1、椭圆环成形冲模设计要点【摘 要】模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。本文就模具设计需要注意的要点做分析。 【关键词】模具设计；技术要点 一、零件工艺分析 图 1 所示为某五金饰品上的椭圆环零件，零件材料黄铜 H62，外形尺寸为 75mm?？5mm 的椭圆，带有 65?翱冢慵孛娉叽缥？mm?？.5mm 的椭圆。零件的工艺方案为下料-弯曲成形-电镀，为一典型的冷冲弯曲成形件。零件本身的结构并不复杂，但由于零件制成椭圆形，而原材料的截面也为椭圆形，因此如何控制成形、回弹以及合理脱模是椭圆类型零件的工艺难点、模具设计的关键。本文介绍了典型的椭圆环冷冲弯曲成形件的模具设计实例，对冲压
2、的工艺性以及模具结构的要点进行了分析。 根据产品的结构要求及方便成形，选取零件材料截面为 7mm?？.5mm椭圆形的黄铜型材。为达到两端的圆形，因此下料工序分两步。椭圆环展开尺寸为 178.6mm，下料时先下 185mm 左右，再修整两端圆角后到所需长度，下料得到的条料就可用于下一步的冲压成形。第一，考虑弯曲成形方案。椭圆环在成形时，是使毛坯条料中间受力时两端向上内收，在凹凸模作用下，形成了半凹封闭的椭圆形，即先成形下半部，再成形上半部分。椭圆环成形后，因为工件的半封闭结构使得弯曲后工件包在成形凸模上。成形凸模在上模，工件会随着上模的上移，脱离凹模上移。第二，弯曲成形要在设计时要充分考虑回弹的
3、量，准确计算弯曲凸模及凹模的尺寸，并利用材料的回弹产生与弯曲凸模的脱模间隙，方便脱模。第三，弯曲成形需考虑毛坯材料的定位、送料方式，以及弯曲过程中毛坯防止滑动与偏移。本套成形模具采用条料手工送料的方案，成形前条料要较直；利用定位销作为条料的位置定位，利用凹模及凹模模座上的椭圆凹槽作为条料的方向定位，防止滑动与偏移，保证了定位精度。 二、模具设计 为保证成形，经过仔细考虑设计制造了一套成形模具，零件结构虽然简单，但模具结构巧妙、实用经生产使用，效果良好。该套模具的结构特点有以下三点：第一，凹模为活动式，并且分为三部分，即双侧转动凹模与中间凹模。工作时，条料放在凹模模座、双侧转动凹模与中间凹模上的
4、椭圆凹槽中，凸模下行时，中间凹模先与凸模配合，夹持型材并将型材弯曲下行，中间凹模上的椭圆凹槽可将型材定位避免型材滑动与偏移；双侧转动凹模可在中间凹模下行的同时从两侧向内转动弯曲型材，支撑中间凹模，并确定中间凹模下行顶点位置。中间凹模下行到位的同时，也是双侧转动凹模转动到位的时间，三部分凹模形成完整的椭圆形态。在中间凹模上行时，双侧转动凹模的打开，保证了分模的顺利进行。第二，凸模采用悬臂结构，可以有效解决弯曲成形中与凹模的配合，以及方便面弯曲后型材的取出。经验算，结构强度足够。第三，两块侧板的作用，一是在保证两块侧板间距时，可以控制双侧转动凹模在转动时保持在铅垂方向运动；二是安装、定位双侧转动凹
5、模的转动轴。 三、模具主要零件设计及要求 （1）转动凹模设计及要求。转动凹模结构如图 2 所示。凹模材料采用 Cr12，淬火硬度 5055HRC。凹模的 7.2?？.5 的半椭圆槽和 81?？1的半椭圆形状、70?敖恰嶂行奈恢玫瘸叽绫冉现匾跋斓匠尚蔚淖既沸浴W 笥伊娇榘寄 R 黄鹣咔懈？1?？1 的半椭圆形状，7.2?？.5 的半椭圆槽采用火花成形并抛光，与与凹模模座配合面（R25）处表面粗糙度要求 0.8以下，在实际上工作时需加油润滑。 （2）其他主要零件设计及要求。凹模模座材料采用 40Cr，调质2832HRC，与凹模配合表面淬火 5055HRC，并抛光以保证凹模活动灵活。凸模材料采用 C
6、r12，淬火硬度 5055HRC。其成形部分的椭圆形状采用线切割获得，为防止成形中或装配中位置错误，定位部分要加工出定位面。安装时与凸模模座配钻定位销，一是为了定位；二是为了防止凸模受力旋转。中间凹模与顶杆 13 之间先定位焊接后，再加工椭圆凹槽。四、注意要点 （1）为防止回弹引起的变形，成形中要适当过成形。同时设计时也要考虑利用回弹使零件可以顺利地从凸模上取下。 （2）侧板与凹模模座的间隙选择要合理。两转动凹模在凹模模座里转动要平稳且在竖直平面内，否则会造成椭圆环扭曲。 （3）弹簧 9 及复位弹簧 13 的选取和弹力调节要通过实验来较准，防止弹簧强度不够造成弯曲成形时凹凸模互相干涉。 （4）若适当改动模具，如在凹模模座、双侧转动凹模与中间凹模上加工两条椭圆凹槽，可同时弯曲成形两个零件，提高生产效率。 参考文献 1马忠臣，李强，杨秀琳.现代模具工业发展述评田J.机械工程师.2006 2梁庆.模具制造工艺要点M.化学工业出版社，2010
