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摘要：主要介紹了支承座三工序復(fù)合沖壓模具的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要工作部件的設(shè)計(jì)技術(shù)和參數(shù)計(jì)算。使用新型三工序復(fù)合沖壓模具，可以在一個(gè)工步中完成支承座毛坯的落料、沖孔和彎曲成形，生產(chǎn)效率高，工藝質(zhì)量好。
關(guān)鍵詞：沖壓；復(fù)合模具；斜楔；彎曲

一、前言

圖1所示支承座是某新型設(shè)備上的重要板金沖壓件，使用材料是1Cr18Ni9Ti鋼板，材料厚度δ＝1.5mm。該零件的沖壓特點(diǎn)是：材料屈服強(qiáng)度高，外形尺寸大，毛坯在彎成U形件后，還需將兩個(gè)邊都向內(nèi)折彎，并沖出φ20的小孔。對(duì)于這種典型的U形件，在單件或小批量生產(chǎn)且技術(shù)要求不高時(shí)，可采用條料在折板機(jī)上成形，小孔在鉆床上制出；反之，則應(yīng)采用沖模成形。按照舊工藝，U形帶孔零件的沖壓工藝加工，一般都是采用落料、成形和沖孔3套模具，這種工藝方法生產(chǎn)效率低、工藝裝備多、經(jīng)濟(jì)效益差�，F(xiàn)采用三工序復(fù)合沖壓模具，可以高效優(yōu)質(zhì)地完成支承座的沖壓工作。

圖1支承座

二、模具結(jié)構(gòu)與工作原理

1.模具結(jié)構(gòu)

支承座三工序復(fù)合沖壓模具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，主要工作部件由固定斜楔7、凹模10、活動(dòng)斜楔12、成形凸模14和沖孔凸模15等組成，并采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架。

2.工作原理

支承座三工序復(fù)合沖壓模具的工作原理是［1、2］：當(dāng)模具處于上極限待工作位置時(shí)，將毛坯條料放置在落料凹模10和成形凸模14上，并通過(guò)側(cè)板8和定位銷(xiāo)17定位。模具工作時(shí)，上模隨壓床滑塊下行，首先，在彈簧2的作用下，壓料板16壓緊毛坯，固定斜楔7與凹模10共同完成毛坯的落料工序，沖孔凸模15完成�ⅵ�20小孔的沖制工序；隨著壓床滑塊的繼續(xù)下行，固定斜楔7對(duì)毛坯實(shí)施向下U形彎曲；同時(shí)，固定斜楔7推動(dòng)活動(dòng)斜楔12向模具中心移動(dòng)，使毛坯向里彎曲，完成工件的最終成形工序。最后，模具達(dá)下死點(diǎn)并隨滑塊開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，固定斜楔7和沖孔凸模15分別退出落料凹模10和成形凸模14，彈簧13回復(fù)推動(dòng)活動(dòng)斜楔12向模具兩側(cè)移動(dòng)。此時(shí)，即可將已成形的工件5從模具中取出，沖壓工作完成。

圖2支承座三工序復(fù)合沖壓模具
1.安裝板2.彈簧Ⅰ3.模柄4.拉桿5.工件6.上模座
7.固定斜楔8.側(cè)板9.導(dǎo)柱10.凹模11.下模座
12.活動(dòng)斜楔13.彈簧Ⅱ14.成形凸模15.沖孔凸模
16.壓料板17.定位銷(xiāo)

三、主要工作零件設(shè)計(jì)

1.沖孔凸模

沖孔凸模材料為Cr12MoV鋼，熱處理硬度58～62HRC。因沖孔直徑較大，故該凸模屬于細(xì)長(zhǎng)桿，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行承壓和失穩(wěn)彎曲強(qiáng)度校核。在結(jié)構(gòu)上，力求提高凸模的強(qiáng)度和剛度，可將凸模設(shè)計(jì)為階梯軸或加裝凸模護(hù)套。

2.成形凸模

成形凸模可用T10A鋼制造，熱處理硬度56～60HRC。成形凸模形狀較復(fù)雜，壁厚不均，故在熱處理時(shí)務(wù)必謹(jǐn)慎。在實(shí)際操作時(shí)可采用預(yù)冷淬火或內(nèi)孔填塞石棉繩來(lái)減輕工件的熱處理變形和開(kāi)裂傾向。

3.凹模

落料凹模可采用拼鑲式結(jié)構(gòu)，凹模磨損后，只需拆下鑲塊刃磨，再加裝適宜的墊片，即可保持凸、凹模間隙不變。凹模刃口處用T10A鋼，熱處理硬度56～60HRC，用螺釘和柱銷(xiāo)固定；本體用45鋼，熱處理硬度28～32HRC。這樣可以減少貴重材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.固定斜楔

固定斜楔是重要的工作零件，有雙重作用。在毛坯落料時(shí)充當(dāng)凸模；還可推動(dòng)活動(dòng)凹模向模具中心移動(dòng)，使工件完成最終成形。固定斜楔工作頻率高，受力較大，推薦使用T10A鋼制造，并淬硬至56～60HRC，使其能獲得較高的強(qiáng)度、耐磨性和韌性。

5.活動(dòng)斜楔

活動(dòng)斜楔采用45鋼，熱處理硬度43～48HRC，要求具有良好的耐磨性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

四、設(shè)計(jì)計(jì)算

1.沖裁力

P1＝K1τL1t(1)

式中P1——沖裁力，N
K1——系數(shù)，取1.3
τ——材料剪切強(qiáng)度，MPa
t——板厚，mm
L1——材料輪廓長(zhǎng)度，mm

將τ＝550Mpa、t＝1.5mm、L1＝302.8mm代入式(1)，可得到P1＝324753N。

2.彎曲力

支承座毛坯先彎成U型件后，再接著將兩個(gè)邊都向內(nèi)折彎時(shí)，所需彎曲力是相等的。對(duì)于U形接觸彎曲有：

P2＝K2Bt²σb/(R+t)(2)

式中P2——彎曲力，N
K2——系數(shù)，取0.9
σb——材料抗拉強(qiáng)度，MPa
B——彎曲件寬度，mm
R——凸模圓角半徑，mm
t——板厚，mm

將σb＝700MPa、B＝120mm、t＝1.5mm、R＝4mm，代入式(2)可得到P2＝30927N。

3.斜楔行程

固定斜楔行程主要根據(jù)與之配對(duì)活動(dòng)斜楔行程確定：

式中WT——固定斜楔行程，mm
WS——活動(dòng)斜楔行程，mm
β——固定斜楔角度，(°)
α——活動(dòng)斜楔角度，(°)

一般情況下，β值取標(biāo)準(zhǔn)值為40°，則α＝50°，可得到WT＝1.19WS。

4.毛坯尺寸

當(dāng)彎曲件的彎曲半徑較大時(shí)(r/t＞0.5)，彎曲件毛坯長(zhǎng)度可取等于中性層的長(zhǎng)度。對(duì)于圖1所示工件有：

L＝ΣL1+2π(r+kt)(4)

式中L——彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度，mm
k——系數(shù)，取0.45
ΣL1——工件平直部分長(zhǎng)度，mm
r——彎曲件內(nèi)半徑，mm
t——板厚，mm

將ΣL1＝316mm、r＝4mm、t＝1.5mm代入式(4)可得到L＝345mm。

上述有關(guān)計(jì)算結(jié)果，可作為支承座三工序復(fù)合沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工序安排及設(shè)備選型參考。

五、結(jié)束語(yǔ)

使用新型三工序復(fù)合沖壓模具，可以在一個(gè)工步中完成支承座毛坯的落料、沖孔、彎曲成形，生產(chǎn)率提高了6～8倍，減少了工藝裝備，零件沖壓工藝質(zhì)量也得到了顯著提高。對(duì)于典型的U形件彎曲成形具有重要借鑒作用。

參考文獻(xiàn)
［1］黃春峰.斜楔式槽鋼沖孔模.模具技術(shù)，1997(4)：44～47
［2］梁炳文.實(shí)用板金沖壓工藝圖集第1集.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：85～86
［3］張正修.沖模楔傳機(jī)械及其設(shè)計(jì).機(jī)械工人，1993(10)：25～28

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