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我单位承接了某工厂一小型冲压弯曲件如图1所示,该零件材料为1Cr18 Ni9 Ti不锈钢,中间形孔与两条0.8 mm宽的槽的作用是调节螺钉旋入M2螺孔后不会产生松动。
尺寸2.4 mm的U形弯角要求小于90°,M2螺孔中线至弯曲边缘距离为。如果采用单工序模生产,其工艺程序是:落料→冲孔→冲槽→整平→压弯→压筋→弯直角→弯U形共8道工序。该工艺不但工效低,而且难以保证质量,尤其是冲槽模具在冲不锈钢时凸模易折断。可用08F材料表面镀铬来代替,但该材料无弹性,调节螺钉旋M2螺孔后易松动。
 图1 零件图
通过分析,应从以下几个方面考虑:
①应减少工序数,尽量减少各工序间的积累误差。
②冲槽模具要着重考虑凸模的强度和稳定性。
③弯曲成形应改为一次成形,以保证零件的尺寸精度。
1.改进后的设计制造方案
鉴于上述情况,根据材料最小冲孔值及冲裁件最小孔边距的验算,决定把原来的8道工序改为3道成形工序:①采用落料冲孔复合模。②采用弯曲压筋冲槽复合模。③采用U形件横向弯曲模。
2.落料冲孔复合模
该模为倒装式复合模(见图2)。上模采用推杆卸料,冲孔废料由凸凹模具于下模板孔内漏下,工作原理与普通模具相同。在设计中因考虑凸模16、19的强度及稳定性,在结构上采取3点措施:①提高顶件器14与凹模15、凸模16的配合精度,选择H7/f6小间隙配合,使顶件器不但起顶件作用还起凸模护套和导向作用。②为达到加工精度,顶件器14台阶采用镶拼铆合结构,可用线切割加工。③凸模16采用高速钢方形刀片直接线切割加工而成,其固定方法如图3所示。
3.弯曲压筋冲槽复合模
(1)模具结构及工作过程该复合模(见图4)上模不同于一般的四柱弹压卸料形式,设计了以圆柱体导向的弹压卸料结构。导套卸料板15与弹簧垫14用圆柱销13联接,在上模垫板12上加工圆长孔,凸模固定板16用螺钉与上模垫板联接。凹模固定板3高于凹模2,既能固定下模,又起工件的定位作用。工作时上模下行,导套卸料板15在弹簧9的作用下压紧工件,弯曲压筋凸模4首先将工件弯曲压成90°角,滑块继续下行,凸模5接触工件开始冲槽,然后进行压筋。
 图2 落料冲孔复合模装配图
1.下模座板 2.卸料螺钉 3.橡胶 4.挡料 5.挡料销
6.模柄 7.打料杆 8.螺杆 9、20.销钉 10.上模座板
11.推杆 12.上模垫板 13.凸模固定板 14.顶件器 15.凹模
16.凸模 17.卸料板 18.凸凹模固定板 19.凸凹模 21.螺钉
 图3 凸模固定方法图
 图4 弯曲压筋冲槽复合模装配图
1.下模座板 2.凹模 3.凹模固定板 4.压筋凸模 5.冲孔凸模
6.调节螺钉 7.紧固螺母 8.弹簧顶板 9.卸料弹簧 10.模柄
11.上模座板 12.上模垫板 13.圆柱销 14.弹簧垫
15.导套卸料板 16.凸模固定板
(2)模具特点该模具有设计紧凑、制作简单、修模方便等优点。
可调弹力圆柱导销结构也适用于小型冲件的浮动上模。导套卸料板15与凸模固定板16,导套卸料板15与凸模5均采用H7/f6小间隙配合,目的是对凸模起保护和导向作用。为制作简单,导套与卸料板在车床上车出。
4.U形件横向弯曲模
(1)设计构思U形件一次要弯两个弯角,常采用的U形弯曲模适宜于坯料左右对称,否则工件在弯曲中易向长端滑移。而该件是头部U形弯曲,且弯角小于90°,尺寸精度较高。按产品形状最好是将面积大的一端夹紧在凸模与顶板之间,然后一次弯曲成形。
(2)模具结构及工作过程该模(见图5)上模采用浮动式,方形凸模12用弹簧6紧压固定圈11方孔内,并用顶杆螺栓8吊装在模柄内,保证上模的正确位置和上下移动。下模采用设有顶板的L形弯曲模,增加了活动压板3。上下模之间设有自动推件装置13,该装置随着滑块上下移动,而倾斜度始终保持不变。工作时将工件放入顶杆18槽内定位,压力机滑块下行,上模接触并压紧工件,上模继续下行,由于弹簧6弹力大于弹簧17弹力与弯曲变形力之和,迫使顶杆下压将工件初弯成L形,直到顶杆接触下模固定板后,滑块再继续下行而上模紧压工件不动,固定圈接触活动压板端部,使活动压板内摆动,直到使工件包在上模内成形,同时螺钉4接触顶杆螺栓8,迫使工件能平整地压实在方形凸模12内。
 图5 U形弯曲模装配图
1.凹模2.拉簧3.活动压板4.调节螺钉5.紧固螺母6、17.弹簧7.模柄8.顶杆螺栓9.弹簧垫10.上模板11.固定圈12.方形凸模13.自动推件器14.螺钉15.销钉16.下模板18.顶杆
滑块上行,活动压板在弹簧17的作用下复位。
而工件在快到上死点时由自动推件器13强行将包在凸模上的制件推出模外。
5.结语
通过把8道工序综合起来改成3道工序,经过批量生产证明工艺路线及模具结构合理,大大提高了生产效率及经济效益,确保了工件尺寸精度。
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