支架沖壓工藝與模具設(shè)計

1 引言
    圖1所示支架是某產(chǎn)品上的一個結(jié)構(gòu)零件。材料采用厚度為2 mm的1Cr18Ni9Ti板材，是一種集沖裁、彎曲、翻邊、脹形等多種沖壓工藝的較復(fù)雜的沖壓件，零件展開后如圖2所示。支架零件要求表面平整，斷面不得有毛刺，表面不得有劃痕，尺寸公差為IT14級，大批量生產(chǎn)。

2 支架沖壓工藝方案
    模具設(shè)計過程中，合理確定沖壓工藝是關(guān)鍵。它影響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等多個方面。根據(jù)支架零件結(jié)構(gòu)、尺寸、公差以及技術(shù)要求，有如下幾種沖壓成形工藝方案:
方案一:采用單工序模沖壓成形，①落料②彎曲③翻邊④脹形⑤沖孔⑥沖槽⑦去毛刺;
方案二:采用級進模沖壓成形，①沖孔、彎曲、翻邊、脹形、落料②去毛刺;
方案三:采用復(fù)合模沖壓成形，①沖孔、落料②彎曲、翻邊、脹形③去毛刺。
    通過比較，第一種方案生產(chǎn)效率太低，沒有充分發(fā)揮沖壓加工效率高的特點，對于零件的大批量生產(chǎn)不宜采用;第二種方案模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅靠模具和普通設(shè)備是很難實現(xiàn)的，生產(chǎn)成本相對偏高;第三種方案模具結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，也能較好地保證工件質(zhì)量和精度。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程
3.1 沖裁復(fù)合模
    模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用的是倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)。主要由剛性推件裝置、彈性卸料裝置、定位零件、沖孔凸模、落料凹模、凸凹模、固定板及墊板組成，模架選用滑動平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠的中問導(dǎo)柱模架。

    模具工作過程如下:將待沖條料沿導(dǎo)料銷24送進至擋料銷20，上模下行，通過沖孔凸模5, 11,12，凸凹模17,落料凹模16，壓力機完成2個Φ8.5 mm孔、5個Φ7 mm孔及2個長為45 mm寬度為8. 5 mm的弧形孔的沖裁，同時完成支架的落料沖裁。沖孔廢料采用推出方式卸料，借助壓力機的沖裁動作完成。搭邊廢料采用的是彈性卸料方式，上模下行完成沖裁的同時，卸料板25推動橡皮18產(chǎn)生壓縮變形，卸料板25相對凸凹模17產(chǎn)生向下的相對位移。當(dāng)上模上行時，橡皮18回彈，使卸料板25相對凸凹模17產(chǎn)生向上的相對位移，帶動扣在凸凹模17上的搭邊廢料向上移動，使搭邊廢料脫離凸凹模17完成卸料。存留在凹模16中的沖壓件，借助壓力機的回程動作，由剛性推件裝置的打桿8,打板9、推桿10,推件板26完成卸料。至此，一個沖壓過程完成，將待沖條料繼續(xù)沿導(dǎo)料銷24送進至擋料銷20，進行下一個沖壓過程。
3. 2彎曲、翻邊、脹形復(fù)合模
    模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由凸模、凹模、彈性頂件裝置及模架組成。模具工作過程如下:將落料件平放在凹模面上，通過落料件上2個Φ7 nnm孔與定位銷15配合，保證落料件相對凸模13,凹模3的位置精度。為了防止出現(xiàn)過定位，其中的一個定位銷可以設(shè)計為削邊銷。上模下行，凸模13與凹模3對落料件施加壓力，使其三面產(chǎn)生彎曲和一面產(chǎn)生翻邊。在接近壓力機滑塊下止點時.凸模13與頂板11使零件底部完成脹形，同時使零件整形獲得穩(wěn)定形狀的支架零件。最后由卸料螺釘7推動頂板11，使零件從凹模3中頂出，完成一次復(fù)合成形。
4注意事項
    (1)沖孔落料復(fù)合模設(shè)計過程中，由于零件結(jié)構(gòu)不對稱，因此要精確計算沖裁件的壓力中心，保證壓力中心最終與滑塊的中心線重合。通常的做法是先求出凹模的有效面積，然后根據(jù)壓力中心修正凹模的有效面積.使凹模的幾何中心與壓力中心重合，并最終保證壓力中心與滑塊的中心線重合。復(fù)合模的剛性推件裝置設(shè)計過程中，要防止推件板從凹模內(nèi)脫出，可以采用凸緣式結(jié)構(gòu)。但由于落料凹模型孔屬于非圓截面，因此凸緣式推件板如果采用整體式結(jié)構(gòu)，則工藝性較差，為便于線切割加工或成形磨削加工，故采用凸緣與推件板用沉頭螺釘連接的分體式結(jié)構(gòu)。推件板工作時，應(yīng)避免卡死，因此推件板外形按凹模配作成H8/h7的小間隙配合，而內(nèi)形按凸模配作成Hll/hll的大間隙配合，另外還要保證剛性推件裝置有足夠的上行空間。為便于線切割加工，落料凸模采用直通式結(jié)構(gòu)，通過螺釘和銷釘連接到下模座上。由于采用了剛性推件裝置，因此落料凹模型孔可設(shè)計成直刃壁結(jié)構(gòu)，以便于線切割加工。沖孔凸模與固定板之間采用H7/m6的過渡配合，以保證凸模的精確定位。
    (2)彎曲、翻邊、脹形復(fù)合成形模設(shè)計過程中，解決好零件定位間題是關(guān)鍵，借助前道工序所沖的Φ7mm的孔，利用"一面兩孔"可實現(xiàn)理想定位，保證零件的精確位置。凸模與凹模在通過線切割方法制造時要保證模具間隙為(0. 95~l) t，以控制零件的回彈。零件在翻邊過程中，產(chǎn)生不均勻變形，但由于翻邊線的曲率半徑較大，可不考慮對毛坯形狀的修正，按部分圓孔翻邊確定毛坯形狀，以便使工藝日算和模具制造得以簡化。

    支架采用復(fù)合模沖壓成形，生產(chǎn)效率高，操作安全方便，具有良好的經(jīng)濟效益，對同類零件的沖壓模具設(shè)計具有一定的參考價值。