劉昌棋

（福建工程學(xué)院，福建福州350108）

摘要：根據(jù)保護(hù)板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)要求，分析了保護(hù)板的沖壓成形工藝，制定了適合保護(hù)板生產(chǎn)要求的沖壓工藝方案，敘述了拉深模、沖孔切邊模、翻邊切槽模3副模具的結(jié)構(gòu)與工作過程。

經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，該保護(hù)板成形工藝方案是有效而可靠的，對類似零件的生產(chǎn)具有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：保護(hù)板；沖壓工藝；模具

1零件結(jié)構(gòu)分析

某掃雪機(jī)保護(hù)板的模型如圖1所示。保護(hù)板外形為不對稱異形件，在基準(zhǔn)平面上有部分上凸和下凹，這給零件沖壓成形帶來困難。

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保護(hù)板材質(zhì)為鋁合金板，料厚2·5 mm，外形尺寸為530·4 mm × 278·6 mm×37·6 mm,零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：

（1)零件為不對稱異形件，在基準(zhǔn)平面上有部分上凸和下凹，前端最高處由平面凸起13 · Imm，中下部凹槽處下凹深度為6mm。

（2） 零件左右翻邊高度為24mm，內(nèi)圓角為滅4 mm,且在兩翻邊上各有6個(gè)直徑·2 mm的安裝孔。

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

將保護(hù)板的上凸和下凹部分分成2道工序成形，不但生產(chǎn)效率低，而且零件的翹曲變形量很大，零件平面度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

將零件上凸和下凹一次拉深成形，能大大提高生產(chǎn)效率

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2零件成形工藝分析

由圖1和圖2可見，保護(hù)板前端最高處凸出基準(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(shí)板料的塑性變形要求，上、下模都必須采用浮動(dòng)壓邊，并在拉深開始板料產(chǎn)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(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(shí)板料產(chǎn)生塑性變形后材料能夠相對均衡地向凹模內(nèi)流動(dòng)

必須在中下部異形切槽內(nèi)設(shè)置凸包，以平衡板料各個(gè)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。

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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。

3沖壓工藝方案的確定

在確定保護(hù)板沖壓工藝方案時(shí)，考慮到生產(chǎn)與設(shè)備條件的實(shí)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(gè)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、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。

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4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作過程 4，1拉深模結(jié)構(gòu)與工作過程為了使零件能夠一次拉深成形，拉深模采用了雙浮動(dòng)壓邊結(jié)構(gòu)，上模用6個(gè)氮?dú)鈴椈?0提供壓邊力，下模由四個(gè)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(shí)，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(gè)角落各設(shè)1個(gè)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(gè)料厚加舊mm，待試模時(shí)作適時(shí)調(diào)整控制壓邊力。

模具的上、下模采用2個(gè)導(dǎo)向塊導(dǎo)向，在導(dǎo)向固定板13的3個(gè)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(shí)2個(gè)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(gè)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(gè)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?dú)鈴椈?0。

下卸料螺釘14是為防止開模時(shí)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(gè)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?dú)鈴椈?0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(shí)推動(dòng)下壓料板壓住板料，由于上壓料板上方的氮?dú)鈴椈沙跏驾d荷大于下壓料板下方的強(qiáng)力彈簧預(yù)壓力，下壓料板3開始壓縮強(qiáng)力彈簧向下運(yùn)動(dòng)

在板料碰到下凸模16時(shí)，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(shí)開始拉深，這時(shí)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(shí)兩工作面壓緊工件，拉深結(jié)束。

上模上行，同時(shí)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(diǎn)，手工取出工件，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。

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