工业生产中冷轧钢板冲压工艺及磨具设计

2021-01-04李金平

中国金属通报 2020年16期

关键词：装配图凹模凸模

李金平

（江铃汽车集团奥威汽车零部件有限公司，江西南昌 310000）

工业产品的设计十分重要，其决定产品使用的安全性，冷轧钢板因其具有良好的深冲性，已经成为工业生产中常用的材料，目前工业上使用的冷轧钢板C含量已经降低到200ppm，因此，此种材料可以应用到深冲要求高的工业产品生产中。

1 研究基础

因为现代工业生产过程中工序繁多，冷轧钢板冲压工艺及模具设计的参数并不相同，所以无法一概而论，对此本文主要针对某个工业产品进行分析，图1为冲压成型后的产品结构图。

图1 冲压成型后的产品结构图

实例中某工业产品的改进型定位零件的材料主要采用30冷轧钢板，板厚度达1.5mm。其中在定位套U形弯曲处的侧面各存在2个ф4mm孔，Ω形弯曲处的侧面存在切舌，可以将其他零件部位缩紧。在该产品的原有工艺上，其要求在中间部分制造处一个ф4mm的定位孔，弯曲处角度要求直角，弯曲处内角为倾角，在此要求上，其采用了单工序模成形工艺来开展工作，在工作记录上可见，此项工艺存在模具数量多，中间工序定位困难、回弹大、部件相互干扰严重的现象，所以难以保障工作结果的质量，因此需要对冲压工艺进行改进，并重新进行模具设计。

2 实例冲压工艺分析

2.1 冲压要求

针对原有制造需求与工艺缺陷，实例定位套冲压工艺首先要求改善之前的弯曲角、直角、切舌方向、弯曲方向不协调的问题，因为这些问题之下会造成部件之间的中度干扰[1]。其次针对U形弯曲，要求消除原有的弯曲回弹问题，同时要便于料的出入；针对Ω形弯曲，要避免冲件表面划伤，弯曲角度失准的现象[2]。

2.2 冲压工艺实施

结合上述冲压要求，开始实施定位套冲压工艺，过程当中首先采用了预弯再定性的方法，以此可以避免上述中部件协调问题，之后针对弯曲回弹、表面划伤、弯曲角度失准的问题，采用倒冲机来实现改善，同时针对具有卡扣作用的切舌，同样采用倒冲机来构建[3，4]。

3 模具设计要点

模具设计要点分析内容相对较多，但大体上可以分为排样图设计、模具装配图及主要零部件设计要点两个部分，下文将对此两个部分的具体内容进行详细分析。

3.1 排样图设计

排样图设计可以将其认定为基础设计，可以给之后的模具设计工作提供重要依据。在排样图设计当中，要求能够反映出各类冲件在模具当中的冲制顺序、冲击内容，同时要阐明材料利用率、冲压加工参数、模具基本结构等，在此基础上，实例排样图设计工作当中，针对冲件工艺特点，设计得出了排样图，具体如图2所示。

图2 实例设计排样图

图3 模具装配图

根据图2可见，其排样图当中共有7个工位，1号工位中共含有1个ф4mm导正孔以及4个ф4mm孔、冲切外形；2号工位中共含有1个冲切外形、4个ф4mm导正孔；3号工位中共含有3个切舌；4号工位当中共含有两个外直角与相应的两个内直角，工艺上主要先采用90°V的Ω形弯曲角来构建外直角，之后通过预弯工艺将内直角固定在135°，最终导正销导正；5号工位共含有两个Ω形弯曲内直角，并导正销导正；6号工位主要负责校形；7号工位主要负责切断，并弯曲U形不稳。在此7个工位当中，本文认为3、4、5、7是模具质量的重要环节，必须要得到高度的重视。

3.2 模具装配图及主要零部件设计要点

在此部分，实例工程首先设计了相应的模具装配图，具体如图3所示。

设计要点方面共分4项即为：凸与凹模设计、倒冲机构设计、卸料板设计、导正销设计，下文将对此进行逐一分析。

（1）凸与凹模设计。采用拼块结构来组成弯曲凹模，此举可以方便之后的维护，之后采用螺钉将弯曲凹模固定在凹模框当中[5]。凸模主要采用Cr12MoV（冷作模具钢）材料，该材料在经过淬火、回火工艺之后，其硬度、强度、韧性都要超出传统CR12（冷作模具钢）许多，因此具有更高的应用价值，实例当中Cr12MoV的硬度为58～60HRC；在预弯凸模处，主要采用校正弯曲工艺来防止回弹现象；在导料板、凸模固定板、冲孔凸模处，主要采用拼块结构来进行施工，此举主要同样有利于之后的维护工作[6]。

（2）倒冲机构设计。根据前人研究了解到，倒冲机构主要由压杆、导套、活动压杆、复位弹簧、杠杆、切舌凸模、固定架组成[7]。这些组成结构在实例模具装配图均有涉及，因此满足倒冲机构的设计条件。设计当中，实例要求左右杠杆的力度相等，将杠杆活动角度限定在10°以内。

（3）卸料板设计。主要采用凸模固定板上的导柱、导套来形成导向，导柱、导套之间间距需要控制在凸与凹模间距的1/2左右。

（4）导正销设计。主要以冲件中ф4mm定位孔为导正孔，使得凹模框、导料板、凸模固定板得到柔性导正销，此举可以有效的控制送料步距，同时防止零件偏移的现象。