一种新型的四角弯曲冲孔复合模结构*

2012-10-23茆琦李潍

制造技术与机床 2012年10期

茆琦李潍

（苏州市职业大学机电工程系，江苏苏州 215104）

在苏州市公共轨道交通设施技改项目中，需要设计制造某一支撑托架冲压模具，该支撑托架冲件的尺寸及技术要求如图1所示。起初按照传统的先弯曲、再冲孔的冲压工艺方案，经多次试模发现，孔间距精度难以控制，常常达不到图纸要求。后经多次工艺试验，决定采用一种新型复合模进行冲压生产，经生产检验，完全符合支撑托架冲件的各项指标。采用复合冲压与单工序冲压生产相比，不但生产效率高，而且生产成本低。本文结合该支撑托架冲件的冲压模具设计制造案例，阐述了一种新型四角弯曲冲孔复合模结构，对解决实际生产中的问题具有一定的现实意义。

1 冲件工艺性分析

图1所示的支撑托架冲件，材料是Q235，板厚为3 mm，大批量生产，要求表面无划痕，孔不允许严重变形。

托架形状简单对称，经由冲裁和弯曲即可成形［1－2］，但应注意以下两点:一是该支撑托架冲件尺寸和厚度较大;二是托架为四角弯曲件，为了弯曲过程中坯料能够进行适当的转动和移动，4个角不能同时进行弯曲;三是托架上两个φ8 mm孔的孔间距有一定的精度要求，先冲孔后弯曲很难控制其精度，因此确定冲压工艺方案时应考虑先弯曲再冲孔［3］。

2 冲压工艺方案分析

根据冲件的结构形状可知，其基本工序有冲孔、落料、弯曲3种，考虑到冲件厚度较大以及大批量生产的要求，通过大量的工艺实践，确定采用先冲孔（φ6 mm孔）落料、再弯曲冲孔（φ8 mm孔）的复合冲压方案［4］，这样既能够保证制件较高的形状和尺寸精度以及较好的表面质量，又可以使生产免受设备吨位的限制，比较合理可行。冲孔落料复合冲压工序件图如图2所示。

3 四角弯曲冲孔复合模结构设计及工作原理

为了保证两个φ8 mm孔的形状及孔间距精度，冲孔过程必须在四角弯曲之后进行［5］，并且冲孔的同时应保证不能再发生弯曲变形。为此将冲孔凸模固定，将弯曲凸模设计成浮动结构［6］，如图 3 所示［7］。其中，弯曲凸模24［8］的作用至关重要:弯曲凸模24底板的外侧表面与弯曲凹模配合，从而将弯曲凸模定位;在弯曲结束、冲孔开始时，当凸凹模11继续下压，弯曲凸模24还起到了限制弯曲高度的作用，使冲孔的同时保证不再发生弯曲变形;另外，冲孔结束、凸凹模上行后，弯曲凸模24在弹性元件23的作用下向上运动，其底板还能起到卸料的作用。

如图3所示，冲压前工序件以设置在弯曲凸模24上的两个定位销25来定位。上模下压时，工序件被压入弯曲凹模14的型腔，由于弹顶器19的弹压力不大，因此首先进行外侧的U形弯曲。当上模继续下压时，外侧的U形弯曲结束，此时弯曲凸模24接触到底部的弹性元件23，工序件开始进行内侧的U形弯曲。由于弹性元件23的弹压力较大，直到内侧的U形弯曲结束时，也只发生少量压缩。当上模继续下压时产生了更大的冲压力，弹性元件23被更多地压缩，开始进行冲孔。而此时由于弯曲凸模的形状结构限定了弯边高度，使得弯曲变形不再发生。当弹性元件23被压缩到一定量时，冲孔凸模16进入凸凹模的冲孔凹模型腔，冲孔工序完成，冲孔废料卡在凸凹模的型腔孔内。

模具完成了两次U形弯曲成形及冲孔工序后，上模上行。首先弹性元件23和弹顶器19恢复，使弯曲凸模24向上运动，从而将工件从冲孔凸模16上卸下。上模继续上行，弹顶器19继续恢复，将弯曲凸模24继续向上顶，直至弯曲凸模24顶部与弯曲凹模14的上表面平齐。上模继续上行，工件和冲孔废料卡在凸凹模型腔内。当上模上行到上止点时，压力机滑块内的打料横杆通过打杆5、推件板3和带肩推杆7、连接推杆27及推件块26分别将冲孔废料和工件推出。每冲压一次，冲孔废料被推下一次，凸凹模孔内不积存废料。