Nov 13, 2023
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轉(zhuǎn)發(fā)自:模具工業(yè)
保護(hù)板沖壓工藝與模具設(shè)計
作者:劉昌棋
(福建工程學(xué)院,福建福州350108)
準(zhǔn)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(chǎn)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(fā)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(zhǔn)平面上,且有足夠的壓邊量。由于保護(hù)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(dá)6· 1 mm,考慮到拉深時板料產(chǎn)生塑性變形后模具工業(yè) 2013年第39卷第5期
材料能夠相對均衡地向凹模內(nèi)流動,必須在中下部異形切槽內(nèi)設(shè)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(yīng)力影響產(chǎn)生翹曲變形六保證零件的表面平面度要求。凹槽內(nèi)設(shè)置的凸包經(jīng)切槽后去除掉,不影響零件的形狀。左右兩側(cè)翻邊上的側(cè)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(hù)板沖壓工藝方案時,考慮到生產(chǎn)與設(shè)備條件的實際情況,為了提高生產(chǎn)效率,充分有效地利用設(shè)各資源,并結(jié)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(jìn)行沖孔切邊,由于凹槽內(nèi)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(qiáng)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(jī)上進(jìn)行,沖孔切邊和翻邊切槽在沖床上進(jìn)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(jīng)沖孔切邊后工序件尺寸如圖4所示,再經(jīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計與工作過程 4,1拉深模結(jié)構(gòu)與工作過程
圖5所示為拉深模結(jié)構(gòu)。為了使零件能夠一
圖5拉深模結(jié)構(gòu)
1.上模板2,調(diào)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(dǎo)向塊I l .下模板12,耐磨塊性導(dǎo)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(qiáng)力彈簧20,氮氣彈簧21.導(dǎo)正銷
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次拉深成形,拉深模采用了雙浮動壓邊結(jié)構(gòu),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的行程為20mm。當(dāng)拉深開始板料產(chǎn)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(shè)1個壓邊調(diào)整塊2,調(diào)節(jié)控制壓邊力。調(diào)整塊2的高度應(yīng)高出壓料板表面一個料厚加舊mm,待試模時作適時調(diào)整控制壓邊力。模具的上、下模采用2個導(dǎo)向塊導(dǎo)向,在導(dǎo)向固定板13的3個側(cè)面鑲上耐磨塊12,以增強(qiáng)耐磨性和便于調(diào)整間隙。同時2個導(dǎo)向塊又能對下壓料板3進(jìn)行導(dǎo)向,上壓料板4是通過4個固定在上凸模7上的導(dǎo)向塊10進(jìn)行上下導(dǎo)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(qiáng)度和硬度,又易于加工,并在試模結(jié)束后對硬度要求較高的部位可進(jìn)行局部火焰淬火。在上模和下模各設(shè)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(dǎo)向塊,并給強(qiáng)力彈簧 19適當(dāng)?shù)念A(yù)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(chǎn)生的塑性變形,減少零件沖壓成形后由應(yīng)力產(chǎn)生的翹曲變形,凸模鑲件18的高度可根據(jù)試模情況進(jìn)行調(diào)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(qiáng)力彈簧19作用下停留在相應(yīng)的位置,將板料放在下壓料板3上定位。上模下行,當(dāng)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(qiáng)力彈簧19預(yù)壓力,下壓料板3開始壓縮強(qiáng)力彈簧19 向下運(yùn)動,在板料碰到下凸模16時,上、下兩彈簧力達(dá)到平衡。上模繼續(xù)下行,板料碰到下凸模16時開始拉深,這時上壓料板4在強(qiáng)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(xù)下行,上壓料板4繼續(xù)回縮,當(dāng)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(jié)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(jié)束一個工作循環(huán)。
42沖孔切邊模結(jié)構(gòu)與工作過程
圖6沖孔切邊模結(jié)構(gòu)
1.下墊板2.廢料收集箱3,墊塊4.下模板5.導(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)套20,小導(dǎo)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(jié)構(gòu)。由沖孔切邊模完成保護(hù)板41個圓形孔的沖孔和外形的切邊。模具采用4 根導(dǎo)柱5導(dǎo)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(dǎo)柱20對其導(dǎo)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?cè)耄⒂弥罐D(zhuǎn)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(shè)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(chǎn)生的側(cè)向分力。工件沖孔切邊時采用3點定位,在下模板4上設(shè)3個定位
塊25、26,并分別裝上定位柱24(后側(cè)裝2個,右側(cè)裝一個),定位柱24位置是根據(jù)拉深件的外形尺寸確定。在卸料板14上方設(shè)置14個強(qiáng)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(shè)置3個廢料收集箱2收集沖孔時的廢料。在下模設(shè)置一個廢料切刀29,將環(huán)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(dǎo)柱5 對上、下模導(dǎo)向,當(dāng)彈簧柱塞23碰到工件時,由?。麅?nèi)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(qiáng)力彈簧13一起回縮。隨著上模繼續(xù)下行,開始對拉深件沖孔切邊,當(dāng)上模導(dǎo)柱導(dǎo)套碰到限位塊6時沖裁結(jié)束,上模停止下行,此時落下的環(huán)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(qiáng)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(qiáng)力彈簧13 恢復(fù)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(xù)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(jié)束一個工作循環(huán)。己切開的環(huán)形廢料待累積兒片后一起取出。
43翻邊切槽模結(jié)構(gòu)與工作過程
圖9所示為翻邊切槽模結(jié)構(gòu)。上、下模采用4 根導(dǎo)柱11導(dǎo)向。此工序為先翻邊后切槽,在模具的上模設(shè)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(cè)各設(shè)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(cè)各設(shè)一個擋塊22,為彎曲凹模2、9提供抵消翻邊時產(chǎn)生的側(cè)向分力。采用定位柱20對工件進(jìn)行粗定位,定位銷12通過工件上一工序己沖的孔進(jìn)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(jié)構(gòu)
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(dǎo)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
32
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(diào)整。將彎曲凸模兩側(cè)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(shè)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(jīng)沖孔切邊的工序件。上模下行,當(dāng)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(dāng)彎曲凹模2、9碰到?jīng)_壓件時,兩側(cè)翻邊彎曲開始。當(dāng)彎曲凹模2、9分別碰到左右兩側(cè)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(xù)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(dāng)上模導(dǎo)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(jié)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(jié)束語
(I )TRlP5兜板料的傳統(tǒng)FLD不能夠指導(dǎo)對應(yīng)的漸進(jìn)成形過程。
(2) 基于溝槽法獲取板料漸進(jìn)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(jìn)成形極限線性方程為 82=一0·525 481+0·989 1。
(3) 相比傳統(tǒng)的成形方式,TRIP5兕板料在漸進(jìn)成形中表現(xiàn)出更好的成形性能。
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5結(jié)束語通過對保護(hù)板的沖壓成形工藝分析,制定了適合該零件生產(chǎn)要求的沖壓工藝方案,采用3副模具進(jìn)行沖壓生產(chǎn),提高了生產(chǎn)效率,并且保證了零件的質(zhì)量要求。經(jīng)生產(chǎn)驗證,該保護(hù)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(chǎn)具有一定的參考作用。
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