某產品結構件沖孔折彎模具設計與分析

劉晶晶

（山西大眾電子信息產業集團有限公司工模具分公司， 山西 太原 030024）

引言

隨著國民經濟的高速發展，對模具工業提出了越來越高的要求。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切追求，模具設計人員必須具備以提高生產力為主的觀念，綜合需要考慮的各種不同因素，應對當今市場的激烈競爭。年初，公司接到某大型企業派來的一項任務，即有兩項零件，形狀相同，部分尺寸一致?？蛻粢笤O計一套能夠同時滿足兩項零件生產的模具，以達到降低生產成本、人工成本及庫存成本的目的。本套模具的設計難點在于，一項零件的完成在模具中就需要沖孔、落料、折彎三道工序，這本就相對有些難度，現客戶要求兩項零件均可在該套模具中完成沖孔、落料、折彎三道工序，這就給模具的結構設計提出了挑戰。對此，本人作為分公司技術人員全程設計并參與了該套模具的制造過程，經過一系列的裝配、調試，最終該套模具獲得了客戶的認可。

1 設計背景

目前同系列零件模具制造通常是分別按零件設計模具、各零件相互獨立制造模具。同系列零件是指零件上的某些特征如沖孔的大小、位置相同，只有一兩個尺寸不同的零件。現有技術一個零件一套模具，開模費用高，制造周期長，產品的成本花費在模具上的比例高。若設計相似零件共用一套模具，通過模具內結構切換實現相似零件的生產，將大大降低產品生產成本，提高生產效率。

2 結構設計

2.1 模具的結構設計背景

該系列一項零件的成型就需要落料沖孔及折彎三道工序，若使用單工序模，即在一次沖壓行程中只能完成一個沖壓工序，還需要人工或者機械手把產品從模具中取出，放到下一道工序的模具中完成另一個工序，直到最后一個工序完成，產品才能完成，這樣生產起來費時費力，需要花費較多的人工和時間成本，產品報廢率高。若要為同系列兩項零件設計模具，只能針對單項或者某個角度進行加工。普通模具完成該系列產品則至少需要兩套落料沖孔折彎復合模具，制造成本高，加工周期長?，F計劃設計一級進模，即在沖壓的一次行程中，在不同的工位上可以同時完成兩道或者兩道以上的沖壓工序。該模具結構可在同一沖壓凸模或凹模上加工出兩種相似形狀不同尺寸的零件，生產效率高，可節省時間和人工成本，產品報廢率低?？蛇m應和滿足客戶多品種、小批量生產及產品開發的需要，節約模具材料，便于模具的保管，降低客戶生產成本及產品開發支出，提高客戶滿意度。

2.2 模具結構設計過程

通過對同系列兩種零件的對比分析，受力狀態的工藝計算并繪制零件尺寸展開圖，設計條料排樣圖及工位設計，最終確定模具結構，即利用一套模架內凸模與凹模讓位的形式實現兩種零件的成型，提出一套復合沖孔折彎的模具設計方案。

2.2.1 產品零件分析

首先對兩項零件的數據和資料進行分析，折彎件1 折彎前外形尺寸為135 mm×126 mm，折彎件2折彎前外形尺寸為185 mm×126 mm，兩項零件的寬度均為126 mm，厚度t 均為2.5 mm。折彎件1 與折彎件2 中均有6 個孔需加工，且兩項零件的6 孔尺寸均為Φ8 mm。另外折彎件1 與折彎件2 的折彎方向與折彎角度均一致。通過這些數據對多工位級進模中的受力狀態進行工藝計算。繪制出零件展開圖，零件圖如下頁圖1。

圖1 零件圖（單位：mm）

2.2.2 條料排樣設計及工位設計

在多工位級進模設計中，排樣圖的正確與否，直接影響到制件精度與能否順利進行沖壓生產，并關系到材料的利用率，條料排樣圖是設計多工位級進模的重要依據，可以確定零件各部分的加工順序、模具工位數及作業內容、模具步距等，也基本上可確定模具結構?？筛鶕ぜ募庸ぞ却_定條料的定位精度，條料的定位精度是確定凹模、固定板、卸料板等零件型孔位置精度的依據，故在第一工位沖導正工藝孔，在第二工位設置導正銷導正，用該導正銷矯正自動送料的步距誤差。參照零件圖樣尺寸，計算展開尺寸進行排樣。又因該級進模為沖裁彎曲級進模，先沖切孔和彎曲部分的外形余料，再彎曲，最后分離沖下零件。

排樣圖的具體設計方案如圖2 所示。

圖2 條料排樣及工位設計圖（單位：mm）

2.2.3 模具的結構設計及凸凹模選擇

多工位級進?？梢酝瓿啥嗟罌_壓工序，局部分離與聯合成形相結合，并且具有高精度的導向和準確的定距，可配備自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。因此考慮采用多工位級進模，配合沖床實現沖壓生產率的提高，降低成本。

由于級進模的高精度、高效率、高壽命的使用要求，對凹模的材料選擇、熱處理要求、制造、裝配有更高的要求。故凹模材料選擇更加耐磨、強度更高的材料。級進模內有多種沖壓成形性質的凹模，為便于模具的加工和維護，也為了提高各工位的位置精度，常采用分段拼合凹模結構。按照不同的成形工藝性質將凹模分成幾段，在將各段凹模的結合面研合后，組合在一起并固定[1-3]。

該級進模的彎曲凸模采用翻轉凸模，與上模部分的翻轉壓頭共同完成零件的彎曲部分，并依靠橡膠進行回彈。該翻轉凸模及其固定部分可移動，故均可滿足上述兩項零件的彎曲要求。

模具結構的部分裝配圖如圖3 所示。

圖3 部分裝配圖

3 結構應用前景

該級進模由多個工位組成，在一副模具內可以完成沖裁、彎曲成型等多種多道工序，生產率高，操作安全，還可以減少沖床及場地面積，減少半成品運輸和倉庫占用，節約成本，提高生產力，提高市場競爭力，為公司創造更大的價值，為相似結構零件的成型提供新的思路和方向。