常规卷圆零件的工序编制及模具设计_李强

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图 ８ 模 具 二 １．模 柄 ２．上 模 ３．下 模 ４．底 板 ５．销 ６、７．螺 钉
Ｆｉｇ．８ Ｄｉｅ ２
（３）卷 圆 成 形 ， 这 是 本 套 模 具 的 关 键 所 在 。 图９ 为本道工序模具结构图。模柄、模座采用常规结构， 另外，采用弹性压料装置，在卷圆过程中压住零件。 在上模的左边有一个凸台，下模的相应位置开一个 凹槽，起导向作用，凸台与半圆之间台阶起到限位 作用，有助于工人方便、安全的安装调试模具。工 作时，滑块 带 动 上 模 下 行， 压 料 板 ６ 先 接 触 工 件， 受力压缩 ， ［７］ 在 黑 色 橡 皮 ７ 的 反 压 缩 力 作 用 下， 紧 压住零件，滑块继续下行，上模左部凸台滑入下模 对应凹槽中，在滑动的同时上模的圆弧部位卷圆成 形 ， ［８］ 滑块到下 死 点。 然 后 滑 块 上 行， 压 料 板 ６ 在 橡皮的弹力作用下把粘在上模圆弧部位的工件卸下 来。
收 稿 日 期 ：２０１１－０６－１１； 修 订 日 期 ：２０１１－０８－１７ 作者简介：李 强 （１９７６－），男，本科，工程师 电 子 信 箱 ：ｌｑ１９７６－０＠１６３．ｃｏｍ
２ 零件一工序编制和模具结构
对零件一进行工序安排和模具分析时，曾考虑 采用常规工序，先用两副单工序模具卷圆成形，然
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（２） 卷圆 成 形。 第 ２ 副 模 具 的 模 柄、 模 座 和 第 １副模具基本相同，但是它采用斜楔挤压零件成形 并且采用弹性压料装置保证冲压过程中零件的稳定 性 ， ［３］ 具体工作部分如图５所示。
经过 两 道 工 序 以 后，获 得 成 形 零 件，零 件 尺 寸保证良好，外表美观，没有明显的压痕、磨擦痕 迹。
［５］ 刘健，王金虎．铰链卷 圆 成 形 复 合 模 设 计 ［Ｊ］． 模 具 工 业， ２０００，（１１）：２５ ２６．
第３６卷 第６期 Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．６
ＦＯＲＧＩＮＧ ＆ ＳＴＡＭＰＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１１ 年 １２ 月 Ｄｅｃ． ２０１１
常规卷圆零件的工序编制及模具设计
李 强，梁 壮
（北方信息控制集团有限公司，江苏 南京 ２１１１５３）
摘要：介绍了两种典型卷圆件，分析了零件结构特点，对两种零件的工艺设计思路进行阐述，比较了两种卷圆类型 零件在成形工艺上的异同。重点介绍了零件每一步成形的模具结构和成形后的零件形状尺寸，分析了关键工序模 具结构上的特点。经过生产实践验证，成形模具结构合理、可靠，并能保证产品质量，对此类零件的模具设计有参 考价值。 关键词：预压；卷圆模；工序编制；模具设计 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３９４０．２０１１．０６．０２５ 中图分类号：ＴＧ７６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３９４０ （２０１１）０６－００９５－０４
图 ９ 模 具 三 １．模 柄 ２．上 模 ３．下 模 ４．底 板 ５、１０、１１．螺 钉
６．销 ７．定 位 板 ８．压 料 和卸料板紧紧夹住，保 证冲压过程中工件不偏移。滑块下行到下死点，上 下模合模，工件成形。然后滑块上行，卸料板受压 缩橡皮反弹力反弹上行卸料，整个冲压过程完成。
Ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｕｒｌｉｎｇ ｐａｒｔ
ＬＩ Ｑｉａｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｚｈｕａｎｇ （Ｎｏｒｔｈ Ｉｎｔｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１５３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｕｒｌｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｐａｒｔ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｄｅａ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐａｒｔｓ ｗａｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｕｒｌｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｅｖｅｒｙ ｓｔｅｐｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｄ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ａｎｄ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐａｒｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ；ｃｕｒｌｉｎｇ ｄｉｅ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ
锻 压 技 术
第 ３６ 卷
后用折弯机折弯直边。但通过对模具的制作进行可 行性分析后认为，工件展平后尺寸太大，模具要做 的很大，成本很高。进一步分析研究后，决定采用 另一种方案，预压和弯形同步完成，再卷圆 成 形 ， ［２］ 具体步骤如下。
（１） 预压 弯 形。 冲 床 滑 块 带 动 凸 模 下 行， 凸 模 接触到工件后与卸料器共同作用夹住工件，在聚氨 酯的反压缩力作用下工件被压紧，凸模继续下行到 下死点，凹凸模合 模 （图 ３）， 零 件 成 形 见 图 ４， 预 压、折弯同时成形。
（１）预 压 １／４ 圆， 先 把 圆 的 头 部 卷 起 ， ［４］ 以 下 模左边定位，毛坯板平放在模具上，凸模下行，凸 模与凹模合 模， 压 弯 工 件 头 部 １／４ 圆 成 形 。 ［５］ 模 具 结 构 和 成 形 件 尺 寸 见 图 ７。
图 ４ 预 压 件 形 状 Ｆｉｇ．４ Ｐｒｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｈａｐｅ
（４） 弯曲成形，模具结 构 见 图 １０。 模 具 实 物 照 片见图１１，左边是凹模，右 边 为 凸 模。 这 副 模 具 在 弯曲成形过程中，采用在弹顶器上装置定位钉，保 证成形过 程 中 零 件 不 偏 移， 凹 模 的 左 角 开 个 缺 口， 让开工件的卷圆部分，在计算凸凹模的型腔尺寸时， 考虑到 Ｔ８Ａ 钢带的回弹较大，计算形腔尺寸时， 采 用回弹补偿 法 ， ［９］ 经 过 精 心 计 算 凸 模 圆 弧 尺 寸 定 为 １９．８ｍｍ，凹模圆 弧 尺 寸 为 ２１．３ ｍｍ， 在 弯 曲 成 形 后，零件回弹量刚好弥补了模具尺寸与工件尺寸的 差距，比较符 合 图 纸 （图 ２） 的 要 求。 工 作 时， 工 件以定位销３定位，放置在卸料板４上，卸料橡皮 组 紧 ［１０］ 贴在底板 ７ 下 部， 顶 住 卸 料 板 和 顶 杆 ６。 当 滑块带动上模下行时，上模压住工件带动卸料板和 顶杆下行压缩模具底部的卸料橡皮组，在橡皮的反
图 ３ 预 压 模 １．凹 模 座 ２．销 ３．聚 氨 脂 ４．工 件 ５．螺 钉 ６．模 柄 ７．凸 模 ８．卸 料 器 ９．螺 钉 １０．凹 模
Ｆｉｇ．３ Ｐｒｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ
图 ６ 第 １ 道 工 序 成 形 Ｆｉｇ．６ Ｆｏｒｍ ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
１ 零件分析
针对公司相关产品中钣金零件进行工艺编制及 模辅具设计，介绍了两种典型卷圆零件，分别如图 １、 图 ２ 所 示 。
图 ２ 零 件 二 Ｆｉｇ．２ Ｐａｒｔ ２
图 １ 零 件 一 Ｆｉｇ．１ Ｐａｒｔ １
在产品 试 制 初 期， 采 用 手 工 敲 击 卷 圆 成 形 法， 但两种零件材料冷作性能都不太好，加工出来的零 件不理想。零件 一 为 ２ｍｍ 厚 的 不 锈 钢 板， 由 于 卷
４ 卷圆类型分析
在两种零件加工过程中，卷圆部位的成形加工 是零件成形的关键所在。这两种类型的卷圆结构是 非 常 典 型 的 卷 圆 结 构 ， 如 图 １１ 所 示 。
图 １２ 两 种 卷 圆 类 型 Ｆｉｇ．１２ Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｕｒｌｉｎｇｓ
比较两 种 卷 圆 件 的 成 形 工 艺 特 点：Ｉ 型 卷 圆， 第１ 步 预 压 １／４ 圆， 第 ２ 步 直 接 卷 圆 成 形；Ⅱ 型 卷 圆，第１ 步 预 压 卷 圆 头 部 １／４ 圆， 第 ２ 步 弯 制 根 部 １／４圆，第３ 步 卷 圆 成 形。 两 种 工 艺 的 差 异 之 处 在 于Ⅱ型卷圆在中 间 插 入 了 弯 制 根 部 １／４ 圆 工 序。 增 加这一步工艺是Ⅱ型卷圆最终成形的关键所在。
Ｆｉｇ．７ Ｄｉｅ １ａｎｄ ｆｏｒｍｅｄ ｐａｒｔ
（２）压 根 部 １／４ 圆 ， ［６］ 模 具 结 构 如 图 ８ 所 示。 这副模具要注意的是让位缺口的深度与上下位置尺
第６期
李 强等：常规卷圆零件的工序编制及模具设计
寸，考虑到 Ｔ８Ａ 钢带的回弹较大，缺口应开得深一 点，宽一 点， 否 则 在 压 弯 过 程 中 很 容 易 打 着 工 件， 造成工件变形。
图 ５ 卷 圆 成 形 模 Ｆｉｇ．５ Ｆｏｒｍ ａｎｄ ｃｕｒｌ ｄｉｅ
在圆的中部。在试制初期，提出采用两道工序成形 的方法：第１道工序由１副弯曲模弯曲成形，成形 后 零 件 形 状 见 图 ６； 第 ２ 道 工 序 用 斜 楔 挤 方 成 圆， 但在试模过程中发现推方为圆无法实现，故该方案 失败。经 过 多 次 研 讨， 决 定 采 用 四 道 工 序 成 形 法， 在试模过程中取得良好的效果。该方法如下。
５ 结语
以上两种零件的工艺成本和模具成本不高，试 模正常， 在 公 司 已 批 量 生 产 多 年， 结 构 合 理 可 靠， 保 证 了 产 品 的 质 量 要 求 ，提 高 了 生 产 效 率 和 经 济 效
益。对类似零件的工序编制和模具结构设计有参考 价值。
参考文献：
［１］ 彭建声．冷 冲 压 技 术 问 答 ［Ｍ］．北 京： 机 械 工 业 出 版 社， １９８１．
３ 零件二工序编制和模具结构
在对零件二进行工序分析和模具设计时，遇到 一些麻烦。卷圆部分虽然和零件一类似，但成形工 艺步骤有较大差异。零件一的直边与圆相切，在卷 制过程中采用斜楔直接卷圆成形，而零件二的直边
图 ７ 模 具 一 和 成 形 件 １．模 柄 ２．上 模 ３．下 模 ４．底 板 ５．销 ６、７．螺 钉
图 １０ 模 具 四 １．模 柄 ２．上 模 ３．定 位 销 ４．卸 料 板 ５．下 模
６．顶 杆 ７．底 板 ８、１０．螺 钉 ９．销 Ｆｉｇ．１０ Ｄｉｅ ４
图 １１ 模 具 四 照 片 Ｆｉｇ．１１ Ｐｈｏｔｏ ｏｆ Ｄｉｅ ４
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锻 压 技 术
第 ３６ 卷
圆 宽 度 为２００ｍｍ， 加 工 过 程 中 不 锈 钢 的 冷 作 硬 化 情 况特别严 重 ， ［１］ 手 工 敲 打 过 程 难 以 控 制； 零 件 二 为 １．５ｍｍ 厚 的 Ｔ８Ａ 钢 带， 加 工 中 回 弹 系 数 比 较 大。 两种零件成形后尺寸精度与图纸要求精度有较大差 异，而且尺寸一致性差。零件外观上 “伤痕” 累累， 尽管用砂纸对加工痕迹进行了精心的打磨，但零件 的整体美观性仍然很差，为保证批量生产时产品的 良品率，决定采用模具成形法。
［２］ 陈 为 国．铰 链 卷 圆 成 形 工 艺 及 模 具 设 计 ［Ｊ］．模 具 工 业， １９９８，１ （７）１６ １８：
［３］ 张 鼎 承．冲 模 设 计 手 册 ［Ｍ］． 北 京：机 械 工 业 出 版 社， １９８８．
［４］ 欧阳波仪，彭广威．音频接口多工位 级 进 模 设 计 ［Ｊ］． 锻 压 技术，２００７ ，３２ （６）：１０９ １１２．