保护板冲压工艺与模具设计(一)

保护板冲压工艺与模具设计(一)

Dec 29, 2021

刘昌棋

(福建工程学院,福建福州350108)

摘要:根据保护板的结构特点和生产要求,分析了保护板的冲压成形工艺,制定了适合保护板生产要求的冲压工艺方案,叙述了拉深模、冲孔切边模、翻边切槽模3副模具的结构与工作过程。

经生产验证,该保护板成形工艺方案是有效而可靠的,对类似零件的生产具有一定的参考作用。

关键词:保护板;冲压工艺;模具

1零件结构分析

某扫雪机保护板的模型如图1所示。保护板外形为不对称异形件,在基准平面上有部分上凸和下凹,这给零件冲压成形带来困难。

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保护板材质为铝合金板,料厚2·5 mm,外形尺寸为530·4 mm × 278·6 mm×37·6 mm,零件结构特点为:

(1)零件为不对称异形件,在基准平面上有部分上凸和下凹,前端最高处由平面凸起13 · Imm,中下部凹槽处下凹深度为6mm。

(2) 零件左右翻边高度为24mm,内圆角为灭4 mm,且在两翻边上各有6个直径·2 mm的安装孔。

(3) 在零件端面的周边分布有22个直径5 ·2 mm的小孔和2个直径3mm的孔,在零件中部下凹处有一个较大的异形通孔切槽,在切槽边上分布有5个直径mm的孔,孔与切槽边缘的最小距离为2.9 mmo

将保护板的上凸和下凹部分分成2道工序成形,不但生产效率低,而且零件的翘曲变形量很大,零件平面度达不到设计要求。

将零件上凸和下凹一次拉深成形,能大大提高生产效率

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2零件成形工艺分析

由图1和图2可见,保护板前端最高处凸出基准面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。

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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。

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、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。

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4模具结构设计与工作过程 4,1拉深模结构与工作过程为了使零件能够一次拉深成形,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压住板料,由于上压料板上方的氮气弹簧初始载荷大于下压料板下方的强力弹簧预压力,下压料板3开始压缩强力弹簧向下运动

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。

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