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轉發自：模具工業

保護板衝壓工藝與模具設計

作者（zhě）：劉昌（chāng）棋

（福建工程學院，福建福州350108）

準（zhǔn）麵13 · Imm，中下部下凹深度為6mm。為了（le）使零件上凸和下凹能夠一次拉深成形，滿足拉深（shēn）時板料的塑性變形要求，上、下模（mó）都必須采用浮動壓邊，並在拉深開始板（bǎn）料產生塑性變形時（shí）要有足夠大的壓邊力[1]，保證拉深過程中板料不發生起皺、翹曲。由於（yú）零件上端凸出（chū）13 · Imm部分在邊緣上，必須在（zài）零件邊緣沿表麵留一定的切邊餘（yú）量，拉（lā）深凸模采用圓角過渡（dù）[2]，並（bìng）保證拉深初始板料處於基準平麵上，且有足（zú）夠的（de）壓邊量。由於保護板上凸和下凹兩部分中心線前後方向不是對稱的，而且上（shàng）凸和下凹相差高度達6· 1 mm，考慮（lǜ）到拉深時（shí）板料產生（shēng）塑（sù）性變形後模具工業 2013年第（dì）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槽內設置（zhì）凸包，以平衡板料各個方向的變形量，減少零件成形（xíng）後由於殘留應力影響產（chǎn）生翹曲變形六保證零件的（de）表麵平麵度要求。凹槽（cáo）內設置的凸包經切槽後去除掉，不影響零件的（de）形狀。左右兩（liǎng）側翻邊上的側孔是安裝孔，精度要求不高，可（kě）以先衝孔（kǒng）後翻邊。

37．6

圖2零（líng）件二維（wéi）圖

3衝壓（yā）工藝方案（àn）的確定

在確定保護板衝壓工藝方案時，考慮到生產與設備條件的實（shí）際情況，為了（le）提高生產效率（lǜ），充分有效（xiào）地利用設各資源（yuán），並結合零件的成形工藝分（fèn）析，采用3道工序衝壓完（wán）成。板料先（xiān）拉深，然後進行衝孔切邊，由於凹槽內的異形切槽邊緣與5個直徑（jìng）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（dào）凹模強度以及模具日後的維修難易度，將異形（xíng）切槽安（ān）排到（dào）第3道工序（xù）與翻邊一（yī）同完成。所以衝壓工（gōng）藝采用拉深成形、衝（chōng）孔切邊、翻 29

邊切（qiē）槽3道工序。拉深成形工序在液壓機上進行，衝孔切邊和翻邊切槽在衝床上進（jìn）行（háng），分別由3副模具衝壓成形。板料下料尺寸為603mm × 305mm，拉深成形後工（gōng）序件尺寸如圖3所示，經衝孔切邊後（hòu）工序件尺寸如圖（tú）4所示，再（zài）經翻邊切槽後得到圖2所示零件（jiàn）。

圖3 拉（lā）深成形工（gōng）序件尺寸

圖4 衝孔切邊工序件尺寸

4模具結構設計與（yǔ）工作過程 4，1拉深模（mó）結（jié）構與工作過程

圖5所示（shì）為拉深模（mó）結構。為了使零件（jiàn）能夠一

圖（tú）5拉深模（mó）結構

1.上（shàng）模板2，調整塊3，下壓料（liào）板4．上壓料板5．上墊（diàn）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（kuài）性導向固定板且下卸料螺釘1 &上卸料（liào）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

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次拉深成形，拉（lā）深模采（cǎi）用了雙浮動壓邊結構，上模用6個氮氣彈（dàn）簧20提供壓邊力，下模由四個強力彈簧19提供（gòng）壓邊力。上（shàng）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形時，上、下彈簧20、四提供的壓邊（biān）力大約為 40 × 103kN。在下壓料板3的4個角落各設1個壓邊調整塊2，調節控（kòng）製壓邊力。調整塊（kuài）2的高度應高出壓料板表麵一個料厚加舊mm，待試模（mó）時作適時調整控製壓邊力。模（mó）具的上、下模采用2個導向塊導向，在導向固定板13的3個側麵鑲上耐磨（mó）塊12，以增強耐磨性和便於調整間隙。同時2個導向塊又能對下壓料板3進行導向，上壓料板4是通過4個固定在上凸模7上的導向塊10進行上下導向。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鋼製（zhì）造，具有一定（dìng）的強度和硬度，又易於加工（gōng），並在試模結束後對硬度要求較高的部位可進行局部（bù）火焰淬火。在上模和下模各設8個卸料螺釘，上（shàng）卸料螺釘（dìng）巧控製上壓料板4開（kāi）模後不掉落，並壓緊氮氣（qì）彈簧20。下卸料螺釘14是為防止開（kāi）模時下壓（yā）料板3粘住上模脫離導向塊，並給強力彈簧 19適當的預壓力。在上（shàng）凸模7上鑲一凸模鑲件18，以（yǐ）平衡板料各（gè）個方向產生（shēng）的塑性變形，減少零件衝壓成形後由應力產生（shēng）的翹曲變（biàn）形，凸模鑲件18的（de）高度可（kě）根據試模情況進（jìn）行調整（zhěng）。

拉深模工作過程為（wéi）：上模上行，上、下模打開，上壓料板4和（hé）下壓（yā）料板3分別在氮氣（qì）彈簧20和強（qiáng）力彈簧19作用下停留在相應的位置，將板料放（fàng）在下壓料板3上定位。上模下行，當上壓料板4碰到（dào）板料時推動下壓料板3壓住（zhù）板（bǎn）料，由於上壓料板4上方的氮氣彈簧20初始載荷大於下壓料板3下方的強力彈簧19預壓（yā）力（lì），下壓料板3開始壓縮強力彈（dàn）簧19 向下運動，在板料碰到下凸模16時，上、下兩（liǎng）彈簧力達到平衡。上模繼續下行，板料碰（pèng）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（lì）的綜合作用下也開始（shǐ）回縮，上凸模7碰到板（bǎn）料後，工件上凸和下凹兩部（bù）分都拉深成形。下壓料板3繼續下行（háng），上壓料板（bǎn）4繼續回縮，當上壓料板4碰到（dào）上模板（bǎn） 1和下壓（yā）料（liào）板3碰到限（xiàn）位板9時（shí）兩工作麵壓緊工件，拉深結（jié）束。上模上行，同時兩壓料板（bǎn）在彈簧力的作（zuò）用下將工件從上、下凸模中推出並留（liú）在下壓料板3 上，上模上行至上止點，手工取（qǔ）出工件，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（xiāng）3，墊塊4．下模板5．導柱（zhù）6，限位（wèi）塊7、上模板8、定（dìng）位（wèi）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（bǎn）巧，凹模鑲件16．凸凹模以凸模1 & 凹模（mó）鑲件19．小導套20，小導柱21.凸模22，凹模鑲件23，彈簧（huáng）柱塞24澱位柱25．定位塊26．定位塊27，凹（āo）模固定板2&氣缸頂出裝置29，廢料切刀

圖6為衝（chōng）孔切（qiē）邊模結構。由衝孔切邊模完成保（bǎo）護板41個圓形（xíng）孔的（de）衝孔和外形的切邊（biān）。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（děng）都采（cǎi）用45鋼製造。卸料板14由4根小（xiǎo）導柱20對其導向。凹模組合件9 采用6個鑲塊（kuài）組合而成，如（rú）圖7所示。凸凹模16也（yě）是（shì）由4個鑲塊組合而成，在曲（qǔ）麵（miàn）上的（de）衝孔部（bù）位采用凹模鑲（xiāng）件巧鑲入，並用止轉銷定位，如圖8所示。凹模9和凸凹模16都選用（yòng）7CrSiMnMoV鋼製造，這樣易於型麵加工和模具的維修，待試模後刃（rèn）口部分（fèn）火焰淬火，硬度60、62HRC。在凹模組合件9的4條邊上（shàng）設置（zhì）定位鍵8，既給凹模組合件（jiàn）9定位，還可以作為擋塊抵消切邊衝裁時產生（shēng）的側向分力。工件衝孔切邊時采用3點定位，在下模板4上設3個定位

塊25、26，並分別裝上定位柱24（後側裝2個，右側裝一個），定位柱24位置是根據拉深件的外形尺寸確定。在卸料板（bǎn）14上方設置14個強力彈簧（huáng）13，為衝壓件提供卸料力，在卸（xiè）料板14上還安裝了4個彈簧柱塞23，確保卸料後衝壓件不會粘在卸料板上。下模上（shàng）安（ān）裝了氣缸頂出（chū）裝置（zhì）28，便於工件頂出後取件。在下模安裝4個墊塊3，在（zài）下墊板（bǎn）1上設（shè）置3個廢料收集箱2收集衝孔時的廢料。在下模（mó）設置（zhì）一個廢料切刀29，將環（huán）形切邊廢料切開，便於將套在（zài）凸凹模16上的廢料取出。

衝孔切邊模工作過程為：上模上（shàng）行，上、下模打

開（kāi），在凸凹模16上套入拉深件。上模下（xià）行，導柱5 對上、下模導向，當彈簧柱塞23碰到工件時，由丁．柱塞內彈簧力較小柱塞回縮，卸料板14壓住工件（jiàn），然後卸料（liào）板14開始壓縮強力彈（dàn）簧13一起回縮。隨著上模繼續下行，開始對拉深件衝孔切邊，當上模導柱導套碰到限位塊6時衝裁結（jié）束，上模停止下行，此時落下的環形（xíng）廢料被廢料（liào）切刀29和凹模組（zǔ）合件9 切開，衝孔廢料掉入廢料收集箱2中。上模上（shàng）行，卸料板14在強力彈簧13的作用下將工件（jiàn）從凹（āo）模組合件9和凸模11、17上卸下，卸料板14和強力彈簧13 恢複原（yuán）位，彈簧柱塞23將工件從卸料板14上（shàng）卸下（xià），工件留在凸凹模16上（shàng）。上模繼續上行至上上點，氣缸通過頂出裝置28將工（gōng）件推（tuī）出，然後（hòu）由（yóu）手工（gōng）取出工件，結束（shù）一個工作循環。己切開的環（huán）形（xíng）廢料待累積（jī）兒片後一起取出。

43翻邊切槽模結構與工（gōng）作過程

圖9所示為翻邊（biān）切槽模結構。上、下模采用4 根導柱11導向。此工序為先翻邊後（hòu）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（xiè）料（liào）力。衝裁後將（jiāng）工件從彎曲凹（āo）模2、9和衝（chōng）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（qiē）槽後的工件從凸（tū）凹模（mó）17中頂出。彎曲凹模2、9和衝槽凸模7分別裝（zhuāng）在凸模固定板6上，在下模兩側各設一個擋塊22，為彎曲凹模2、9提供抵消翻邊時產（chǎn）生的側向分力。采用定位柱20對工件進行（háng）粗定位，定位銷12通（tōng）過工件上一工序己（jǐ）衝的孔進行精定位。衝槽凸模7采用Cri2MOV鋼製造，凸凹模（mó）17和彎曲

16巧14 13 圖9 彎曲（qǔ）衝槽模結構（gòu）

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

19，墊塊（kuài）20．定位柱21.底板22．擋塊

32

凹模2、9都采用7CrSiMnMOV鋼製造，試模後刃（rèn）口采用火焰淬火到一定（dìng）硬度，這樣便於加工（gōng）和模具維修調整。將彎曲凸模兩側加工成5。的（de）斜麵，以抵消工件（jiàn）彎曲後的回（huí）彈[4]。在下模板18下方設置6塊墊（diàn）塊 19，使得切槽廢料能夠落到底板21上，便於廢料的收集。由於工件翻邊（biān）時卸料螺釘4的移動距離比較大，在上模板1和凸模固定板6之間加裝了一塊墊

模具（jù）工作過程（chéng）為：上模上行，上、下模（mó）打開，頂料板巧停留在限位（wèi）釘13限（xiàn）定的位置，在凸凹模（mó）17 上套入己經（jīng）衝（chōng）孔切邊的工序件（jiàn）。上模（mó）下行，當卸料板8碰到並壓住工（gōng）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碰到衝壓件時，兩側翻邊彎曲開始。當彎曲凹模（mó）2、9分別碰到左右兩側的限位柱14時，頂料板巧開始下移並逐漸壓縮彈簧 16。上模繼續下行，翻邊彎曲逐漸（jiàn）完成（chéng），衝槽凸模7 碰到工件時衝裁（cái）開始。當上模導套碰到下模限位（wèi）柱10時，上模和頂料板巧停止下行，衝槽與（yǔ）翻邊彎曲結束，衝槽廢料掉落到（dào）底板21上（shàng）。上（shàng）模上行（háng），卸料板8在彈簧3的作用下將工件從衝槽凸模7和彎曲凹模（mó）2、9上卸下，工件留在凸凹模17上，隨著上

（上（shàng）接第27頁）

4結束語

（I )TRlP5兜板料的（de）傳統（tǒng）FLD不能夠指導對應（yīng）的漸進（jìn）成形（xíng）過程。

（2） 基（jī）於溝（gōu）槽法獲取板料漸進成形（xíng）極限圖不僅適（shì）合於普通板料，對'皿IP5板料（liào）同（tóng）樣（yàng）適用，且獲取的TRIP590板料漸進成形（xíng）極限線性方程為 82=一0·525 481+0·989 1。

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

參（cān）考文獻·

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5結束語通過對保護板的衝壓成形（xíng）工藝分析，製定了適合該零件生產要求的衝壓工藝方案（àn），采用3副模具進行衝壓生產，提高了生產效率，並且保證了零件（jiàn）的質量要求。經生（shēng）產驗證，該保（bǎo）護板的衝壓成形工藝是（shì）有效而（ér）可行（háng）的，對其他類似零件（jiàn）的生產具有一定的參考作用。

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