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转发自：模具工业

保护板冲压工艺与模具设计

作者：刘昌棋

（福建工程学院，福建福州350108）

准面13 · Imm，中下部下凹深度为6mm。为了使零件上凸和下凹能够一次拉深成形，满足拉深时板料的塑性变形要求，上、下模都必须采用浮动压边，并在拉深开始板料产生塑性变形时要有足够大的压边力[1]，保证拉深过程中板料不发生起皱、翘曲。由于零件上端凸出13 · Imm部分在边缘上，必须在零件边缘沿表面留一定的切边余量，拉深凸模采用圆角过渡[2]，并保证拉深初始板料处于基准平面上，且有足够的压边量。由于保护板上凸和下凹两部分中心线前后方向不是对称的，而且上凸和下凹相差高度达6· 1 mm，考虑到拉深时板料产生塑性变形后模具工业 2013年第39卷第5期

材料能够相对均衡地向凹模内流动，必须在中下部异形切槽内设置凸包，以平衡板料各个方向的变形量，减少零件成形后由于残留应力影响产生翘曲变形六保证零件的表面平面度要求。凹槽内设置的凸包经切槽后去除掉，不影响零件的形状。左右两侧翻边上的侧孔是安装孔，精度要求不高，可以先冲孔后翻边。

37．6

图2零件二维图

3冲压工艺方案的确定

在确定保护板冲压工艺方案时，考虑到生产与设备条件的实际情况，为了提高生产效率，充分有效地利用设各资源，并结合零件的成形工艺分析，采用3道工序冲压完成。板料先拉深，然后进行冲孔切边，由于凹槽内的异形切槽边缘与5个直径声 mm的孔边最小距离只有2．9mm，再加上异形切槽面积比较大，考虑到凹模强度以及模具日后的维修难易度，将异形切槽安排到第3道工序与翻边一同完成。所以冲压工艺采用拉深成形、冲孔切边、翻 29

边切槽3道工序。拉深成形工序在液压机上进行，冲孔切边和翻边切槽在冲床上进行，分别由3副模具冲压成形。板料下料尺寸为603mm × 305mm，拉深成形后工序件尺寸如图3所示，经冲孔切边后工序件尺寸如图4所示，再经翻边切槽后得到图2所示零件。

图3 拉深成形工序件尺寸

图4 冲孔切边工序件尺寸

4模具结构设计与工作过程 4，1拉深模结构与工作过程

图5所示为拉深模结构。为了使零件能够一

图5拉深模结构

1.上模板2，调整块3，下压料板4．上压料板5．上垫板6，上垫块7．上凸模&上凸模垫板9限位板10．导向块I l .下模板12，耐磨块性导向固定板且下卸料螺钉1 &上卸料螺钉1在下凸模

17．下凸模垫板18．凸模镶件19．强力弹簧20，氮气弹簧21.导正销

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次拉深成形，拉深模采用了双浮动压边结构，上模用6个氮气弹簧20提供压边力，下模由四个强力弹簧19提供压边力。上压料板4的行程为18mm，下压料板3的行程为20mm。当拉深开始板料产生塑性变形时，上、下弹簧20、四提供的压边力大约为 40 × 103kN。在下压料板3的4个角落各设1个压边调整块2，调节控制压边力。调整块2的高度应高出压料板表面一个料厚加旧mm，待试模时作适时调整控制压边力。模具的上、下模采用2个导向块导向，在导向固定板13的3个侧面镶上耐磨块12，以增强耐磨性和便于调整间隙。同时2个导向块又能对下压料板3进行导向，上压料板4是通过4个固定在上凸模7上的导向块10进行上下导向。上凸模7 和下凸模16以及上压料板4和下压料板3都采用 7CrSiMnMoV钢制造，具有一定的强度和硬度，又易于加工，并在试模结束后对硬度要求较高的部位可进行局部火焰淬火。在上模和下模各设8个卸料螺钉，上卸料螺钉巧控制上压料板4开模后不掉落，并压紧氮气弹簧20。下卸料螺钉14是为防止开模时下压料板3粘住上模脱离导向块，并给强力弹簧 19适当的预压力。在上凸模7上镶一凸模镶件18，以平衡板料各个方向产生的塑性变形，减少零件冲压成形后由应力产生的翘曲变形，凸模镶件18的高度可根据试模情况进行调整。

拉深模工作过程为：上模上行，上、下模打开，上压料板4和下压料板3分别在氮气弹簧20和强力弹簧19作用下停留在相应的位置，将板料放在下压料板3上定位。上模下行，当上压料板4碰到板料时推动下压料板3压住板料，由于上压料板4上方的氮气弹簧20初始载荷大于下压料板3下方的强力弹簧19预压力，下压料板3开始压缩强力弹簧19 向下运动，在板料碰到下凸模16时，上、下两弹簧力达到平衡。上模继续下行，板料碰到下凸模16时开始拉深，这时上压料板4在强力弹簧19和拉深力的综合作用下也开始回缩，上凸模7碰到板料后，工件上凸和下凹两部分都拉深成形。下压料板3继续下行，上压料板4继续回缩，当上压料板4碰到上模板 1和下压料板3碰到限位板9时两工作面压紧工件，拉深结束。上模上行，同时两压料板在弹簧力的作用下将工件从上、下凸模中推出并留在下压料板3 上，上模上行至上止点，手工取出工件，结束一个工作循环。

42冲孔切边模结构与工作过程

图6冲孔切边模结构

1.下垫板2．废料收集箱3，垫块4．下模板5．导柱6，限位块7、上模板8、定位键9，凹模组合件 10模固定板I l.凸模12．卸料钉性强力弹簧14．卸料板巧，凹模镶件16．凸凹模以凸模1 & 凹模镶件19．小导套20，小导柱21.凸模22，凹模镶件23，弹簧柱塞24淀位柱25．定位块26．定位块27，凹模固定板2&气缸顶出装置29，废料切刀

图6为冲孔切边模结构。由冲孔切边模完成保护板41个圆形孔的冲孔和外形的切边。模具采用4 根导柱5导向。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钢制造。卸料板14由4根小导柱20对其导向。凹模组合件9 采用6个镶块组合而成，如图7所示。凸凹模16也是由4个镶块组合而成，在曲面上的冲孔部位采用凹模镶件巧镶入，并用止转销定位，如图8所示。凹模9和凸凹模16都选用7CrSiMnMoV钢制造，这样易于型面加工和模具的维修，待试模后刃口部分火焰淬火，硬度60、62HRC。在凹模组合件9的4条边上设置定位键8，既给凹模组合件9定位，还可以作为挡块抵消切边冲裁时产生的侧向分力。工件冲孔切边时采用3点定位，在下模板4上设3个定位

块25、26，并分别装上定位柱24（后侧装2个，右侧装一个），定位柱24位置是根据拉深件的外形尺寸确定。在卸料板14上方设置14个强力弹簧13，为冲压件提供卸料力，在卸料板14上还安装了4个弹簧柱塞23，确保卸料后冲压件不会粘在卸料板上。下模上安装了气缸顶出装置28，便于工件顶出后取件。在下模安装4个垫块3，在下垫板1上设置3个废料收集箱2收集冲孔时的废料。在下模设置一个废料切刀29，将环形切边废料切开，便于将套在凸凹模16上的废料取出。

冲孔切边模工作过程为：上模上行，上、下模打

开，在凸凹模16上套入拉深件。上模下行，导柱5 对上、下模导向，当弹簧柱塞23碰到工件时，由丁．柱塞内弹簧力较小柱塞回缩，卸料板14压住工件，然后卸料板14开始压缩强力弹簧13一起回缩。随着上模继续下行，开始对拉深件冲孔切边，当上模导柱导套碰到限位块6时冲裁结束，上模停止下行，此时落下的环形废料被废料切刀29和凹模组合件9 切开，冲孔废料掉入废料收集箱2中。上模上行，卸料板14在强力弹簧13的作用下将工件从凹模组合件9和凸模11、17上卸下，卸料板14和强力弹簧13 恢复原位，弹簧柱塞23将工件从卸料板14上卸下，工件留在凸凹模16上。上模继续上行至上上点，气缸通过顶出装置28将工件推出，然后由手工取出工件，结束一个工作循环。己切开的环形废料待累积儿片后一起取出。

43翻边切槽模结构与工作过程

图9所示为翻边切槽模结构。上、下模采用4 根导柱11导向。此工序为先翻边后切槽，在模具的上模设置有卸料装置，采用弹簧3为卸料板8提供卸料力。冲裁后将工件从弯曲凹模2、9和冲槽凸模 7上卸下。在下模两侧各设置一块顶料板巧，采用弹簧16为顶料板巧提供卸料力，将翻边和切槽后的工件从凸凹模17中顶出。弯曲凹模2、9和冲槽凸模7分别装在凸模固定板6上，在下模两侧各设一个挡块22，为弯曲凹模2、9提供抵消翻边时产生的侧向分力。采用定位柱20对工件进行粗定位，定位销12通过工件上一工序己冲的孔进行精定位。冲槽凸模7采用Cri2MOV钢制造，凸凹模17和弯曲

16巧14 13 图9 弯曲冲槽模结构

1.上模板2．弯間凹模3，弹簧4．卸料螺钉 5，垫板6．凸模固定板7．凸模&卸料板9．弯曲凹模 限位柱I l.导柱12．定位销13．限位钉 且限位柱巧，顶料板16，弹簧17．凸凹模1 &下模板

19，垫块20．定位柱21.底板22．挡块

32

凹模2、9都采用7CrSiMnMOV钢制造，试模后刃口采用火焰淬火到一定硬度，这样便于加工和模具维修调整。将弯曲凸模两侧加工成5。的斜面，以抵消工件弯曲后的回弹[4]。在下模板18下方设置6块垫块 19，使得切槽废料能够落到底板21上，便于废料的收集。由于工件翻边时卸料螺钉4的移动距离比较大，在上模板1和凸模固定板6之间加装了一块垫

模具工作过程为：上模上行，上、下模打开，顶料板巧停留在限位钉13限定的位置，在凸凹模17 上套入己经冲孔切边的工序件。上模下行，当卸料板8碰到并压住工件时，卸料板8开始上移并逐渐压缩弹簧3。当弯曲凹模2、9碰到冲压件时，两侧翻边弯曲开始。当弯曲凹模2、9分别碰到左右两侧的限位柱14时，顶料板巧开始下移并逐渐压缩弹簧 16。上模继续下行，翻边弯曲逐渐完成，冲槽凸模7 碰到工件时冲裁开始。当上模导套碰到下模限位柱10时，上模和顶料板巧停止下行，冲槽与翻边弯曲结束，冲槽废料掉落到底板21上。上模上行，卸料板8在弹簧3的作用下将工件从冲槽凸模7和弯曲凹模2、9上卸下，工件留在凸凹模17上，随着上

（上接第27页）

4结束语

（I )TRlP5兜板料的传统FLD不能够指导对应的渐进成形过程。

（2） 基于沟槽法获取板料渐进成形极限图不仅适合于普通板料，对'皿IP5板料同样适用，且获取的TRIP590板料渐进成形极限线性方程为 82=一0·525 481+0·989 1。

（3） 相比传统的成形方式，TRIP5兕板料在渐进成形中表现出更好的成形性能。

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[5]DUFLOU J R,CALLEBAUT B.lmproved SPIF汗Or· 模上行顶料板巧在弹簧16的作用下跟着上行，当顶料板巧碰到工件的两翻边处时，将工件从凸凹模 17上顶出到限定的位置。上模继续上行至上止卢 手工取出工件，结束一个工作循环。

5结束语通过对保护板的冲压成形工艺分析，制定了适合该零件生产要求的冲压工艺方案，采用3副模具进行冲压生产，提高了生产效率，并且保证了零件的质量要求。经生产验证，该保护板的冲压成形工艺是有效而可行的，对其他类似零件的生产具有一定的参考作用。

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