冷彎型材沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

楊太德

(連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 連云港222006)

近年來，由于節(jié)能減排的需要，輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越多的受到人們的重視。金屬板帶材經(jīng)常溫下塑性彎曲變形而制成的冷彎型材因具有重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在建筑、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、輕工等部門中。常見的截面形式有C 形、U 形、L 形等，如圖1所示。

由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要，有時(shí)必須將型材進(jìn)行一定的沖壓加工，例如沖孔、沖槽、沖缺口以及二次成形等。型材的沖壓不等同于板料的沖壓，它對沖壓方向、沖壓順序都有限制，模具結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜一些［1］。

1 凹字型冷彎型材沖壓成形工藝

如圖2 所示為批量生產(chǎn)的某產(chǎn)品上使用的型材。根據(jù)其技術(shù)要求，需要將型材的一端進(jìn)行沖壓加工，沖壓后的型材如圖3a 所示，變形長度為100～120 mm，截面的尺寸要求如圖3b 所示。該型材沖壓后需要保證槽寬尺寸不變，截面的高度尺寸不減小，型材截面的寬度尺寸由塑性變形性質(zhì)決定，參考尺寸為85.2 mm。

采用如圖4a 所示的單動下沖壓方式，模具結(jié)構(gòu)如圖4b 所示。該模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但沖壓后型材截面高度下降明顯，產(chǎn)品尺寸不符合要求。該類冷彎型材采用單動下沖壓方式，板料的相對滑移方向如圖4a 所示。

為了控制板料的相對滑移方向，保證產(chǎn)品尺寸，該類冷彎型材可以考慮采用單動斜沖壓方式，如圖5 所示。實(shí)現(xiàn)冷彎型材的單動斜沖壓，壓力機(jī)仍可以采用通用機(jī)械壓力機(jī)，但模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，需要采用斜滑塊機(jī)構(gòu)。

對于該類冷彎型材的沖壓成形，最佳沖壓方案是單動推擠復(fù)合沖壓方式，如圖6a 所示。該沖壓方案對壓力機(jī)沒有特殊要求，通過采用擺動凹?？梢詫?shí)現(xiàn)冷彎型材的復(fù)合沖壓，模具結(jié)構(gòu)簡單，板料的相對滑移方向?qū)ΡＷC型材截面高度尺寸有利［2］。

2 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

冷彎型材推擠式?jīng)_壓模具結(jié)構(gòu)如圖6b 所示［3－6］。該模具能夠?qū)崿F(xiàn)型材的精確定位、推擠成形以及對成形后的型材鐓壓校形，實(shí)現(xiàn)了該類型材的高效可靠沖壓。

推擠式模具結(jié)構(gòu)工作過程如下:

上模開啟后，定位板17 在彈簧4 的作用下復(fù)位，限位導(dǎo)柱16 控制定位板的復(fù)位行程;同時(shí)擺動凹模3也在彈簧2 的作用下回轉(zhuǎn)復(fù)位，擺動凹模3 的回轉(zhuǎn)角度是通過墊板5 來保證的。將型材扣在定位板17 上，前后方向由擋板13 定位。上模下行，首先由上模壓板14 和定位板17 將型材夾緊，以防止在成形過程中型材上表面隆起;隨著上模下行行程的增加，型材與擺動凹模3 接觸，迫使擺動凹模3 向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對型材側(cè)面加壓推擠;在上模下行行程終了階段，擺動凹模3恰好與墊板5 接觸，如圖6bA－A所示;由上模壓板14和擺動凹模3 實(shí)現(xiàn)對型材的鐓壓，確保成形后零件獲得穩(wěn)定的形狀。

3 注意事項(xiàng)

該模具在設(shè)計(jì)過程中區(qū)別于一般的沖壓模主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面，一是為了實(shí)現(xiàn)推擠作用設(shè)置了擺動凹模，其回轉(zhuǎn)角度為25°，開模后應(yīng)不妨礙型材在模具上安放與定位，上模下行到下止點(diǎn)時(shí)能對型材進(jìn)行鐓壓校形。二是擺動凹模的軸的設(shè)計(jì)，考慮到軸與擺動凹模之間的相對轉(zhuǎn)動，因此兩者之間采用H7/f6 的間隙配合;軸與擺動支架之間需要相對固定，又考慮到加工與安裝方便，因此軸與左端的擺動支架采用H7/p6 的過盈配合，與右端的擺動支架采用P7/f6 的過渡配合;軸的頭部加工M12 的螺紋，以便于采用螺母緊固;軸采用45 鋼材料，為了提高其強(qiáng)度和壽命，需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖7 所示。

4 結(jié)語

該模具結(jié)構(gòu)有效控制了型材沖壓時(shí)的材料流動方向，實(shí)現(xiàn)了型材的定位、成形、校形，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。模具結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，操作安全方便，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，對同類零件的沖壓模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

［1］徐交，李落星，李光耀，等.型材彎曲工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］. 塑性工程學(xué)報(bào)，2008(3):61 －70.

［2］崔書俊. 小型沖壓件工藝設(shè)計(jì)及模擬仿真［D］. 長春:吉林大學(xué)，2011.

［3］王新華，袁聯(lián)富.沖模結(jié)構(gòu)圖冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［4］楊太德.鎮(zhèn)流器罩沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［J］. 制造技術(shù)與機(jī)床，2009(7):20 －23.

［5］王孝培.沖壓手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［6］楊太德.多孔盤沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［J］. 鍛壓技術(shù)，2011(5):104－107.