CN115229052A - 一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模 - Google Patents

一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模 Download PDF

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CN115229052A CN202210686092.8A CN202210686092A CN115229052A CN 115229052 A CN115229052 A CN 115229052A CN 202210686092 A CN202210686092 A CN 202210686092A CN 115229052 A CN115229052 A CN 115229052A
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Abstract

本发明涉及一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，包括大模架和多个依次设置的子模，所述子模共设有六个，分别为：第一子模，用于冲导正销孔及冲切毛坯的外形废料；第二子模，用于首次拉深；第三子模，用于二次拉深、三次拉深及整形；第四子模，用于精切外形废料；第五子模，用于侧冲方孔和圆孔；第六子模，用于凸缘弧面成形、整形及落料。与现有技术相比，本发明具有大大提高了生产效率及降低制件的成本等优点。

Description

一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模
技术领域
本发明涉及多工位级进模，尤其是涉及一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模。
背景技术
多工位级进模是当代先进模具技术的典型代表，利用多工位级进模可以在一副模具中完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多种冲压工序，其工序集成度之高、功能之多是其他模具无法与之相比的。多工位级进模可以采用自动送料、高速冲压、无人操作下的完全自动化冲压生产，是高精密、高效率、长寿命“三高”模具的典型代表。
多工位级进模已经得到了广泛的应用，但是，针对一些例如汽车上用的带方孔的不锈钢长圆形件，例如不锈钢长圆形件是某汽车上的配件，材料为SUS304不锈钢，料厚＝1.6mm，形状及尺寸见图1所示。该制件传统工艺采用9副单工序模来冲压成形，即：工序1：毛坯落料、拉深复合模；工序2：二次拉深；工序3：三次拉深；工序4：整形；工序5外形落料、冲中间顶孔；工序6、7：侧冲孔；工序8：凸缘处成形；工序9：整形。单工序模冲压模具结构虽然简单，模具设计及维修方便等优势，但所需模具较多，冲压成本高，随着产量的日益增长及市场竞争剧烈，单工序模已经满足不了大批量生产需求，也没有竞争优势。而传统的多工位级进模在加工方孔时容易导致制件的强度不高。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，该模具将传统工艺采用9副单工序模冲压改为新工艺采用一副冲切毛坯外形、拉深、侧冲及成形等的多工位级进模来冲压，大大提高了生产效率及降低制件的成本，在第五子模中，设计支架式的凹模结构，可以方便的同时从两侧进行侧冲不同类型的孔，提高结构强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，包括大模架和多个依次设置的子模，所述子模共设有六个，分别为：
第一子模，用于冲导正销孔及冲切毛坯的外形废料；
第二子模，用于首次拉深；
第三子模，用于二次拉深、三次拉深及整形；
第四子模，用于精切外形废料；
第五子模，用于侧冲方孔和圆孔；
第六子模，用于凸缘弧面成形、整形及落料。
所述第五子模包括：
第五子上模板和第五子下模板，所述侧所述第五子下模板上设有两个侧冲孔凹模，待侧冲工件放置于侧冲孔凹模上；
两个斜楔垫块，埋设于第五子上模板的两侧；
斜楔固定板和两个斜楔，所述斜楔设于斜楔固定板上，所述斜楔固定板设于第五子上模板上；
两个平行柱，并列设于第五子下模板上；
两个滑块，设于平行柱的上方并分别与两个平行柱对应，其上设有侧冲孔凸模，且所述滑块连接有复位用的弹簧；
第五子上模板下行，当滑块底面接触到平行柱的上平面，此时上模继续下行，斜楔接触到滑块，使滑块向中心滑动，对工件实行侧冲工作，模具回程在弹簧的弹力下复位。
所述弹簧为氮气弹簧。
两个滑块上的侧冲孔凸模分别为方孔凸模和圆孔凸模。
所述两个平行柱分布于侧冲孔凹模的两侧。
所述斜楔和滑块的接触面与第五子上模板的运行方向的夹角为30度至60度。
所述第五子模还包括用于定位待侧冲工件的导正销。
所述第五子下模板和大模架之间设有下垫板。
所述侧冲孔凹模和平行柱均支撑于下垫板上。
所述大模架包括下模座和上模座。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)该模具将传统工艺采用9副单工序模冲压改为新工艺采用一副冲切毛坯外形、拉深、侧冲及成形等的多工位级进模来冲压，大大提高了生产效率及降低制件的成本。
(2)为方便制造、维修及调试，该模具由一副大模架与六组模板组合而成。
(3)首次拉深单独设计一组，可以在压力机上直接调整压边力，方便维修及调试。
(4)在第五子模中，设计支架式的凹模结构，可以方便的同时从两侧进行侧冲不同类型的孔，提高结构强度。
(5)该模具的四个滑块均吊装在卸料板垫板上，从而解决了侧冲孔设置在带料左右的方向难以实现侧冲动作的难题。。
附图说明
图1为待加工工件的的结构示意图；
图2为制件毛坯的示意图；
图3为长圆形毛坯计算形状；
图4为简易工序图；
图5为载体及搭边示意图；
图6为制件排样图；
图7为模具结构图；
图8为侧滑块结构示意图；
其中：1-下模座，2-内限位块，3-外导料板组件，4、14、26、52-上垫板，5-上模座，6-矩形弹簧，7、31、54-凸模固定板，8、28-冲孔凸模，9-预切外形废料凸模，10、36、46、49-弹顶销组件，11-导正销，12、25、55-卸料板垫板，13-外导柱组件，15、20、22、24-顶块，16、35、40、83-氮气弹簧，17、19、21、23-拉深凹模，18、78-凹模固定板，27-小导柱组件，29-凸模固定块，30、32-冲切外形废料凸模，33-斜楔固定板，34、39、42、44-斜楔，37、43-斜楔垫块，38、41、45、76-滑块，47-凸缘部分弧面成形凸模，48-凸缘部分弧面整形凸模，50-卸料螺钉，51-冲切载体与制件分离凸模，53-切断载体凸模，56、77-卸料板，57-滑槽，58、61-冲切载体与制件分离凹模，59-下垫块，60-限位柱，62-凸缘部分弧面整形凹模，63-凸缘部分弧面成形凹模，64-垫块，65-浮动导料销，66、67-滑块固定压板，68、69-下模板，70、97-下垫板，71-侧冲方孔凸模垫块，72-侧冲方孔凸模，73-侧冲孔凹模，74-圆形侧冲小凸模，75-平行柱，79、80-冲切外形凹模镶件，81-凹模压板，82-冲顶孔及冲切外形凹模镶件，84、87、89-卸料板镶件，85-长圆形整形凸模，86、91、95-导正销组件，88、90、94-拉深凸模，92-拉深凸模垫板，93-压边圈垫板，96-压边圈，98-套式顶料杆，99-下托板，100-预切外形废料凹模，101-冲孔凹模，102-卸料板垫板，103-卸料板背板，104-斜楔垫块，105、106、107、108、111-螺钉，109-侧冲方孔凸模垫块，110-卸料板，112-平行柱，113-工序件，114-圆形侧冲小凸模固定块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
首先进行工艺分析，从图1可以看出，该制件形状复杂，是一个带弧面凸缘的长圆形件，最大外形长为76.8mm，宽为44.5mm高为30.6mm；拉深部分为长圆形，在长圆形的侧壁冲出一个
Figure BDA0003697942540000041
的方孔和一个
Figure BDA0003697942540000042
的圆孔；凸缘处是由R63.1mm的弧面与长圆形部分采用R3mm相切连接而成。
在多工位级进模上完成该制件的冲压成形，需向上拉深成形较为合理，具体冲压工艺流程：先将毛坯外形冲切出→拉深→整形→冲顶孔及外形废料→侧冲孔→凸缘成形及整形→最后落料(制件与载体分离)。
然后进行工艺计算，首先是毛坯尺寸计算，该制件凸缘处形状不规则，若按相关理论公式计算比较繁琐，计算出与实际相差较大。因此用专业的展开软件计算速度快，准确度高，计算出制件毛坯见图2所示。
然后是拉深工序计算及各工序尺寸绘制
(1)拉深工序计算
从图1可以看出，该制件为不规则异形凸缘的长圆筒形件，当
Figure BDA0003697942540000043
Figure BDA0003697942540000044
时，属于高长圆形件。毛坯相对厚度
Figure BDA0003697942540000045
时，拉深系数按长圆形毛坯形状查资料得：m1＝0.48～0.52(实取0.52)；以后各次拉深采用不压边的结构，查得m2＝0.80，m3＝0.82，m4＝0.84。
首次拉深工序尺寸计算
首次拉深形状按椭圆形过渡，具体计算如下：
Figure BDA0003697942540000051
B1＝x1A1＝0.883×42.9≈37.9mm
取
Figure BDA0003697942540000052
Figure BDA0003697942540000053
Figure BDA0003697942540000054
首次拉深高度按经验值预计算：H1≈0.86H2≈0.86×28.4≈24.4mm
②二次拉深工序尺寸计算
A2＝(A-B)+2rb2＝(33.4-23.8)+2×13.32＝36.24mm
Figure BDA0003697942540000055
B2＝x2A2＝0.797×36.24≈28.88mm
Figure BDA0003697942540000056
Figure BDA0003697942540000057
Figure BDA0003697942540000058
二次拉深高度按经验值预计算：H2≈0.98H3≈0.98×29≈28.4mm
③三次拉深工序尺寸计算
Figure BDA0003697942540000059
A3＝(A-B)+2rb3＝(33.4-23.8)+2×10.96＝31.52mm
Figure BDA00036979425400000510
Figure BDA00036979425400000511
B3＝x3A3＝0.754×31.52≈23.77mm
Figure BDA00036979425400000512
从上式A3、B3计算数据可以看出，该尺寸小于制件的尺寸，但与制件的中心线尺寸相差不大，那么该工序的外形尺寸及高度可按制件的外形尺寸及高度来绘制即可，即拉深高度H3＝29mm。
注：以上拉深高度为预估数据，具体在调试中进一步调整。
(2)拉深工序简图绘制
根据以上的计算绘制出各工序简易的外形尺寸如图4所示。
然后是排样设计，排样设计是多工位级进模设计的核心环节之一，排样具体要点介绍如下：
①冲压出的制件合格、稳定性好；
②尽可能简化模具结构；
③确保各凸、凹模有足够强度的前提尽量减少工位数；
④尽可能降低制造成本；
⑤在保证带料送料稳定的前提下尽可能提高材料利用率。
(2)排样要点分析
该制件冲压工艺比较复杂，具体步骤分析如下：
1、首先将制件毛坯外形冲切出，留毛坯与载体搭边即可。该制件为拉深件，凸缘处是弧面，因此载体与毛坯采用工艺伸缩带来连接过渡，这样可以确保载体不受毛坯在拉深、成形过程而导致变形、扭曲，方便送料，恰好也减少成形时的阻力，具体设计见图5所示。
2、拉深工位布置
该制件先拉深，分三次完成，考虑到拉深的工作过程原理，在首次拉深前后各留一个空工位，方便压边圈设置及拉深动作能够合理进行。
3、侧冲孔布置
拉深结束再进行侧冲方孔和一个
Figure BDA0003697942540000061
小圆孔，从方孔构造分析，为确保侧冲方孔的凹模强度，该方孔分三次冲切，分别第一次冲中间部分及一个
Figure BDA0003697942540000062
Figure BDA0003697942540000063
接着两边部分设置在两个工位上进行。
4、侧冲孔结束后再进行凸缘弧面成形及整形工作，最后落料(制件与载体分离，分离后的制件从右边模面出件)。
(3)排样图设计
经过以上几点分析后，该制件共分为23个工位来排样，见图6所示，具体工位安排如下：即工位①冲导正销孔、预切外形废料；工位②、③预切外形废料；工位④空工位；工位⑤首次拉深；工位⑥、⑦空工位；工位⑧:二次拉深；工位⑨:三次拉深；工位⑩:整形；工位
Figure BDA0003697942540000071
空工位；工位
Figure BDA0003697942540000072
冲顶孔、冲切外形废料；工位
Figure BDA0003697942540000073
冲切外形废料；工位
Figure BDA0003697942540000074
空工位；工位:侧冲孔；工位
Figure BDA0003697942540000075
空工位；工位
Figure BDA0003697942540000076
Figure BDA0003697942540000077
侧冲孔；工位
Figure BDA0003697942540000078
空工位；工位
Figure BDA0003697942540000079
凸缘弧面成形；工位
Figure BDA00036979425400000710
凸缘弧面整形；工位
Figure BDA00036979425400000711
空工位；工位
Figure BDA00036979425400000712
落料(制件与载体分离)。
最后的得到本申请的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，如图7所示，包括大模架和多个依次设置的子模，子模共设有六个，分别为：
第一子模，用于冲导正销孔及冲切毛坯的外形废料；
第二子模，用于首次拉深；
第三子模，用于二次拉深、三次拉深及整形；
第四子模，用于精切外形废料；
第五子模，用于侧冲方孔和圆孔；
第六子模，用于凸缘弧面成形、整形及落料。
具体的，该模具总体由一副大模架和六组模板组合而成，总长为2000mm，宽为650mm，高为450mm，具体各组的工作内容介绍如下：
第一子模冲导正销孔及冲切毛坯的外形废料。为简化冲切毛坯外形废料的结构及凸、凹模的强度，该毛坯外形分7个刃口冲切。
第二子模为首次拉深。为方便调整压边力，该模具将首次拉深单独设计一组。
第三子模为二次拉深、三次拉深及整形。
第四子模为精切外形废料。该外形废料除留4个搭边，其余部分分4个刃口冲切而成。
第五子模为侧冲一个
Figure BDA00036979425400000713
的小圆孔与侧冲方孔。该组均设置滑块结构，侧冲方孔分三次冲切，首次侧冲方孔的冲切与侧冲
Figure BDA00036979425400000714
小圆孔设计在一起，后面两次单独冲切。
第六子模为凸缘弧面成形、整形及落料。
为提高模具的精度及使用寿命，该模具在模座上设置四套
Figure BDA00036979425400000715
的外导柱、外导套和24套
Figure BDA00036979425400000716
的小导柱、小导套。
导正销孔设计。该模具在两边载体及毛坯中间均设置导正销孔，均在工位①冲切出，工位②采用三个导正销同时精确定位，后续根据每个工序的需要，将容易窜动的工位均设置导正销定位。
侧冲孔结构设计，侧冲孔结构是该模具的关键结构之一，从制件图上可以看出，该制件共有两处侧冲，即一个21.5×14mm的方孔和一个
Figure BDA0003697942540000081
的小圆孔。为增加方孔凹模的强度，将方孔分解成三个部分冲切。第一次侧冲为冲切方孔中间部分及对面的小圆孔，将此工序安排在工位
Figure BDA0003697942540000082
上完成；第二次与第三次侧冲方孔分别安排在工位
Figure BDA0003697942540000083
上完成。以下以工位
Figure BDA0003697942540000084
侧冲孔模具结构作详细的介绍。
从图8可以看出，该部分结构比较特殊，该结构左右滑块均设置在带料的工位与工位之间来实现侧冲动作，斜楔垫块104、37埋在上模座5里面，斜楔34、39固定在斜楔固定板33上，滑块76、38采用吊装在卸料板垫板102上，各凸模分别固定在滑块及凸模固定块上，滑块复位采用氮气弹簧35来实现。
冲压动作：上模下行，导正销先对带料进行定位，上模继续下行，当滑块76、38底面接触到平行柱112、75的上平面，此时上模继续下行，斜楔接触到滑块，使滑块76、38向中心滑动，对带料上的工序件27实行侧冲工作，模具回程在氮气弹簧40、35的弹力下复位。
具体的，第五子模包括：
第五子上模板和第五子下模板，侧第五子下模板上设有两个侧冲孔凹模，待侧冲工件放置于侧冲孔凹模上，本实施例中，第五子上模板可以是上模座5；
两个斜楔垫块，埋设于第五子上模板的两侧；
斜楔固定板和两个斜楔，斜楔设于斜楔固定板上，斜楔固定板设于第五子上模板上；
两个平行柱，并列设于第五子下模板上；
两个滑块，设于平行柱的上方并分别与两个平行柱对应，其上设有侧冲孔凸模，且滑块连接有复位用的弹簧；
第五子上模板下行，当滑块底面接触到平行柱的上平面，此时上模继续下行，斜楔接触到滑块，使滑块向中心滑动，对工件实行侧冲工作，模具回程在弹簧的弹力下复位。
在本实施例中，弹簧为氮气弹簧。
在本实施例中，两个滑块上的侧冲孔凸模分别为方孔凸模和圆孔凸模，两个平行柱分布于侧冲孔凹模的两侧。
在本实施例中，斜楔和滑块的接触面与第五子上模板的运行方向的夹角为30度至60度。
在本实施例中，第五子模还包括用于定位待侧冲工件的导正销。
在本实施例中，第五子下模板和大模架之间设有下垫板，侧冲孔凹模和平行柱均支撑于下垫板上。
大模架包括下模座和上模座。
(1)该模具将传统工艺采用9副单工序模冲压改为新工艺采用一副冲切毛坯外形、拉深、侧冲及成形等的多工位级进模来冲压，大大提高了生产效率及降低制件的成本。
(2)为方便制造、维修及调试，该模具由一副大模架与六组模板组合而成。
(3)首次拉深单独设计一组，可以在压力机上直接调整压边力，方便维修及调试。
(4)为增加侧冲方孔凹模的强度，将21.5×14mm的方孔分解成三个部分冲切，从而获得了成功。
(5)该模具的四个滑块均吊装在卸料板垫板上，从而解决了侧冲孔设置在带料左右的方向难以实现侧冲动作的难题。

Claims (10)

1.一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，包括大模架和多个依次设置的子模，其特征在于，所述子模共设有六个，分别为：
第一子模，用于冲导正销孔及冲切毛坯的外形废料；
第二子模，用于首次拉深；
第三子模，用于二次拉深、三次拉深及整形；
第四子模，用于精切外形废料；
第五子模，用于侧冲方孔和圆孔；
第六子模，用于凸缘弧面成形、整形及落料。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述第五子模包括：
第五子上模板和第五子下模板，所述侧所述第五子下模板上设有两个侧冲孔凹模，待侧冲工件放置于侧冲孔凹模上；
两个斜楔垫块，埋设于第五子上模板的两侧；
斜楔固定板和两个斜楔，所述斜楔设于斜楔固定板上，所述斜楔固定板设于第五子上模板上；
两个平行柱，并列设于第五子下模板上；
两个滑块，设于平行柱的上方并分别与两个平行柱对应，其上设有侧冲孔凸模，且所述滑块连接有复位用的弹簧；
第五子上模板下行，当滑块底面接触到平行柱的上平面，此时上模继续下行，斜楔接触到滑块，使滑块向中心滑动，对工件实行侧冲工作，模具回程在弹簧的弹力下复位。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述弹簧为氮气弹簧。
4.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，两个滑块上的侧冲孔凸模分别为方孔凸模和圆孔凸模。
5.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述两个平行柱分布于侧冲孔凹模的两侧。
6.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述斜楔和滑块的接触面与第五子上模板的运行方向的夹角为30度至60度。
7.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述第五子模还包括用于定位待侧冲工件的导正销。
8.根据权利要求2所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述第五子下模板和大模架之间设有下垫板。
9.根据权利要求8所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述侧冲孔凹模和平行柱均支撑于下垫板上。
10.根据权利要求1所述的一种不锈钢长圆形落料、拉深、侧冲、成形多工位级进模，其特征在于，所述大模架包括下模座和上模座。
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