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摘要：主要介紹了支承座三工序復合沖壓模具的結構、工作原理、主要工作部件的設計技術和參數計算。使用新型三工序復合沖壓模具，可以在一個工步中完成支承座毛坯的落料、沖孔和彎曲成形，生產效率高，工藝質量好。
關鍵詞：沖壓；復合模具；斜楔；彎曲

一、前言

圖1所示支承座是某新型設備上的重要板金沖壓件，使用材料是1Cr18Ni9Ti鋼板，材料厚度δ＝1.5mm。該零件的沖壓特點是：材料屈服強度高，外形尺寸大，毛坯在彎成U形件后，還需將兩個邊都向內折彎，并沖出φ20的小孔。對于這種典型的U形件，在單件或小批量生產且技術要求不高時，可采用條料在折板機上成形，小孔在鉆床上制出；反之，則應采用沖模成形。按照舊工藝，U形帶孔零件的沖壓工藝加工，一般都是采用落料、成形和沖孔3套模具，這種工藝方法生產效率低、工藝裝備多、經濟效益差。現采用三工序復合沖壓模具，可以高效優質地完成支承座的沖壓工作。

圖1支承座

二、模具結構與工作原理

1.模具結構

支承座三工序復合沖壓模具結構見圖2，主要工作部件由固定斜楔7、凹模10、活動斜楔12、成形凸模14和沖孔凸模15等組成，并采用導柱導套導向形式的標準模架。

2.工作原理

支承座三工序復合沖壓模具的工作原理是［1、2］：當模具處于上極限待工作位置時，將毛坯條料放置在落料凹模10和成形凸模14上，并通過側板8和定位銷17定位。模具工作時，上模隨壓床滑塊下行，首先，在彈簧2的作用下，壓料板16壓緊毛坯，固定斜楔7與凹模10共同完成毛坯的落料工序，沖孔凸模15完成�ⅵ�20小孔的沖制工序；隨著壓床滑塊的繼續下行，固定斜楔7對毛坯實施向下U形彎曲；同時，固定斜楔7推動活動斜楔12向模具中心移動，使毛坯向里彎曲，完成工件的最終成形工序。最后，模具達下死點并隨滑塊開始向上運動，固定斜楔7和沖孔凸模15分別退出落料凹模10和成形凸模14，彈簧13回復推動活動斜楔12向模具兩側移動。此時，即可將已成形的工件5從模具中取出，沖壓工作完成。

圖2支承座三工序復合沖壓模具
1.安裝板2.彈簧Ⅰ3.模柄4.拉桿5.工件6.上模座
7.固定斜楔8.側板9.導柱10.凹模11.下模座
12.活動斜楔13.彈簧Ⅱ14.成形凸模15.沖孔凸模
16.壓料板17.定位銷

三、主要工作零件設計

1.沖孔凸模

沖孔凸模材料為Cr12MoV鋼，熱處理硬度58～62HRC。因沖孔直徑較大，故該凸模屬于細長桿，在設計時應進行承壓和失穩彎曲強度校核。在結構上，力求提高凸模的強度和剛度，可將凸模設計為階梯軸或加裝凸模護套。

2.成形凸模

成形凸�？捎肨10A鋼制造，熱處理硬度56～60HRC。成形凸模形狀較復雜，壁厚不均，故在熱處理時務必謹慎。在實際操作時可采用預冷淬火或內孔填塞石棉繩來減輕工件的熱處理變形和開裂傾向。

3.凹模

落料凹模可采用拼鑲式結構，凹模磨損后，只需拆下鑲塊刃磨，再加裝適宜的墊片，即可保持凸、凹模間隙不變。凹模刃口處用T10A鋼，熱處理硬度56～60HRC，用螺釘和柱銷固定；本體用45鋼，熱處理硬度28～32HRC。這樣可以減少貴重材料，提高經濟效益。

4.固定斜楔

固定斜楔是重要的工作零件，有雙重作用。在毛坯落料時充當凸模；還可推動活動凹模向模具中心移動，使工件完成最終成形。固定斜楔工作頻率高，受力較大，推薦使用T10A鋼制造，并淬硬至56～60HRC，使其能獲得較高的強度、耐磨性和韌性。

5.活動斜楔

活動斜楔采用45鋼，熱處理硬度43～48HRC，要求具有良好的耐磨性和運動穩定性。

四、設計計算

1.沖裁力

P1＝K1τL1t(1)

式中P1——沖裁力，N
K1——系數，取1.3
τ——材料剪切強度，MPa
t——板厚，mm
L1——材料輪廓長度，mm

將τ＝550Mpa、t＝1.5mm、L1＝302.8mm代入式(1)，可得到P1＝324753N。

2.彎曲力

支承座毛坯先彎成U型件后，再接著將兩個邊都向內折彎時，所需彎曲力是相等的。對于U形接觸彎曲有：

P2＝K2Bt²σb/(R+t)(2)

式中P2——彎曲力，N
K2——系數，取0.9
σb——材料抗拉強度，MPa
B——彎曲件寬度，mm
R——凸模圓角半徑，mm
t——板厚，mm

將σb＝700MPa、B＝120mm、t＝1.5mm、R＝4mm，代入式(2)可得到P2＝30927N。

3.斜楔行程

固定斜楔行程主要根據與之配對活動斜楔行程確定：

式中WT——固定斜楔行程，mm
WS——活動斜楔行程，mm
β——固定斜楔角度，(°)
α——活動斜楔角度，(°)

一般情況下，β值取標準值為40°，則α＝50°，可得到WT＝1.19WS。

4.毛坯尺寸

當彎曲件的彎曲半徑較大時(r/t＞0.5)，彎曲件毛坯長度可取等于中性層的長度。對于圖1所示工件有：

L＝ΣL1+2π(r+kt)(4)

式中L——彎曲件展開長度，mm
k——系數，取0.45
ΣL1——工件平直部分長度，mm
r——彎曲件內半徑，mm
t——板厚，mm

將ΣL1＝316mm、r＝4mm、t＝1.5mm代入式(4)可得到L＝345mm。

上述有關計算結果，可作為支承座三工序復合沖壓模具的結構設計、工序安排及設備選型參考。

五、結束語

使用新型三工序復合沖壓模具，可以在一個工步中完成支承座毛坯的落料、沖孔、彎曲成形，生產率提高了6～8倍，減少了工藝裝備，零件沖壓工藝質量也得到了顯著提高。對于典型的U形件彎曲成形具有重要借鑒作用。

參考文獻
［1］黃春峰.斜楔式槽鋼沖孔模.模具技術，1997(4)：44～47
［2］梁炳文.實用板金沖壓工藝圖集第1集.北京：機械工業出版社，1992：85～86
［3］張正修.沖模楔傳機械及其設計.機械工人，1993(10)：25～28

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