温州冲压加工弯曲零件如何设计

导读
分析了U形弯曲件冲压工艺，介绍了零件排样方案及模具整体结构特点，采用快拆式冲圆孔凸模结构和弯曲凸模结构，大大缩短了模具维修时间。实践证明，模具结构合理、可靠，较好地保证了零件质量，对U形弯曲件级进模设计具有一定参考价值。


1 引言
图1所示U形弯曲件是某汽车上的连接零件，材料为10F 钢，料厚3.0 mm，年生产量为50 多万件。原采用3副单工序模实现零件冲压成形，其中工序1为冲孔及冲切R12.5 mm缺口，工序2为45°弯曲，工序3为90°弯曲，模具数量多，冲床利用率低，且手工放置半成品存在误差，常导致R12.5 mm缺口处的弯曲达不到90°而影响零件质量，同时提高了人工成本、机床投资成本及零件废品率。现将单工序模生产改成级进模生产，以保证零件质量，确保生产的安全性，降低工人的劳动强度和生产成本。

图1  U型弯曲件



2 冲压工艺分析


图2  零件展开图
为提高材料利用率，板料规格选为卷料。零件成形难点为：①90°±0.5°弯曲要求较高；②R12.5mm缺口容易受后序弯曲成形的影响而产生变形。
现制定如下解决方案：
（1）按常规设计，U形件的90°弯曲可一次性完成，但该零件板料较厚，可先进行预弯45°，再进行90°弯曲，弯曲工序如图3所示。
（2）零件R12.5mm缺口的圆弧顶点距弯曲线较近，可在零件45°弯曲之前设置1道压线工序，使零件弯曲成形时弯曲线刚好经过压线位置，以顺利完成零件弯曲，从而避免R12.5mm缺口的变形。


（a）弯曲前

（b）45°弯曲

（c）90°弯曲
图3 弯曲工序



3 排样设计
设计级进模时，首先要设计零件排样图。排样图是设计级进模的重要依据，其设计的好坏直接影响到模具设计的成败，因此设计排样图时应对多个方案进行比较、归纳，综合得出最佳方案。
经分析，该模具采用中间载体来连接各工位之间的冲裁、弯曲及切断等工作，其兼有单侧载体和双侧载体的优点，材料利用率高。零件排样如图4所示，工位安排为：①压线；②冲孔及冲切R12.5mm缺口；③45°弯曲；④90°弯曲；⑤切断。

图 4  零件排样



4 模具结构设计
4.1 模具结构特点
U形弯曲件级进模整体结构如图5所示，模具结构特点为：
（1）采用滚动式自动送料机构。
（2）采用切断凸模将已成形好的工件从板料上切断，分离后的工件在自重作用下沿切断凹模挡块的斜坡滑落。
（3）采用弹压卸料装置，并用弹簧柱将弹簧顶杆顶在卸料板上，使卸料板在工件冲裁前将板料压平，防止工件在冲裁及弯曲时产生翘曲。
4.2 模具关键零件设计
（1）冲圆孔凸模设计。为方便冲圆孔凸模的更换或维修，可采用图6所示快拆式冲圆孔凸模结构，其拆装过程为：当安装冲圆孔凸模10时，先将其固定在快拆凸模固定块3上，再把快拆凸模固定块3固定在固定板9上，用圆柱销2及快拆凸模固定块3的外形对冲圆孔凸模10进行定位，再拧紧螺钉8即可；当更换或维修冲圆孔凸模时，先依次卸下螺钉7、圆柱销5和快拆卸料板镶件6，再卸下螺钉8和圆柱销2，最后取出凸模组件即可。在生产中无需把整副模具从压力机上卸下，可在15min内快速取出冲圆孔凸模10，大大缩短维修时间。
（2）弯曲凸模结构设计。为方便弯曲凸模的更换或维修，在弯曲凸模上设置螺钉固定结构（见图5A-A、B-B），即在上模座的对应位置钻螺孔，将凸模固定螺钉穿过上模座并拧入凸模中。当更换或维修弯曲凸模时，把凸模固定螺钉拧掉并用圆柱销将弯曲凸模顶出即可，更换速度快，且不影响上模板的装配精度，能保证模具重复装配精度，延长模具使用寿命。

图6  快拆式冲圆孔凸模结构



▲
1.固定板垫板2.圆柱销3.快拆凸模固定块
4.卸料板垫板5.圆柱销6.快拆卸料板镶件
7.螺钉8.螺钉9.固定板10.冲圆孔凸模

图5  连续模模具结构


▲
1.上模板2.上垫块3.卸料板4.固定板垫板5.上模座6.卸料螺钉7.冲异形孔凸模8.冲圆孔凸模9.快拆凸模固定块10.固定板11.卸料板垫板12.冲圆孔凸模13.快拆凸模固定块14.圆柱销15.快拆卸料板镶件16.小导柱17.冲腰形孔凸模18.弹簧柱19.小导柱20.小导套21.卸料螺钉22.弹簧23.弹簧顶杆24.导正销25.固定板垫板26.切断凸模27.弹簧28.工件29.切断凹模挡块30.切断凹模31.下垫块32.螺钉33.下模板34.下垫板35.小导套36.凹模板37.内限位柱38.压线凸模39.承料板垫板40.承料板41.导料板42.板料43.下模座44.凸模挡块45.推件块46.上限位柱47.45°弯曲凸模48.凸模挡块49.垫板50.凸模挡块51.45°弯曲凸模52.凸模挡块53.下限位柱54.45°弯曲凹模55.卸料块56.导柱57.凸模挡块58. 90°弯曲凸模59.凸模挡块60.固定板61.垫板62.导套63.90°弯曲凸模64.推件块65.凸模挡块66.脱料块67.90°弯曲凹模
5 结束语

U形弯曲件级进模采用快拆式冲圆孔凸模结构和弯曲凸模结构，大大缩短了模具维修时间。模具现已顺利投入生产，实践证明，该模具既能够获得较高的零件质量和生产效率，又能减少设备投资，提高经济效益，得到了客户好评。

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