托架冲压工艺方案的分析及模具设计

托架冲压工艺方案的分析及模具设计

冲压工艺方案的分析是一个复杂的环节，关系着制件成形的質量。对托架的冲压工艺方案进行了分析，对模具设计展开了研究，探讨了原有工艺方案中存在的问题，详细介绍了新的工艺方案设计，旨在为其他托架工艺方案及模具的设计提供参考和借鉴。

标签：托架；冲压工艺；模具设计；车辆模具

1原有工艺方案存在的问题

该加长托架是F2000 驾驶室中的一种零件，原方案成形工艺为：下料一切边冲孔（切端头、冲4个大孔，底面3个小孔），一切边冲孔压弯（切边，压90 °小边、冲长圆孔和 2 小孔）。该制件在生产中一直存在以下质量问题：第一压弯角度超差，图纸要求角度为90 °，实测为92 °～93 °，甚至能达到94 °～95 °；第二OP20 工序切边压形后毛刺较多，必须打磨毛刺；第三OP30 工序压成U 形后两边高度不一致，相差最大超过 2 mm ，造成两侧孔错位严重，U 形开口尺寸为66 mm ，实测为70 mm ，对后续驾驶室左右纵梁总成的装配质量造成了影响。由于存在以上问题，对该制件冲压工艺进行了分析。OP10 工序分析：该工序主要为切边冲孔，基本无问题。OP20 工序分析：该工序主要包含切边、冲孔、压弯内容，即在1 副模具中要同时实现上述3个工序。机床滑块下行时，上模压料板压住坯料，滑块继续下行，制件开始成形，同时开始切边、冲孔。由于压弯时存在一定的侧向力，导致模具的压力中心与机床的压力中心不重合，在压料力不足的情况下，制件发生了一定的滑动现象，进而导致在模具下行切边冲孔时凸、凹模之间的间隙发生变化，产生了毛刺，影响了凹模、凸凹模的寿命。实际生产中，每生产 1 500件左右就需要维修一次，大约生产10 000 件左右就需要更换一次。此外，由于该压弯模的凸模及凹模采用垂直结构，实际生产中压弯角度约为93 °。OP30 工序分析：在压U 形时，一般要求托料块与凹模之间的间隙为滑配，坯料是固定在托料块上的。如果托料块与凹模两边的间隙过大，则在冲压过程中因模具中心与机床压力中心不重合导致侧向力生成，进而导致在冲压过程中坯料随托料块向间隙小的一侧滑动，造成压U 形后两边高度不一致。此外，该工序模具采用弹簧托料，导致托料力不能调整，因此，制件压形的开口尺寸只能通过更换弹簧调整。OP20 工序产生的毛刺必须打磨，否则会降低生产效率；OP30 工序因侧向力的存在而造成制件两侧孔边距超差，且因托料力造成压形开口尺寸超差。

2模具结构形式

2.1模具类型的选择。

复合模分为正装式和倒装式两种结构，采用的是正装复合模，压边圈 2 既起压边作用，又起顶件作用。这种模具结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，且正装复合模工作时，板料是在压紧的状态下分离，冲出的冲件平直度较高。

2.2定位方式的选择。

该模具采用的是条料，手动送料方式，从右向左进料。控制条料的送进方向是固定导料销定位装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。需要注意的是采用固定挡料销，在弹性卸料板上要钻出让位孔，否则模具上下模无法合模。

2.3卸料、出件方式的选择。

复合模工作时，条料箍在凸凹模 3 的外缘，因此需要装卸料装置。该模具采用弹性卸料方式比较方便，弹性卸料装置由卸料螺钉、弹簧和卸料板组成，安装在上模。而下模的弹性卸料装置是将弹性元件装在下模座下面，这样卸料力比较大。出件装置主要有刚性出件装置与弹性出件装置两种，刚性出件装置一般用于上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板（块），将凹模的工件推出，因此推件力大，而且工作可靠。该模具中的刚性推件装置，由推杆4和推件板 5 组成，上模上行时，推件板将卡在凸凹模中的制件推下。

2.4导向方式的选择。

由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该模具采用后侧导柱模架。为了提高模具的导向精度，选用滑动导柱、导套导向。

2.5整体装配。

上模与下模都装配好以后，要进行上模与下模和在一起的整体装配，使导柱可靠的固定在下模座上，弯曲凸模与凸凹模及各刃口间隙均匀，各配合精度达到图纸规定的要求。

3新工艺方案设计

对OP20 工序进行了相关试验：对该模具的压型部分结构进行了改进，将原设计的弹簧更换为重载弹簧，并增加了弹簧的数量，以此来增加压料力，同时，在模具凹模上增加了压弯回弹的补偿量。通过试压，最终显示制件毛刺高度有所降低，但仍然存在，压弯角度超差问题没有得到解决，因此，认定压弯角度不足及毛刺的存在主要是因工艺不合理导致的；将OP20 工序拆分。将原切边冲孔压弯工序拆分为两个工序切边冲孔+ 压弯（采用通用压弯），拆除压弯凹模镶块，调整好切边冲孔凸模、凸凹模间隙，生产了约 2 000 件，毛刺基本消除，通用压弯模具压弯角度为90 °，尺寸基本符合公差要求。OP10 工序采用落料冲全部孔，原工艺未采用落料冲全部孔的主要原因是考虑到冲裁力可能超过机床吨位。对OP30 工序模具进行了以下改进：第一压形凸模与凹模间隙按单面间隙Z 取一个料厚，同时，在凸模上制作出 1.5 °补偿角，以托料块上定位销定位，凸模上增加2 处导正销导正。第二重新配做托料块，凹模与托料块间隙按滑配控制，

二者之间单面间隙小于等于0.3 mm ，同时，应注意保证凹模与模座间固定可靠；将模具弹簧托料机构改为采用机床气垫+ 顶杆方式托料，通过调整气垫压力来保证U 形件开口尺寸。

4结束语

托架是驾驶室中的重要组成部分，其冲压工艺方案及