小钣金件冲孔翻边复合模设计

孙令真,陈运胜

(广州华立科技职业学院电力与智能制造学院，广东 广州 511325)

0 引 言

钣金件上的翻边孔一般是先冲底孔，再翻边，由两套工序模具冲压成型。这种冲压工艺一般适用于尺寸较大的钣金件，而对于尺寸较小、形状不规则的钣金件，由于其定位精度较差，合格率低，并且取件困难，用冲孔翻边复合模具生产较为合理。本文以生产儿童玩具上的一个小钣金件为例，介绍一套带滑块的冲孔翻边复合模具，在一个冲压循环过程中完成冲孔、翻边两个工序，产品的合格率高，并可自动将产品顶出。

1 产品结构及冲压工艺

图1是某公司开发的儿童玩具上的一个钣金件，材质为Q235，料厚为0.2 mm，尺寸为φ38 mm×5 mm，翻边孔直径为φ20 mm，翻边高度为3 mm，产品的外表面有一部分凹陷，外围形状不规则。

(a) 结构图

(b) 效果图

如果采用先冲底孔，再翻边的冲压工艺，由于定位精度不高，且翻边孔的高度只有3 mm，冲底孔与翻边的同心度低，经常发现翻边孔的翻边高度明显不均匀，产品不良率较高。

2 模具结构设计

2.1 模具总体设计

该冲孔翻边复合模的下模、上模立体图分别如图2(a)， 2(b)所示，下模主要有下模座、下模垫板、凹模复位弹簧、凹模芯、翻边凹模、滑块、滑块复位弹簧等零件，上模主要有压杆、压料板、压料弹簧、上模座、凸模固定板、上模垫板、限位螺栓、凸模、斜楔等零件[1-2]。

(a) 下模

(b) 上模

2.2 模具结构及工作过程

该冲孔翻边复合模的剖面结构如图3所示。为了实现冲孔翻边功能，将凸模15设计成台阶状，其顶端是冲孔凸模，在冲孔凸模的根部为翻边凸模；将凹模芯5设计成活动零件，凹模芯5在复位状态下为冲孔模凹模，当凹模芯5下沉后，凹模板中间露出的圆孔为翻边凹模[3-6]。

工作过程如图3(b)及图3(c)所示。

(a) 模具结构图

(b) 冲孔时的情形

(c) 翻边时的情形

图3(a)是上、下模分开时的模具状态，上模压料板8的行程通过限位螺栓13进行限位，压料弹簧9位于压料板8与凸模固定板11之间。滑块19位于凹模芯5的底部，用于充当凹模芯5的垫块，承受冲孔时凹模芯5所受的冲击力。

图3(b)是冲孔时的模具状态，此时凹模芯5处于复位状态，滑块19位于凹模芯5的底部，用于承担冲孔时凹模芯5所受的冲裁力，压料板8压在工序件上面，凸模的小端与凹模芯共同将材料冲孔。

图3(c)是翻边时的模具状态，滑块19已离开凹模芯5的底部，上模的压杆7压在凹模芯5的支撑条上，将凹模芯5往下压，腾出空间用于翻边，然后凸模的台阶与翻边凹模共同将材料翻边[7-8]。

模具工作过程如下：

1) 冲压开始前，滑块位于凹模芯底部，模具处于复位状态；

2) 上模下降，凸模15的冲孔端面先接触材料，并与凹模芯5配合，冲出翻边孔的预制孔；

3) 上模继续下降，上模的4个斜楔将下模的4个滑块挤向四周运动，使滑块离开凹模芯5底部；

4) 上模继续下降，上模的4个压杆抵扣在凹模芯5的4个支撑条上，将凹模芯5往下压，在凹模板上产生一个圆孔，该圆孔即为翻边凹模；

5) 上模继续下降，凸模的翻边部分与翻边凹模配合，对材料进行翻边；

6) 翻边完成后，上模往上提升；

7) 下模开始复位，首先是凹模芯5底部的弹簧将凹模芯5顶起，凹模芯5在复位过程中同时将翻边后的产品从凹模中顶出，同时滑块弹簧将滑块推向凹模芯5的底部；

8) 模具完全复位后，即可开始生产下一个制件。

2.3 主要零部件结构设计

2.3.1 凹模芯结构

凹模芯结构如图4所示，呈圆筒形状，内圆为冲孔凹模，用于冲底孔，外圆的直径等于翻边凹模直径。在凹模芯的底部设置4条支撑条，其作用是当冲孔完成后，上模在下降过程中，压杆压在这4条支撑条上面，将凹模芯往下压。在4个支撑条的底部各设置1个弹簧，其作用是当上模提起后，弹簧通过支撑条托起凹模芯。

图4 凹模芯结构

2.3.2 滑块的结构

当冲孔时，凹模芯所受的冲击力非常大，因此在凹模芯的底部必须有垫块，此时滑块位于凹模芯底部，起垫块的作用，承担冲孔时凹模芯所受的冲裁力。当冲孔工序完成后，滑块分开，便于凹模芯下沉，滑块结构如图5所示。在上模提起时，滑块在弹簧作用下复位，当上模下降时，上模斜楔将滑块推开，当滑块张开时，凹模芯可以沿滑块的斜面下沉，从而可以让出空间进行翻边[9-10]。

图5 滑块结构

3 结 论

由于该产品的尺寸较小，材料厚度较薄，而且产品的轮廓是一个不规则的圆，很难精确定位，产品的不合格率高。

本文设计了一套冲孔翻边复合模具，将凸模设计成台阶状，凹模芯设计成活动件，先用凸模的小头与凹模芯配合冲出翻边底孔，然后凹模芯下沉，在凹模板上露出翻边凹模后，再由凸模的大头和翻边凹模一起对材料进行翻边，当凹模芯复位时，同时将产品顶出，从而在一个冲压循环中实现了冲孔、翻边和顶料3个工序，有效节省了工序，也提高了生产效率，更重要的是冲底孔与翻边两个工序在同一模具的冲压循环中完成，可以增加底孔与翻边两个工序的同心度，提高产品的合格率[11-12]，产品实物如图6所示。

图6 产品实物