，工件上（shàng）凸和（hé）下凹兩部分都拉深（shēn）成形。下壓料板3繼續下行，上壓料板4繼續（xù）回縮，當上壓料板4碰到上模板 1和下壓料板3碰（pèng）到限位（wèi）板9時兩工作麵壓緊（jǐn）工件，拉深結束。上模上行，同（tóng）時兩壓料板在彈簧力的作用下將工件從上、下凸模中推出並留在下（xià）壓料板3 上，上模上行至上止點，手工取出（chū）工（gōng）件，結束一個工作循環。

42衝孔切邊模結構與工作過程

圖6衝孔切邊模結構

1.下墊板2．廢料收集箱3，墊塊4．下模板5．導柱6，限（xiàn）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（liào）板巧，凹模鑲件16．凸凹模以凸（tū）模1 & 凹模鑲（xiāng）件19．小導套20，小導柱21.凸模22，凹模鑲（xiāng）件23，彈簧柱（zhù）塞24澱位柱25．定位（wèi）塊26．定位塊27，凹模固定板2&氣缸頂出（chū）裝置29，廢料切刀

圖6為衝孔切邊模結構。由衝孔切邊模（mó）完成保護板41個圓形孔的衝孔和外形的切（qiē）邊。模具采用4 根導柱5導向。下模板4、上模板7、凸（tū）模固定（dìng）板10、凹模固定板27以及卸料板14等都（dōu）采用45鋼製造。卸料板14由（yóu）4根小導柱20對其導向。凹模組合件（jiàn）9 采（cǎi）用6個鑲塊組合而成，如圖（tú）7所示。凸凹模16也是由4個鑲塊組合而成（chéng），在曲麵上的衝孔部位采用凹模鑲（xiāng）件巧（qiǎo）鑲入，並用（yòng）止轉銷定位，如圖8所示。凹模9和凸凹（āo）模16都選用7CrSiMnMoV鋼（gāng）製（zhì）造，這樣易於型麵加（jiā）工和模具的維修，待試模後（hòu）刃（rèn）口部分火焰淬火，硬度60、62HRC。在凹模（mó）組合件9的4條邊上（shàng）設置（zhì）定位鍵8，既給凹模組合件9定位，還可以作為（wéi）擋（dǎng）塊抵消切邊衝裁時產生的側向分力。工件衝孔（kǒng）切邊時采用3點（diǎn）定位，在下模板4上設3個定位

塊25、26，並分別裝上定位柱（zhù）24（後側裝2個，右側裝（zhuāng）一個），定位柱24位置是根據拉深件的外形尺寸（cùn）確定。在卸料板14上方設置14個強力（lì）彈簧13，為衝壓件提供卸料力，在卸料板14上還安裝了4個彈簧柱塞23，確保卸料後衝壓件不（bú）會粘在卸料板上。下模上安裝了氣缸頂出裝置（zhì）28，便於工件頂出後取件。在下模安（ān）裝4個墊塊3，在（zài）下墊板1上設置3個（gè）廢料收集箱2收集衝孔時的（de）廢料。在下模（mó）設置一個廢料切刀29，將環形切邊廢料切（qiē）開，便於將套（tào）在凸凹模16上的廢料（liào）取出。

衝孔（kǒng）切邊模工作過程為（wéi）：上（shàng）模上行，上、下模打

開，在凸凹模16上套（tào）入拉深件。上模（mó）下（xià）行，導柱5 對上、下模導向，當彈簧柱（zhù）塞23碰到工件時，由丁．柱塞（sāi）內彈（dàn）簧力較小柱塞回縮，卸（xiè）料板14壓住（zhù）工件（jiàn），然後卸（xiè）料板14開（kāi）始壓（yā）縮強力彈簧13一起回縮。隨著（zhe）上模繼續下行，開始對拉深件衝孔切邊，當上模導柱導套碰到限位（wèi）塊6時衝裁結束，上模停止下行，此時落下的環形廢料（liào）被廢料切刀（dāo）29和（hé）凹模組合件9 切開，衝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（de）作（zuò）用下將工件從凹模組合件9和凸模11、17上卸下，卸料（liào）板14和強（qiáng）力彈簧13 恢複原位，彈簧柱塞23將工件從卸料板14上卸下，工件留在凸凹模（mó）16上。上模繼續上行至上上點，氣缸通過頂出裝置（zhì）28將工件推出，然後由手工取出（chū）工件（jiàn），結束一個（gè）工作（zuò）循環。己切開的環形廢料待累積兒片後一（yī）起取出。

43翻邊切槽模結構與工作過程

圖9所示（shì）為（wéi）翻邊切槽模結構。上、下（xià）模采用4 根導（dǎo）柱11導向。此工（gōng）序為先翻（fān）邊後切槽，在模具的上模設（shè）置有（yǒu）卸料裝（zhuāng）置，采用彈簧3為（wéi）卸料板8提供卸料力。衝裁後將工件從彎曲（qǔ）凹模2、9和衝（chōng）槽凸模 7上卸下。在下模兩側（cè）各設置一塊頂料板巧，采用彈簧16為頂（dǐng）料板巧（qiǎo）提供卸（xiè）料力，將翻邊和切槽後的工件從凸凹模17中頂出。彎曲凹模2、9和衝（chōng）槽凸模7分（fèn）別裝在凸模固定板6上，在下模（mó）兩（liǎng）側各設一個擋塊22，為彎曲凹模2、9提供抵消翻邊時產生（shēng）的側向分力。采用定位柱20對工件進行粗定位，定位銷12通過工件上一（yī）工序（xù）己衝（chōng）的孔進行精定位。衝槽凸模（mó）7采用Cri2MOV鋼製造，凸凹模17和彎曲

16巧14 13 圖9 彎曲衝槽模結構

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

19，墊塊20．定位柱21.底板22．擋（dǎng）塊

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凹模2、9都采用7CrSiMnMOV鋼製造，試模後刃口采用火焰淬火到一定硬（yìng）度，這樣便於加（jiā）工和模具（jù）維修調整。將彎曲（qǔ）凸模兩側加（jiā）工成5。的斜麵，以抵消工件彎曲後的回彈[4]。在下（xià）模板18下方設置6塊墊（diàn）塊 19，使得切槽（cáo）廢料能夠（gòu）落（luò）到底板21上，便於廢料的收集。由於工件翻邊時卸（xiè）料螺釘4的移動距離比較大，在上模板1和（hé）凸模（mó）固定板6之間加裝（zhuāng）了一塊（kuài）墊

模具工作過程（chéng）為：上模上行，上、下模打開，頂料板（bǎn）巧停留在限位釘（dìng）13限定的（de）位置，在凸凹模17 上套（tào）入己經衝孔切邊的工序件。上模下（xià）行，當卸料板8碰到並壓（yā）住工件時，卸料板8開始上移並逐漸壓縮彈簧3。當彎曲凹模2、9碰到衝（chōng）壓件（jiàn）時，兩側翻邊彎曲開（kāi）始（shǐ）。當彎曲凹模2、9分別碰到（dào）左右兩側的限位柱14時，頂（dǐng）料板巧開始下移並逐漸壓縮彈簧 16。上（shàng）模繼（jì）續下行，翻邊（biān）彎曲逐漸完成，衝槽凸模7 碰到工件時衝（chōng）裁開始。當上模（mó）導套碰到（dào）下模限位柱10時，上（shàng）模（mó）和頂料板巧停止（zhǐ）下行，衝槽與翻邊彎曲結束，衝槽廢料掉落到底板21上。上模上行，卸料板8在彈簧3的作用下將工件從衝槽凸模7和（hé）彎曲凹模2、9上卸下，工件留（liú）在凸凹模17上，隨著上

（上接第27頁）

4結束語

（I )TRlP5兜板料的傳統FLD不能（néng）夠指導對應的漸進成形（xíng）過程。

（2） 基於溝槽法獲取板料漸進成形極限圖不僅適合於普通板料，對'皿IP5板料（liào）同樣適用，且獲取的TRIP590板料（liào）漸進成形極限（xiàn）線性方程為 82=一0·525 481+0·989 1。

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

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5結束語通過對保護板的衝壓成形工藝分析，製定了適合該零件生產要求的衝（chōng）壓（yā）工藝方案，采用3副模具進行衝壓生產，提高（gāo）了生產效率，並且保證了零件的質量要求。經生產驗證，該（gāi）保護（hù）板的衝壓成形工藝是有效（xiào）而可行的，對其他類（lèi）似零件的生產具有一（yī）定的參考作用。

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