支架冲压工艺与模具设计

　1 引言

图1所示支架是某产品上的一个结构零件。材料采用厚度为2 mm的1Cr18Ni9Ti板材，是一种集冲裁、弯曲、翻边、胀形等多种冲压工艺的较复杂的冲压件，零件展开后如图2所示。支架零件要求表面平整，断面不得有毛刺，表面不得有划痕，尺寸公差为IT14级，大批量生产。

2 支架冲压工艺方案

模具设计过程中，合理确定冲压工艺是关键。它影响到产品质量、生产效率、模具结构复杂程度等多个方面。根据支架零件结构、尺寸、公差以及技术要求，有如下几种冲压成形工艺方案:

方案一:采用单工序模冲压成形，①落料②弯曲③翻边④胀形⑤冲孔⑥冲槽⑦去毛刺;

方案二:采用级进模冲压成形，①冲孔、弯曲、翻边、胀形、落料②去毛刺;

方案三:采用复合模冲压成形，①冲孔、落料②弯曲、翻边、胀形③去毛刺。

通过比较，第一种方案生产效率太低，没有充分发挥冲压加工效率高的特点，对于零件的大批量生产不宜采用;第二种方案模具结构复杂，仅靠模具和普通设备是很难实现的，生产成本相对偏高;第三种方案模具结构简单，制造容易，也能较好地保证工件质量和精度。

3 模具结构及工作过程

3.1 冲裁复合模

模具结构如图3所示，采用的是倒装式复合模结构。主要由刚性推件装置、弹性卸料装置、定位零件、冲孔凸模、落料凹模、凸凹模、固定板及垫板组成，模架选用滑动平稳、导向准确可靠的中问导柱模架。

[$page]　　模具工作过程如下:将待冲条料沿导料销24送进至挡料销20，上模下行，通过冲孔凸模5, 11,12，凸凹模17,落料凹模16，压力机完成2个Φ8.5 mm孔、5个Φ7 mm孔及2个长为45 mm宽度为8. 5 mm的弧形孔的冲裁，同时完成支架的落料冲裁。冲孔废料采用推出方式卸料，借助压力机的冲裁动作完成。搭边废料采用的是弹性卸料方式，上模下行完成冲裁的同时，卸料板25推动橡皮18产生压缩变形，卸料板25相对凸凹模17产生向下的相对位移。当上模上行时，橡皮18回弹，使卸料板25相对凸凹模17产生向上的相对位移，带动扣在凸凹模17上的搭边废料向上移动，使搭边废料脱离凸凹模17完成卸料。存留在凹模16中的冲压件，借助压力机的回程动作，由刚性推件装置的打杆8,打板9、推杆10,推件板26完成卸料。至此，一个冲压过程完成，将待冲条料继续沿导料销24送进至挡料销20，进行下一个冲压过程。

3. 2弯曲、翻边、胀形复合模

模具结构如图4所示，主要由凸模、凹模、弹性顶件装置及模架组成。模具工作过程如下:将落料件平放在凹模面上，通过落料件上2个Φ7 nnm孔与定位销15配合，保证落料件相对凸模13,凹模3的位置精度。为了防止出现过定位，其中的一个定位销可以设计为削边销。上模下行，凸模13与凹模3对落料件施加压力，使其三面产生弯曲和一面产生翻边。在接近压力机滑块下止点时.凸模13与顶板11使零件底部完成胀形，同时使零件整形获得稳定形状的支架零件。最后由卸料螺钉7推动顶板11，使零件从凹模3中顶出，完成一次复合成形。

4注意事项

(1)冲孔落料复合模设计过程中，由于零件结构不对称，因此要精确计算冲裁件的压力中心，保证压力中心最终与滑块的中心线重合。通常的做法是先求出凹模的有效面积，然后根据压力中心修正凹模的有效面积.使凹模的几何中心与压力中心重合，并最终保证压力中心与滑块的中心线重合。复合模的刚性推件装置设计过程中，要防止推件板从凹模内脱出，可以采用凸缘式结构。但由于落料凹模型孔属于非圆截面，因此凸缘式推件板如果采用整体式结构，则工艺性较差，为便于线切割加工或成形磨削加工，故采用凸缘与推件板用沉头螺钉连接的分体式结构。推件板工作时，应避免卡死，因此推件板外形按凹模配作成H8/h7的小间隙配合，而内形按凸模配作成Hll/hll的大间隙配合，另外还要保证刚性推件装置有足够的上行空间。为便于线切割加工，落料凸模采用直通式结构，通过螺钉和销钉连接到下模座上。由于采用了刚性推件装置，因此落料凹模型孔可设计成直刃壁结构，以便于线切割加工。冲孔凸模与固定板之间采用H7/m6的过渡配合，以保证凸模的精确定位。

(2)弯曲、翻边、胀形复合成形模设计过程中，解决好零件定位间题是关键，借助前道工序所冲的Φ7mm的孔，利用"一面两孔"可实现理想定位，保证零件的精确位置。凸模与凹模在通过线切割方法制造时要保证模具间隙为(0. 95~l) t，以控制零件的回弹。零件在翻边过程中，产生不均匀变形，但由于翻边线的曲率半径较大，可不考虑对毛坯形状的修正，按部分圆孔翻边确定毛坯形状，以便使工艺日算和模具制造得以简化。