橢圓環成形沖模設計要點

【摘 要】模具工業的發展水平標志著一個國家工業水平及產品開發能力。本文就模具設計需要注意的要點做分析。

【關鍵詞】模具設計；技術要點

一、零件工藝分析

圖1所示為某五金飾品上的橢圓環零件，零件材料黃銅H62，外形尺寸為75mm€？5mm的橢圓，帶有65€翱冢慵孛娉嘰縹？mm€？.5mm的橢圓。零件的工藝方案為下料-彎曲成形-電鍍，為一典型的冷沖彎曲成形件。零件本身的結構并不復雜，但由于零件制成橢圓形，而原材料的截面也為橢圓形，因此如何控制成形、回彈以及合理脫模是橢圓類型零件的工藝難點、模具設計的關鍵。本文介紹了典型的橢圓環冷沖彎曲成形件的模具設計實例，對沖壓的工藝性以及模具結構的要點進行了分析。

根據產品的結構要求及方便成形，選取零件材料截面為7mm€？.5mm橢圓形的黃銅型材。為達到兩端的圓形，因此下料工序分兩步。橢圓環展開尺寸為178.6mm，下料時先下185mm 左右，再修整兩端圓角后到所需長度，下料得到的條料就可用于下一步的沖壓成形。第一，考慮彎曲成形方案。橢圓環在成形時，是使毛坯條料中間受力時兩端向上內收，在凹凸模作用下，形成了半凹封閉的橢圓形，即先成形下半部，再成形上半部分。橢圓環成形后，因為工件的半封閉結構使得彎曲后工件包在成形凸模上。成形凸模在上模，工件會隨著上模的上移，脫離凹模上移。第二，彎曲成形要在設計時要充分考慮回彈的量，準確計算彎曲凸模及凹模的尺寸，并利用材料的回彈產生與彎曲凸模的脫模間隙，方便脫模。第三，彎曲成形需考慮毛坯材料的定位、送料方式，以及彎曲過程中毛坯防止滑動與偏移。本套成形模具采用條料手工送料的方案，成形前條料要較直；利用定位銷作為條料的位置定位，利用凹模及凹模模座上的橢圓凹槽作為條料的方向定位，防止滑動與偏移，保證了定位精度。

二、模具設計

為保證成形，經過仔細考慮設計制造了一套成形模具，零件結構雖然簡單，但模具結構巧妙、實用經生產使用，效果良好。該套模具的結構特點有以下三點：第一，凹模為活動式，并且分為三部分，即雙側轉動凹模與中間凹模。工作時，條料放在凹模模座、雙側轉動凹模與中間凹模上的橢圓凹槽中，凸模下行時，中間凹模先與凸模配合，夾持型材并將型材彎曲下行，中間凹模上的橢圓凹槽可將型材定位避免型材滑動與偏移；雙側轉動凹模可在中間凹模下行的同時從兩側向內轉動彎曲型材，支撐中間凹模，并確定中間凹模下行頂點位置。中間凹模下行到位的同時，也是雙側轉動凹模轉動到位的時間，三部分凹模形成完整的橢圓形態。在中間凹模上行時，雙側轉動凹模的打開，保證了分模的順利進行。第二，凸模采用懸臂結構，可以有效解決彎曲成形中與凹模的配合，以及方便面彎曲后型材的取出。經驗算，結構強度足夠。第三，兩塊側板的作用，一是在保證兩塊側板間距時，可以控制雙側轉動凹模在轉動時保持在鉛垂方向運動；二是安裝、定位雙側轉動凹模的轉動軸。

三、模具主要零件設計及要求

（1）轉動凹模設計及要求。轉動凹模結構如圖2所示。凹模材料采用Cr12，淬火硬度50～55HRC。凹模的7.2€？.5的半橢圓槽和81€？1的半橢圓形狀、70€敖恰⑾嶂行奈恢玫瘸嘰綾冉現匾跋斕匠尚蔚淖既沸浴W笥伊嬌榘寄R黃鶼咔懈？1€？1的半橢圓形狀，7.2€？.5的半橢圓槽采用火花成形并拋光，與與凹模模座配合面（R25）處表面粗糙度要求0.8以下，在實際上工作時需加油潤滑。

（2）其他主要零件設計及要求。凹模模座材料采用40Cr，調質28～32HRC，與凹模配合表面淬火50～55HRC，并拋光以保證凹模活動靈活。凸模材料采用Cr12，淬火硬度50～55HRC。其成形部分的橢圓形狀采用線切割獲得，為防止成形中或裝配中位置錯誤，定位部分要加工出定位面。安裝時與凸模模座配鉆定位銷，一是為了定位；二是為了防止凸模受力旋轉。中間凹模與頂桿13之間先定位焊接后，再加工橢圓凹槽。

四、注意要點

（1）為防止回彈引起的變形，成形中要適當過成形。同時設計時也要考慮利用回彈使零件可以順利地從凸模上取下。（2）側板與凹模模座的間隙選擇要合理。兩轉動凹模在凹模模座里轉動要平穩且在豎直平面內，否則會造成橢圓環扭曲。（3）彈簧9及復位彈簧13的選取和彈力調節要通過實驗來較準，防止彈簧強度不夠造成彎曲成形時凹凸模互相干涉。（4）若適當改動模具，如在凹模模座、雙側轉動凹模與中間凹模上加工兩條橢圓凹槽，可同時彎曲成形兩個零件，提高生產效率。

參考文獻

[1]馬忠臣，李強，楊秀琳.現代模具工業發展述評田[J].機械工程師.2006

[2]梁慶.模具制造工藝要點[M].化學工業出版社，2010