冷彎型材沖壓成形工藝及模具設計

楊太德

(連云港職業技術學院，江蘇 連云港222006)

近年來，由于節能減排的需要，輕量化結構設計越來越多的受到人們的重視。金屬板帶材經常溫下塑性彎曲變形而制成的冷彎型材因具有重量輕、強度高的特點被廣泛應用在建筑、交通運輸、機械制造、輕工等部門中。常見的截面形式有C 形、U 形、L 形等，如圖1所示。

由于產品結構的需要，有時必須將型材進行一定的沖壓加工，例如沖孔、沖槽、沖缺口以及二次成形等。型材的沖壓不等同于板料的沖壓，它對沖壓方向、沖壓順序都有限制，模具結構也相對復雜一些［1］。

1 凹字型冷彎型材沖壓成形工藝

如圖2 所示為批量生產的某產品上使用的型材。根據其技術要求，需要將型材的一端進行沖壓加工，沖壓后的型材如圖3a 所示，變形長度為100～120 mm，截面的尺寸要求如圖3b 所示。該型材沖壓后需要保證槽寬尺寸不變，截面的高度尺寸不減小，型材截面的寬度尺寸由塑性變形性質決定，參考尺寸為85.2 mm。

采用如圖4a 所示的單動下沖壓方式，模具結構如圖4b 所示。該模具結構簡單，操作方便，但沖壓后型材截面高度下降明顯，產品尺寸不符合要求。該類冷彎型材采用單動下沖壓方式，板料的相對滑移方向如圖4a 所示。

為了控制板料的相對滑移方向，保證產品尺寸，該類冷彎型材可以考慮采用單動斜沖壓方式，如圖5 所示。實現冷彎型材的單動斜沖壓，壓力機仍可以采用通用機械壓力機，但模具結構相對復雜，需要采用斜滑塊機構。

對于該類冷彎型材的沖壓成形，最佳沖壓方案是單動推擠復合沖壓方式，如圖6a 所示。該沖壓方案對壓力機沒有特殊要求，通過采用擺動凹模可以實現冷彎型材的復合沖壓，模具結構簡單，板料的相對滑移方向對保證型材截面高度尺寸有利［2］。

2 模具結構及工作過程

冷彎型材推擠式沖壓模具結構如圖6b 所示［3－6］。該模具能夠實現型材的精確定位、推擠成形以及對成形后的型材鐓壓校形，實現了該類型材的高效可靠沖壓。

推擠式模具結構工作過程如下:

上模開啟后，定位板17 在彈簧4 的作用下復位，限位導柱16 控制定位板的復位行程;同時擺動凹模3也在彈簧2 的作用下回轉復位，擺動凹模3 的回轉角度是通過墊板5 來保證的。將型材扣在定位板17 上，前后方向由擋板13 定位。上模下行，首先由上模壓板14 和定位板17 將型材夾緊，以防止在成形過程中型材上表面隆起;隨著上模下行行程的增加，型材與擺動凹模3 接觸，迫使擺動凹模3 向內側轉動，實現對型材側面加壓推擠;在上模下行行程終了階段，擺動凹模3恰好與墊板5 接觸，如圖6bA－A所示;由上模壓板14和擺動凹模3 實現對型材的鐓壓，確保成形后零件獲得穩定的形狀。

3 注意事項

該模具在設計過程中區別于一般的沖壓模主要表現在如下兩個方面，一是為了實現推擠作用設置了擺動凹模，其回轉角度為25°，開模后應不妨礙型材在模具上安放與定位，上模下行到下止點時能對型材進行鐓壓校形。二是擺動凹模的軸的設計，考慮到軸與擺動凹模之間的相對轉動，因此兩者之間采用H7/f6 的間隙配合;軸與擺動支架之間需要相對固定，又考慮到加工與安裝方便，因此軸與左端的擺動支架采用H7/p6 的過盈配合，與右端的擺動支架采用P7/f6 的過渡配合;軸的頭部加工M12 的螺紋，以便于采用螺母緊固;軸采用45 鋼材料，為了提高其強度和壽命，需要進行調質處理。軸的主要結構尺寸如圖7 所示。

4 結語

該模具結構有效控制了型材沖壓時的材料流動方向，實現了型材的定位、成形、校形，保證了產品的質量。模具結構緊湊，效率高，操作安全方便，具有良好的經濟效益，對同類零件的沖壓模具設計具有一定的參考價值。

［1］徐交，李落星，李光耀，等.型材彎曲工藝的現狀及發展前景［J］. 塑性工程學報，2008(3):61 －70.

［2］崔書俊. 小型沖壓件工藝設計及模擬仿真［D］. 長春:吉林大學，2011.

［3］王新華，袁聯富.沖模結構圖冊［M］.北京:機械工業出版社，2003.

［4］楊太德.鎮流器罩沖壓工藝與模具設計［J］. 制造技術與機床，2009(7):20 －23.

［5］王孝培.沖壓手冊［M］.北京:機械工業出版社，2003.

［6］楊太德.多孔盤沖壓工藝與模具設計［J］. 鍛壓技術，2011(5):104－107.