0引言

我們?cè)谀＞叩闹圃旌蜕a(chǎn)過程，經(jīng)常會(huì)碰到一些較厚板類的彎曲零件（厚度2mm～4mm），此類工件不容易彎曲成形，又由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需要，往往不能減薄其厚度，所以要求在制定沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)制造中要采用更合適的方案和結(jié)構(gòu)。

1正文

如圖1所示零件，是某型冰箱的配件——中鉸鏈。材料為厚度3mm的Q235，年產(chǎn)量150萬件。要求加工后邊緣不得有尖銳毛刺、利邊；表面平整，凹凸不能大于0.2mm。此零件安裝在冰箱前中部，直接連接冰箱上門和下門，起著“承上啟下”的作用，既要承受冰箱上門以及門中承載物的重量，又要固定下門，受力比較大，同時(shí)又要保證門體開和關(guān)的靈活性，所以在零件制造過程，要求不能減薄零件的板料厚度，又要保證其垂直度。此零件按傳統(tǒng)的加工工藝常采用一模沖一件的方式加工。

2零件傳統(tǒng)工藝分析

根據(jù)零件的特點(diǎn)和要求，按照傳統(tǒng)的加工工藝可定為3工序：落料——沖孔——彎曲。但是按傳統(tǒng)工藝制造出模具后，生產(chǎn)中存在著以下問題：

1）在設(shè)計(jì)過程中，考慮到零件的孔與外形相對(duì)位置要求比較高，優(yōu)先考慮復(fù)合模具。但是模具制造完成后，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)凸模被卸料板卡裂；產(chǎn)品單邊毛刺較大，或者上打料塊斷裂，而擠斷沖孔凸模等現(xiàn)象。后來，試著把落料和沖孔工序分開，先落料再?zèng)_孔，但是產(chǎn)品單邊毛刺較大，壓料板卡裂的凸模等現(xiàn)象依然存在。經(jīng)過多次對(duì)模具的調(diào)試，分析原因：主要由于該零件展開后的尺寸較小，形狀為非對(duì)稱形，（如圖2）落料凸模過于單薄，在沖壓過程中，由于受力不均衡，產(chǎn)生側(cè)向微傾，從而造成單邊毛刺比較大的現(xiàn)象。另外由于零件板料比較厚，需要較大的推料力，強(qiáng)力下卸料板受力矩的作用，會(huì)卡住凸模，造成凸模斷裂等現(xiàn)象；

2）在彎曲過程中（如圖3），經(jīng)常出現(xiàn)零件的移位現(xiàn)象，移位后的零件在定位銷處會(huì)出現(xiàn)不同程度的擠傷現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的外觀。在調(diào)模試模中，即使彎曲凸模調(diào)到底，彎出來的零件面在彎曲處也會(huì)出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象，另外零件的垂直度也不符合圖紙的要求。經(jīng)過多次的試沖，認(rèn)真分析原因：發(fā)現(xiàn)主要是材料為單邊彎曲，所需彎曲力大，又由于零件展開面積較小，彎曲時(shí)，折彎凸模作用在零件上的有效面積小，壓料力不夠，下卸料板會(huì)在凹模中輕微傾斜，所以造成板料移動(dòng)，從而出現(xiàn)彎邊不垂直等現(xiàn)象；

1. 成形凹?？颍?. 六處定位銷；3. 展開后的零件；4. 凹模固定銷孔；5. 凹模固定螺孔

3）由于在傳統(tǒng)的工藝中，彎曲工序不能保證零件的垂直度，往往需要增加一道整形工序，這樣增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，同時(shí)由于零件較小，整形時(shí)不容易定位，由于操作原因經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品的報(bào)廢現(xiàn)象；

4）包含整形工序，完成此零件需要4道工序，同時(shí)模具全部為一模出一件，由于零件年產(chǎn)量較大，加上我們工廠的壓力機(jī)數(shù)量有限，待生產(chǎn)的零件種類較多，一個(gè)零件的模具往往不能連續(xù)一個(gè)月安裝在一臺(tái)壓力機(jī)上，需要根據(jù)訂單的數(shù)量靈活更換模具。所以，此零件按傳統(tǒng)工藝加工，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)量跟不上訂單量的問題。

3新工藝確定和分析

根據(jù)對(duì)傳統(tǒng)工藝中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，利用所學(xué)的文化知識(shí)和積累的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我們學(xué)校現(xiàn)有的條件，制定出新的加工工藝：落料沖孔——彎曲——分離（如圖4、5、6.）。該工藝采用1模沖2件的生產(chǎn)方式。

1）利用倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)完成落料和沖孔工序的合并。（如圖8）采用1模出2件的排料，旋轉(zhuǎn)排料，較傳統(tǒng)工藝，這樣排料增加了零件的沖裁面積，也就是增加了落料凸模的底面積，從材料尺寸上，加強(qiáng)了落料凸模的強(qiáng)度，在沖裁過程不會(huì)產(chǎn)生凸模由于壓力不均勻而使單邊毛刺較大的現(xiàn)象。另外，復(fù)合模上卸料塊面積增大后，壓力比較平衡，沖裁過程，卸料板不會(huì)因?yàn)閴毫Σ痪霈F(xiàn)退料不暢或卡斷沖孔凸模的問題。

1. 打料桿；2. 模柄；3. 上模座；4. 打料塊；5. 墊板；6. 沖孔凸模；7. 固定板；8. 凹模；9. 下卸料板；10. 彈力膠；11. 凸模固定板；12. 固定螺絲；13. 下模座；14. 落料凸模；15. 卸料螺絲；16. 導(dǎo)柱；17. 彈性定位釘；18. 導(dǎo)套；19. 上卸料塊；20. 打料釘；21 固定螺絲和銷釘

1. 模柄；2. 打桿；3. 上模座；4. 上固定板；5. 成形凸模；6. 產(chǎn)品；7. 成形凹模；8. 下墊板9. 下模座；10. 下退料裝置；11. 導(dǎo)柱；12. 導(dǎo)套

1. 模柄；2. 上模座；3. 上墊板；4. 上固定板；5. 彈力膠；6. 壓料板；7. 凸模；8. 凹模；9. 凹模固定板；10 下模座；11. 產(chǎn)品；12 小導(dǎo)柱；13. 小導(dǎo)套；14 模架導(dǎo)柱導(dǎo)套

2）彎曲工序中采用一彎二的結(jié)構(gòu)，（如圖8）旋轉(zhuǎn)排料，借用已經(jīng)沖好的中間四處U形孔定位，無需壓料板，當(dāng)凸模下行時(shí)，零件沿著凹模的?？騼?nèi)壁成形，凸模的外壁與凹模?？騼?nèi)壁間隙控制零件的平整度，下卸料板在凸模的壓力下克服彈力膠的彈力，往凹模深處移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到下限時(shí)，在凸模的壓力作用下，對(duì)產(chǎn)品起著整形壓平作用，保證零件的垂直度和底面的平整。完成彎曲和壓形后，凸模向上移動(dòng)，下卸料板在下彈力裝置的反彈力下恢復(fù)原位置，彈出零件，如果零件附在凸模上，當(dāng)凸模移動(dòng)到上限時(shí)，壓力機(jī)的上打料裝置推動(dòng)打料桿，彈出零件。由于1模沖2件，增大了凸模底面與零件有效接觸面積，同時(shí)利用中間4孔定位。在沖壓過程中，下卸料板受力比較均衡，沒有產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象。這樣利用力均衡的方法解決了彎邊不垂直；移位，退料不暢等現(xiàn)象。

3）出于控制生產(chǎn)成本的考慮，參考沖壓手冊(cè)以及根據(jù)板料的實(shí)際情況，排料時(shí)預(yù)留兩件切斷的連接處只有6mm，所以切斷模的凸模很單薄，在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)由于壓料板的偏向而卡斷凸模的現(xiàn)象，在模具設(shè)計(jì)中，加大加厚了壓料板，并在切斷模上加裝小導(dǎo)柱、導(dǎo)套，(如圖9)從結(jié)構(gòu)上解決了由于壓力較大，壓料板偏向而卡斷凸模的問題。另外，把切斷凸模設(shè)計(jì)成先導(dǎo)向后切斷的結(jié)構(gòu)。即設(shè)計(jì)時(shí)延長(zhǎng)凸模和凹模的刀口，在保證有效切斷刀口的情況下，延長(zhǎng)的部位不按沖裁間隙，而是設(shè)計(jì)成均勻滑配，并且延長(zhǎng)的兩端加工圖模具導(dǎo)向凸臺(tái)，凸臺(tái)的高度稍大于零件的材料厚度。在沖壓過程，凸模導(dǎo)向部位先進(jìn)入凹模，刀口再進(jìn)行切斷，這樣從側(cè)向保護(hù)了單薄的凸模，使其不容易斷裂，同時(shí)也保證了切斷過程，凸模與凹模的間隙均勻，從而得到良好的切斷面。

4利用新舊工藝對(duì)該零件生產(chǎn)成本的比較:

從工序上，傳統(tǒng)的工藝包含整形工序，共需要四道工序才能完成該零件的加工，相比之下新的工藝少了一道工序。一臺(tái)JH31-400(40噸)沖床主電機(jī)功率為15KW，行程次數(shù)為50次/分鐘，正常生產(chǎn)情況，人工完成操作在20～30次/分鐘。按25次/分鐘工作計(jì)算，一小時(shí)生產(chǎn)的零件數(shù)為：25次/分鐘X60分鐘/小時(shí)=1500件/小時(shí)。按年產(chǎn)量150萬件計(jì)算，需要1500000件/1500件/小時(shí)=1000小時(shí)。

按人工50元/天計(jì)算，平均每小時(shí)人工費(fèi)用為：50/8=6.25元/小時(shí)。生產(chǎn)完年計(jì)劃，總共需要人工費(fèi)：1000小時(shí)X6.25元/小時(shí)=6250元。

機(jī)床主電機(jī)功率為15KW，1千瓦時(shí)=1度電，按工業(yè)用電1元/度計(jì)算，生產(chǎn)完年計(jì)劃，單工序需要耗電費(fèi)用：1000X15X1=15000元。

由于采用1出2的沖裁方法，從耗時(shí)上減少了一半，完成此零件年產(chǎn)量時(shí)，3道工序節(jié)約時(shí)間：1000/2X3=1500小時(shí)。也就是總共節(jié)約人工費(fèi)：1500X6.25=9375元;總共節(jié)約電費(fèi)：1500X15X1=22500元.

從以上計(jì)算，通過上述的工序簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)改變，完成此零件的年產(chǎn)量總共可以節(jié)省費(fèi)用：15000+22500+9375=46875元。這一改進(jìn)雖然對(duì)一家有規(guī)模的工廠來說，可能只起著微小的作用，但是現(xiàn)在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，原材料價(jià)格較高，零件的單價(jià)較低，所以節(jié)約材料，減低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，企業(yè)才能取得更大的效益。另外如果采用1模出2或1模多件的結(jié)構(gòu)，可以取得更可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)論

此方案已經(jīng)制造出模具，效果很好，消除了傳統(tǒng)工藝時(shí)所出現(xiàn)的移位，彎曲不垂直等制造缺陷，另外由于壓料板偏向而拉裂凸模的現(xiàn)象也隨之消失，連續(xù)生產(chǎn)3萬件，除了沖裁刀口由于模具材料的原因需要修磨，其他沒有出現(xiàn)較大的問題，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

通過此次模具的設(shè)計(jì)和小技巧的改造，總結(jié)了以下經(jīng)驗(yàn)：

1）對(duì)于板料比較厚的零件，展開后又是非對(duì)稱的，則盡可能采用1模2件或1模多件的成形方案，使之達(dá)到相對(duì)對(duì)稱狀態(tài)，以保證在沖壓過程中的模具結(jié)構(gòu)件的力均衡；

2）對(duì)于模具的卸料板，壓料板等結(jié)構(gòu)件，可以采用加小導(dǎo)柱，導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，用于防止因?yàn)閴毫^大而產(chǎn)生偏向，有利于保護(hù)凸模。

同時(shí)，使我們更能感覺到，在科技日新月異的今天，只有努力的學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能，不斷創(chuàng)新，才能為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為國(guó)家，為社會(huì)做出更多的貢獻(xiàn)。