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图1所示为某火锅菜盆，材料为不锈钢304，料厚为1.0 mm，该制件的剖面轮廓由多段圆弧组成，底面是平面，口部有多段弯曲，属于冲压制件。在制件的两侧各有2个小孔，用于安装手柄。![]()
图1 火锅菜盆结构由于不同批次的材料厚度略有不同，并受压力机、工作环境及调试工程师经验的影响，不同生产批次的制件上120°夹角和70°夹角的反弹量可能不同。为了便于校正，将120°夹角、70°夹角分开成形，先成形120°夹角，再成形70°夹角。如果用单工序模成形该制件，至少需要落料、拉深、第1次成形（成形120°夹角）、第2次成形（成形70°夹角）、侧冲孔5个工序，相邻工序之间还有物料流通环节，生产效率低。如果用复合模成形，则只需要3副模具，不仅节省工序，还能减少物料的流通环节，提升工作效率。经过分析，可以将“落料＋第1次成形（120°夹角）＋拉深”3个工序组合在1副复合模上成形，如图2所示。考虑拉深时需要压边圈，因此将成形120°夹角的工序排在拉深工序前，在进行拉深工序时将120°的斜边视为压边圈。在设计成形模时需考虑反弹，经过试制模具验证，成形模的反弹角度取3°。对图1中120°夹角，在成形模中按117°成形。![]()
图2 复合模结构1.下模垫板 2.支撑柱 3.橡胶垫块 4.下模推板 5.支撑柱 6.下模座 7.落料凹模垫块 8.成形凹模垫板 9.成形凹模 10.落料凹模 11.卸料板 12.上模固定板 13.导柱导套 14.上模座 15.上模垫板 16.上模推杆 17.弹簧 18.定位销 19.上模推板 20.弹簧 21.定位柱 22.拉深凸模 23.凸凹模 24.拉深凸模垫板 25.推杆 26.限位螺钉
复合模具有以下关键结构：①落料凸模、拉深凹模和成形凸模共用一个零件，称为凸凹模。凸凹模23的外刃口首先与落料凹模10将板料切开，生成落料件；然后凸凹模23端面与成形凹模9在落料件上压形120°的斜边，成形后的120°斜边在拉深过程中起压边圈作用；最后凸凹模23的内侧面与拉深凸模22拉深材料；②在下模设置了橡胶垫块3，在成形与拉深过程中，橡胶垫块被压缩产生弹力使成形凹模9顶在材料的下面将材料压住，防止材料变形；③在拉深凸模22中设置排气孔，当取出工序件时空气可以从排气孔中进出，以防止形成真空；④上模推板19和上模推杆16连接的螺纹孔是盲孔，避免在工序件上留下螺纹孔痕迹，因此上模推板19和上模推杆16用双头螺栓连接；⑤为了增加定位精度，凸凹模23用螺钉和定位销18固定，下模推板4为活动零件，采用限位螺钉26连接在下模座6上；⑥在进行拉深工序时，由于弹簧17向上顶，上模推板19与工件未接触。当上模上升到一定位置时，压力机挡料板将上模推杆16和上模推板19往下压，将工序件从凸凹模23中推出。复合模的运动过程：将材料放在落料凹模10的上表面用定位柱21定位，启动压力机，上模往下移动，凸凹模23首先与材料接触，在凸凹模23与落料凹模10的裁剪作用下，材料被切开；上模继续往下移动，成形凹模9、成形凹模垫板8、推杆25、下模推板4往下运动，橡胶垫块3被压缩，拉深凸模22伸出拉深板料并成形120°夹角，120°的斜边在拉深工序中起压边圈的作用；然后上模向上抬升，由于材料产生回弹，卡在凸凹模23的内表面随上模向上运动，当压力机上升到一定的位置后，压力机挡料板将上模推杆16和上模推板19向下推，将工序件从凸凹模23中推出，取出工序件后开始下一环节。在设计成形70°夹角的模具时，在成形过程中，为了防止材料120°的斜边起皱，需要在下模安装活动的顶板从下面顶住120°的斜边，并在活动顶板的底部设置橡胶垫块。上模往下运动时压缩橡胶垫块，既提供了压住120°斜边的压力，又能让出空间给上模运动。考虑材料反弹，经过试制模具验证，成形模的反弹角度取3°，第2次成形模的结构如图3所示。![]()
图3 第2次成形模结构1.下模座 2.成形凹模垫板 3.橡胶垫块 4.下模垫板 5.成形凹模 6.下模顶板 7.成形凸模 8.定位凸模 9.上模垫板 10.上模座 11.上模推板 12.上模推杆 13.弹簧 14.定位销 15.导柱导套
第2次成形模的运动顺序：将工序件放入模具中，由定位凸模8定位，启动压力机，上模向下运动，若工序件未摆正，在定位凸模8和成形凸模7的挤压作用下可将工序件摆正，当上模向下运行到预定位置后，在成形凸模7和下模顶板6接触到工序件，并将第1次成形120°的斜边压住，上模继续向下运动，成形凹模5接触工序件，在成形凸模7和成形凹模5的挤压下，将120°的斜边挤压成70°。在此过程中，橡胶垫块3被压缩，下模顶板6和成形凸模7将120°的斜边压住，防止材料产生褶皱。当第2次成形完成后，压力机滑块带动上模向上移动，被压缩橡胶垫块3的弹性将工序件顶在成形凸模7中，当上模移动到预定位置，压力机挡料板驱动上模推杆12和上模推板11往下将工序件从成形凸模7中推出，取出工序件后开始生产下一个制件。模具关键结构：在下模顶板6的底部设置了橡胶垫块3，在成形70°角时，橡胶垫块3被压缩，下模顶板6和成形凸模7将120°的斜边压住，防止120°的斜边产生褶皱，同时橡胶垫块3压缩可以让出成形凸模7往下运动的空间，否则模具零件会被卡死。制件两侧各有2个小孔，在拉深、成形工序后加工这4个孔，如果用钻床钻孔，效率低、容易变形且不易定位。为了提高生产效率，并保证小孔的精度，用1副模具从两侧将4个小孔同时冲出，侧冲孔模结构如图4所示，同时从两侧冲孔有利于模具受力均匀。![]()
图4 侧冲孔模结构1.下模座 2.下模垫板 3.支撑柱 4.导柱 5.定位凸模 6.导套 7.上模座 8.上模固定板 9.压板 10.弹簧 11.模柄 12.限位螺钉 13.斜楔 14.侧冲凸模 15.压块 16.滑块座 17.弹簧 18.限位螺钉 19.侧冲凸模支架
侧冲孔模的运动顺序：将工序件放入模具中由定位凸模5定位，启动压力机，上模向下运动到预定位置后，压板9将工序件压正，上模继续向下运动，在斜楔13的斜面推动滑块座16侧向移动，侧冲凸模14在工序件上冲出4个小孔，上模继续向下移动，当斜楔13的竖直侧面与滑块座16接触时，滑块座16停止侧向移动，然后上模向上运动，在弹簧17的作用下将滑块座16推开，当滑块座16遇到限位螺钉18的沉头时停止被弹簧17推开。从模具中取出制件后开始生产下一个制件。▍作者单位：福建船政交通职业学院 机械与智能制造学院《模具工业》杂志不接受任何代理方式投稿，敬请作者访问网站投稿https://mjgy.cbpt.cnki.net/
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