Z形弯曲狭小空间内孔翻边模设计

摘要:以“Z”形弯曲件为例，介绍了在其有限的狭小空间内如何进行工艺分析和模具结构的设计，并充分利用和鉴解目前现有的模具标准件，为模具设计提供有益的参考，尽可能使用模具标准件不失为一种模具设计的有效方法。
　　关键词:“Z”形弯曲；狭小空间；工艺分析；模具结构

　　图 1 所示为某公司委托我公司生产的一种冲压零件，零件材料为环保型，材质相当于SECC，料厚为1.0mm。零件要求周边切口去毛刺，并规定了冲压方向，表面平整、无划伤、油污等外观不良缺陷。冲压产品最少为50万件，模具费用分摊于冲件中。该模具作为公司自用模具，故要求模具结构简单、工艺合理可靠，尽可能减少生产过程中的模具修理次数且维修简单可靠，在保证达到冲件的技术要求的同时，尽量降低模具制造成本。



图1 零件图



图2 展开图

1 冲压工艺分析
1.1 零件展开
　　根据在实际生产中应用的弯曲件展开公式，该冲件的展开图如图 2 所示。
1.2 工艺分析
　　根据展开及结合零件结构特点，原工艺步骤为：
　　（1）冲孔（Φ3.05、Φ4.58、腰孔Φ3.05X6及翻边孔Φ2.65）、落料。
　　（2）冲孔（长槽孔、U形槽孔）。
　　（3）压毛刺。
　　（4）弯曲，共4副模具。
　　经过一段时间的冲压加工，第4副弯曲模“Z”形弯曲出现了问题：
　　（1）翻边孔Φ2.65到基准的尺寸60.5±0.2不稳定，超差部分都不一样。
　　（2）“Z”形弯曲互不垂直，达不到设计要求。
　　原因是随着冲压产量的增加，该处弯曲凸模镶件出现磨损及松动现象，由于弯曲呈单边受力，加之“Z”形一次弯曲成形及冲床精度问题，尽管采取更换镶件，但一段时间后问题再次出现。为彻底解决这一问题，经分析在冲件最终成形后，决定单独增加1副孔翻边模。

2 模具结构分析及主要零件设计
2.1 模具结构分析
　　带有同时预冲孔的孔翻边模，如图 3 所示。该模具主要解决在狭小的“Z”形弯曲空间内，如何处理该处的孔翻边模的结构问题，其它结构为常见模具结构。该模具采用2根小导柱作为上下模（上固板、卸料板、下固板）的导向，由于为公司自用模具，取消了模架导柱导套机构；翻孔凹模采用镶块结构，便于调整和更换；制件定位采用孔定位（3孔定位）。另外，由于定位面和冲压工作面不在同一平面，为了防止卸料板压料面积过小问题，采用了4块等高块（试模后确定等高高度），有效地防止了卸料板由于弹性体放置不均匀而造成的压料面不在同一水平面的问题。



1.模柄  2.上模板  3.上垫板  4.上固板  5.翻边冲头  6.卸料板　7.下固板  8.下垫板  9.下模板  10.等高块  11、12.定位钉
13.小导柱  14.外衬套  15.内衬套  16.螺旋弹簧  17螺塞

图3 孔翻边模结构简图


2.2 主要零件设计
　　该模具主要零件就是一组翻孔凹模的镶件设计，如图 4 所示。即外衬套14、内衬套15。这一组凹模镶件从标准件演变而来，为了适用于本模具而作了较大的改进。外衬套选用材料为Cr12，HRC60--62，外衬套翻孔凹模口的大小及冲头的形式、规格，直接选用标准尺寸即可；与下固板7采取紧配方式（过盈0.005—0.010mm）。内衬套选用材料为Cr12，HRC55--58，与外衬套内孔作滑动配合（间隙为0.01—0.02mm，主要获取一段精密导向部分）；内衬套15用螺旋弹簧作复位机构，其弹力的大小，只要内衬套15能够很好的复位即可，装配时凭手感确定。预冲孔废料每次应从漏料孔中顺畅排出，不能有一片积存，如图 3 放大图所示。同时下垫板 8、下模板 9 在相应位置加工出装配用工艺孔，便于内衬套的更换及维修。



图4（a）外衬套　（b）内衬套

3 结束语
　　虽然该冲件增加了一道工序，但保证了冲件的质量及合格率，几乎为100%，大大节约了冲件的原材料。该孔翻边模在相当狭小的空间内，模具结构紧凑、设计合理，投入使用后产品质量符合图纸要求。生产实践表明，该模具工作稳定，对类似的结构设计具有一定的参考价值。

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