可調(diào)式成形壓模技術(shù)研究

陳 霞 任錦萍 牛永進 楊 會 崔燕花 趙振武

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可調(diào)式成形壓模技術(shù)研究

陳 霞 任錦萍 牛永進 楊 會 崔燕花 趙振武

（長治清華機械廠，長治 046012）

根據(jù)異形件的結(jié)構(gòu)特點，針對傳統(tǒng)成形壓模工藝裝備結(jié)構(gòu)單一、不可互換等問題，提出可調(diào)式的成形壓模優(yōu)化設(shè)計方案。使用三維建模軟件對可調(diào)式成形壓模優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進行實體建模，得到壓模裝配結(jié)構(gòu)示意圖。生產(chǎn)實踐表明，該可調(diào)式成形壓模成形效果良好，能實現(xiàn)壓模的一次安裝完成多種異形件的壓制成形，降低了生產(chǎn)成本，為可調(diào)式壓模設(shè)計提供有價值的參考。

異形件；可調(diào)式；壓模

1 引言

在軍工生產(chǎn)制造企業(yè)中，異形件作為軍工關(guān)鍵零組件的重要組成部分，它的成形壓模設(shè)計尤為重要。當(dāng)前，對異形件的成形壓模工藝裝備結(jié)構(gòu)較單一，大多采用一種壓模工藝裝備壓制一種類型的異形件，這種“一對一”壓模方法頻繁安裝、拆卸壓模裝備，耗時較長，浪費時間成本，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)進度。

為了節(jié)省生產(chǎn)時間，需對傳統(tǒng)的壓模成形方法優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出一種可調(diào)式的壓模成形方法，并分析多種異形件的結(jié)構(gòu)特點，對其中的一部分零部件進行更換，實現(xiàn)對多種異形件的壓制成形。

本文所研究的兩種異形件為板狀結(jié)構(gòu)，材料、厚度均相同，其中一種異形件中間有兩處凸起，鋼板四周有卷邊；另一種異形件中間無凸起部分，四周也有卷邊，針對這兩種異形件結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計一種可調(diào)式的成形壓模結(jié)構(gòu)，并使用三維建模軟件建立優(yōu)化方案模型圖。

2 可調(diào)式壓模結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 異形件結(jié)構(gòu)

為了得到優(yōu)化后的可調(diào)式壓模設(shè)計方案，需對壓制成形工件的結(jié)構(gòu)特點進行研究，找到隔板和堵板結(jié)構(gòu)的相同點和不同點，針對兩者結(jié)構(gòu)的不同之處采用互換性原則。

由圖1可以看出，堵板是板狀結(jié)構(gòu)，周圍有相同高度的卷邊形狀，中間部分有兩處相同尺寸的凸起，板厚為3mm，材料為Q345A。隔板同堵板結(jié)構(gòu)相似，均帶有卷邊，但中間部分沒有凸起，板厚為3mm，材料為Q345A。

a 堵板 b 隔板

2.2 可調(diào)式壓模三維實體建模

根據(jù)異形件中隔板和堵板的結(jié)構(gòu)特點，采用互換性原則，利用異形件的共性建立整體壓模結(jié)構(gòu)，對其中的不同結(jié)構(gòu)使用可調(diào)式的結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)壓模方案的優(yōu)化設(shè)計，壓模三維實體模型如圖2所示。

圖2 可調(diào)式壓模三維建模裝配示意圖

圖3 可調(diào)式壓模二維裝配示意圖

由圖2可以看出，壓模主要由上模座、上模、壓邊圈、下模、下模板和起筋模頭組成，其中上模與上模座之間、壓邊圈與下模之間、下模與下模板之間通過螺栓固定連接，下模板中間部分有兩處通長形鍵槽，將起筋模頭與下模板的鍵槽固定連接。由圖3可調(diào)式壓模二維裝配示意圖可以看出，上模座由水平鋼板、豎直鋼板焊接固定連接，壓制堵板、隔板使用相同的上模座和下模板，由于堵板和隔板的壓制尺寸不同，需更換上模頭、下模和壓邊圈，根據(jù)堵板和隔板的壓制尺寸，選定合適的上模頭、下模和壓邊圈。

2.3 關(guān)鍵零組件的結(jié)構(gòu)分析

為了使壓制成形的異形件尺寸符合圖紙使用要求，需在壓模設(shè)計時考慮壓模結(jié)構(gòu)的材料類型和回彈量的影響，現(xiàn)對壓模結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵件上模頭、下模、壓邊圈和起筋模頭的結(jié)構(gòu)進行分析，上模頭的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 上模頭結(jié)構(gòu)示意圖

由圖4可以看出，上模頭為鋼板結(jié)構(gòu)，通過四組螺紋孔與上模座連接，中間對稱布置有兩處凹槽，尺寸相同，且凹槽上有四處排氣孔，使工件在壓制過程中將存在于模腔內(nèi)的空氣排出，凹槽的高度尺寸應(yīng)略大于工件凸起的尺寸。

圖5 下模板結(jié)構(gòu)示意圖

由圖5可以看出，下模板為鋼板結(jié)構(gòu)，下模板通過8個相同大小的螺紋孔與下模相連，鍵槽與起筋模頭連接，起吊孔與360°吊環(huán)螺釘相連，待下模板與下模、壓邊圈裝配完畢后，通過吊環(huán)螺釘將下模組合吊至油壓機的工作臺上。

由圖6可以看出，下模呈板狀結(jié)構(gòu)，下模裝配時，首先通過八個下模板孔使下模板與下模固定連接，再將工件放置于凹邊圈內(nèi)，最后使用四組壓邊圈孔將壓邊圈孔與下模連接固定，完成整個下模組合的裝配。

圖6 下模結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 壓邊圈結(jié)構(gòu)示意圖

由圖7可以看出，壓邊圈待工件放置于下模的凹槽后，使用緊固件通過壓邊圈上的孔與下模固定連接。

3 可調(diào)式壓模工作原理

3.1 堵板壓制成形工作原理

根據(jù)堵板的下料尺寸得到可調(diào)式壓模的上模頭凹槽、下模上的凹邊圈尺寸，通過堵板的壓制成形尺寸得到下模凹槽尺寸，最終得到可調(diào)式壓模的上模頭、下模和壓邊圈。依次將下模與下模板固定連接，工件放置于下模的凹邊槽內(nèi)，起筋模頭放置于下模板的鍵槽內(nèi)，壓邊圈與下模板固定連接，下模組合裝配完畢后，使用吊環(huán)螺釘將下模組合吊至油壓機工作臺上；上模與上模座固定連接后，使用鋼絲繩索具將上模組合吊至油壓機上，通過油缸的上下運動帶動上模組合向下運動，最終得到堵板的成形尺寸圖。

3.2 隔板壓制成形工作原理

根據(jù)隔板的下料尺寸得到可調(diào)式壓模的上模頭凹槽、下模上的凹邊圈尺寸，通過隔板的壓制成形尺寸得到下模凹槽尺寸，最終得到可調(diào)式壓模的上模頭、下模和壓邊圈。隔板上沒有凸起，裝配時無需將起筋模頭放置于下模板的鍵槽內(nèi)，與堵板成型的工作原理相同，只需將上模、下模、壓邊圈與堵板互換緊固即可。

4 結(jié)束語

a. 生產(chǎn)實踐證明，合理的上、下模結(jié)構(gòu)和尺寸是保證堵板、隔板尺寸精度和性能符合要求的必要條件。

b. 可調(diào)式壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計縮短了壓模的生產(chǎn)制造時間，提高了工件的壓制成形率，降低了廢品和壓制不合格品率。

1 李路娜，崔小勇. 沖壓模具零件制造工藝研究[J]. 新技術(shù)新工藝，2016 (12)：53～56

2 龔曙光. Ansys工程應(yīng)用實例解析[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003

3 成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

4 姚澤坤. 鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007

5 王孝培. 沖壓手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1983

6 范云漲，陳兆年. 金屬切削機床設(shè)計簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1993. 8

Research of Adjustable Forming Die Technique

Chen Xia Ren Jinping Niu Yongjin Yang Hui Cui Yanhua Zhao Zhenwu

(Changzhi Qinghua Machinery Factory, Changzhi 046012)

According to the structure of the profiled parts, the design scheme of forming die model is put forward in view of the problem of single, non-interchangesble design of traditional forming die technology. Three-dimensional modeling software is used to model the structure of the adjustable forming model, and the structure of the die assembly structure is obtained. Producing practice shows that the forming effect of the adjustable forming die is good, and can realize the press forming of various special-shaped pieces by once installation and reduce the production cost. It provides a valuable reference for the adjustable die design.

the profiled parts；adjustable；die

陳霞（1985），工程師，機械設(shè)計及理論專業(yè)；研究方向：工藝裝備及非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計與研究。

2017-11-07