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作者：劉昌棋

（福建工程學(xué)院，福建福州350108）

摘要：根據(jù)保護板的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)要求，分析了保護板的沖壓成形工藝，制定了適合保護板生產(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)驗證，該保護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：保護板；沖壓工藝；模具結(jié)構(gòu)中圖分類號：TG386·32文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1 1一2168（2013）05一28一05

Stamping process and the die for protection plate

LIU Chang-qi

（i皿University Of Technology，№Zhou，F(xiàn) i 1 350108，China)

Abstract:祀stampmg process Of a protection plate was皿ed and the processing scheme was designed based on the structure characteristic and producåon requmement.

sfructures and working processes Of the drawing die，piercing and trimming山e，fl g id slot恤ig die for the protection plate were SO presented.

Key words: protection plate; stamping process，die structure

1零件結(jié)構(gòu)分析

某掃雪機保護板的模型如圖1所示。保護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。保護板材質(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個直徑·2 mm的安裝孔。

（3） 在零件端面的周邊分布有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，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，零件平面度達不到設(shè)計要求。將零件上凸和下凹一次拉深成形，能大大提高生產(chǎn)效率，而且零件的

收稿日期：2012一11一27。

作者簡介：劉昌棋（1％2一），男（漢族），福建福州人，高級工程師，主要從事金屬板料成形工藝的研究與模具設(shè)計。

表面平面度能夠達到設(shè)計要求。

圖1保護板模型

2零件成形工藝分析

由圖1和圖2可見，保護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(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(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下方的強力彈簧19預(yù)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(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)?，并用止轉(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。