1、图 1 所示为材料为 DCOI 的上 天盛铰链螺钉安装板，材料含碳量10%，抗拉 强度270 MPa，屈服强度 130-260 MPa，断后伸长 率28% ，料厚 3 mm，年产量 12 万件。冲压成形性能好。鉴于原有成型方案存在操作有安全隐患，工作效率 低，机床占用率高，零件质量不稳定等问题。现将 原成形工艺进行优化，设计了一副三工位的级进 模，以确保安全生产，提高生产效率和零件质量，降 低生产成本。2 零件成形工艺分析零件形状简单对称，含有落料、冲孔、弯曲 3 道 工序。2 个 9+0.15孔及 2 孔中心距(82+0.12)mm 的公差等级分别为 ITIO 和 IT12，其余未注公差，用
2、 普通冲压加工可以满足要求。由于零件材料偏厚， 塑性较好，两侧弯曲直边高度为 9 mm，控制弯曲回 弹将成为该零件的主要成形难点。模具设计时必 需采取措施解决回弹问题，为保证零件质量，弯曲 时应使弯曲线与纤维方向垂直，毛刺面的一侧处于 弯曲受压的内缘。3 排样设计零件展开尺寸如图 2 所示，外形尺寸为 110 mmx48 mm，长度方向尺寸较大，采用单排方式可降 低模具制造难度，节约制造成本。排样时还需考虑 以下因素：(1)为了给后续工序提供精确、可靠的定位，减 少累积误差，优先安排冲 2 个9+0.15mm孔，作为第 二、三位的定位和导正的工艺孔。(2)为简化凸、凹模结构，便于模具制造，提高
3、模 具使用寿命，将零件外形分两步冲出。(3)为确保工序件在模具内送进的安全和平 稳，载体应有足够的强度和刚度，设计了双侧载体。(4)为减少累积误差，提高冲压件精度，在保证 凹模强度的情况下，工位数应尽可能少，仅安排了 必要的冲孔、冲切、成形切断 3 个工位。综合以上分析，为提高材料利用率，各工位间 应排列紧凑，采用单排排列、双侧载体的排样方式， 排样如图 3 所示，条料宽度为 126 mm，搭边 7mm，步 距 55 mm。工序为：冲 2 个 9+0.15mm孔；冲切外 形废料；弯曲成形及冲切两侧载体。4 模具结构设计模具结构如图 4 所示，模具具有如下特点：(1)采用了滑动中间导柱精密模架，
4、导柱、导套 的配合精度按 H6/h5 制造，材料选用 45钢。在凸模 固定板上设计了 2 根为凸模固定板、卸料板和凹模 导向的内导柱，配合间隙控制在 0.005 mm 左右，使 模具在双重导向下工作，既提高了模具的导向精度 和相对位置精度，又便于模具的装配和维修，保证 模具重复装配时的精度。(2)采用了 2 根限位柱，确保冲裁时上模在下止 点的位置始终保持一致，维持上、下模座的平稳性， 保证卸料板与上、下模座的平行度，保护模具和设 备不被损坏。(3)条料的送进导向采用单侧导料板和导料块 限位，首次送进定距靠异形凹模孔的后直边定位， 冲切外形废料时靠两定位销 25 定位，弯曲成形采用 两浮动导正
5、销 13 精确定位。为了保证零件的尺寸 和位置精度，模具装配后，每步的步距误差0.005 mm ，步距累积误差0.01 mm。(4)为了简化模具结构，节省模具材料，弯曲成 形与切断载体设计在同一工位。在此工位中，弯 曲一切断凸模 11、凹模 2 的前后工作部位均倒圆角， 完成弯曲成形，左、右两侧工作部分为锋利的刃口 结构，完成载体分离。故凸、凹模四周的配合间隙 是不一样的，前后成形部位凸、凹模单边配合间隙 为 3 mm，左右冲切部位的凸、凹模单边配合间隙为 0.23mm。在弯曲一切断凸模 11 上除安装有 2 个浮动 导正销 13 外，还安装有 1 个退料销 20，起卸件作 用。在凹模孔内配有
6、弹性顶件块 17，既起到顶件的 作用又起到压料的作用，确保却料安全，降低弯曲 回弹，提高零件质量。(5)采用弹性卸料和弹性顶件装置，使条料在 压紧状态下被分离和成形，防止零件在冲裁和弯曲 成形时产生翘曲变形，有效地控制回弹，确保零件 质量。卸料板行程为 17 mm，卸料弹簧的选用必须 满足冲裁和成形中最大卸料力和弹簧工作时总压 缩量的要求，经计算，选用 10 个三柱精密标准弹簧 SWM30-65，其中卸料装置 7 个，顶件装置 3 个。凸 模与卸料板之间双面间隙 0.04 mm。5 模具关键零件设计与制造(1)凹模结构如图 5 所示，为了简化模具结构， 便于制造，凹模采用整体式结构，材料选用
7、Cr12moV，热处理硬度 60-64 HRC，刃口型孔采用慢 走丝线切割加工，工作部分的尺寸公差按 IT5 级制 造，各孔的位置误差 0.005 mm。冲裁刃口与凸模的 双边配合间隙为 0.12 mm。凹模的主要失效形式为 废料堵塞，从而导致凹模胀裂，凹模刃口设计成直 壁加台阶漏料孔的形式。(2)冲孔凸模采用常用的台阶固定形式，凸模 与固定板配合间隙为 0.06 mm，为保证凸模有良好 的刚性，将凸模长度设计成 60 mm，最终选用精密标 准凸模。(3)为了方便制造，外形冲切凸模采用直通式 结构，材料选用 Cr12moV，热处理硬度 58-62 HRC， 采用线切割加工，工作部分的尺寸公差按
8、 IT6 级制 造。凸模采用螺钉加定位槽的固定形式。(4)弯曲一分离凸模结构采用直通式，材料选用 与热处理要求、加工方式与异形凸模相同。结构形 式及其固定方法如图 6 所示，导正销与导正孔的双 面间隙设计为 0.04 mm。(5)其他模板也应具有较高的精度，凸模固定 板、卸料板材料采用 Cr12，热处理硬度为53-55 HRC。凸模装配孔、与内导柱配合的相关部位采用 慢走丝线切割加工，加工误差控制在 0.005 mm 以内。6 结束语上铰链螺钉安装板级进模经过一年多的实践 证明，生产的零件质量稳定，模具操作简单、安全， 生产效率高，模具结构合理，重复装配精度高，维护 方便，能满足零件精度和大批量生产的要求。
