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轉發自：模具工業

保護板沖壓工藝與模具設計

作者：劉昌棋

（福建工程學院，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，滿足拉深時板料的塑性變形要求，上、下模都必須采用浮動壓邊，并在拉深開始板料產生塑性變形時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前后方向不是對稱的，而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后模具工業 2013年第39卷第5期

材料能夠相對均衡地向凹模內流動，必須在中下部異形切槽內設置凸包，以平衡板料各個方向的變形量，減少零件成形后由于殘留應力影響產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，考慮到生產與設備條件的實際情況，為了提高生產效率，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，然后進行沖孔切邊，由于凹槽內的異形切槽邊緣與5個直徑聲 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行，沖孔切邊和翻邊切槽在沖床上進行，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，經沖孔切邊后工序件尺寸如圖4所示，再經翻邊切槽后得到圖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

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次拉深成形，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。當拉深開始板料產生塑性變形時，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個角落各設1個壓邊調整塊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料厚加舊mm，待試模時作適時調整控制壓邊力。模具的上、下模采用2個導向塊導向，在導向固定板13的3個側面鑲上耐磨塊12，以增強耐磨性和便于調整間隙。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行局部火焰淬火。在上模和下模各設8個卸料螺釘，上卸料螺釘巧控制上壓料板4開模后不掉落，并壓緊氮氣彈簧20。下卸料螺釘14是為防止開模時下壓料板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，以平衡板料各個方向產生的塑性變形，減少零件沖壓成形后由應力產生的翹曲變形，凸模鑲件18的高度可根據試模情況進行調整。

拉深模工作過程為：上模上行，上、下模打開，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碰到板料時推動下壓料板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開始壓縮強力彈簧19 向下運動，在板料碰到下凸模16時，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時兩工作面壓緊工件，拉深結束。上模上行，同時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，手工取出工件，結束一個工作循環。

42沖孔切邊模結構與工作過程

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個鑲塊組合而成，如圖7所示。凸凹模16也是由4個鑲塊組合而成，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產生的側向分力。工件沖孔切邊時采用3點定位，在下模板4上設3個定位

塊25、26，并分別裝上定位柱24（后側裝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14上方設置14個強力彈簧13，為沖壓件提供卸料力，在卸料板14上還安裝了4個彈簧柱塞23，確保卸料后沖壓件不會粘在卸料板上。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個墊塊3，在下墊板1上設置3個廢料收集箱2收集沖孔時的廢料。在下模設置一個廢料切刀29，將環形切邊廢料切開，便于將套在凸凹模16上的廢料取出。

沖孔切邊模工作過程為：上模上行，上、下模打

開，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，由丁．柱塞內彈簧力較小柱塞回縮，卸料板14壓住工件，然后卸料板14開始壓縮強力彈簧13一起回縮。隨著上模繼續下行，開始對拉深件沖孔切邊，當上模導柱導套碰到限位塊6時沖裁結束，上模停止下行，此時落下的環形廢料被廢料切刀29和凹模組合件9 切開，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，氣缸通過頂出裝置28將工件推出，然后由手工取出工件，結束一個工作循環。己切開的環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擋塊22，為彎曲凹模2、9提供抵消翻邊時產生的側向分力。采用定位柱20對工件進行粗定位，定位銷12通過工件上一工序己沖的孔進行精定位。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

模具工作過程為：上模上行，上、下模打開，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，卸料板8開始上移并逐漸壓縮彈簧3。當彎曲凹模2、9碰到沖壓件時，兩側翻邊彎曲開始。當彎曲凹模2、9分別碰到左右兩側的限位柱14時，頂料板巧開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 碰到工件時沖裁開始。當上模導套碰到下模限位柱10時，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，隨著上

（上接第27頁）

4結束語

（I )TRlP5兜板料的傳統FLD不能夠指導對應的漸進成形過程。

（2） 基于溝槽法獲取板料漸進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板料漸進成形極限線性方程為 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沖壓成形工藝分析，制定了適合該零件生產要求的沖壓工藝方案，采用3副模具進行沖壓生產，提高了生產效率，并且保證了零件的質量要求。經生產驗證，該保護板的沖壓成形工藝是有效而可行的，對其他類似零件的生產具有一定的參考作用。

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