摘要：经过对零件特征、生产条件及传统工艺的分析，在不改变原有生产条件的前提下，确定了新的生产工艺路线。并根据工艺需要及零件结构特点设计了凸包成形模具。经生产实践，新的工艺以及模具能满足生产需要，解决了实际问题，提高了生产效率。

　　关键词：零件 成型 工艺 模具 设计

　　1 引言

　　钣金零件因其重量轻、材料省、力学性能好及几何造型流畅等特点，往往被作为主要零件。在民用、军用等各种制造领域广为应用。尤其是在航空航天、造船、汽车等生产行业，板材成形占有举足轻重的地位。

　　我所生产的机载计算机设备的机械结构部分主要由铝合金薄板加工构成，生产批量不大，其中有两个主要零件呈“U”型，且侧壁带有凸包用于平整联结，具体结构见下图1、2。

　　2 生产条件及工艺分析

　　折弯、冲压是钣金结构中最为常用的结构成形方法，但其加工次序的不同对零件的成形精度及生产安排会产生较大的影响。加工这类零件时，传统的成形工艺路线为：剪外形、冲凸包、折弯边。在没有受到零件凸包特征尺寸C的影响时，其工艺是合理的。但本零件结构中由于特征尺寸C偏小，按传统工艺路线进行加工时，折弯设备会对前道冲凸包工序形成的凹槽深度产生一定程度的反向挤压，影响到工件的结构尺寸A。结合产品的结构特点及装配要求，在加工中应重点保证配合要素，优先稳定后序难以补救的凸包外形特征。因此为了防止工件两次成形间的交互影响，我们将工艺路线改为剪外形、折弯边、冲凸包。

　　由于单位性质及设备所限，在现有生产条件中无专用压力机可用，考虑到零件结构及成形作用区域为长条形的特点，正好可将折弯机作为该模具的挤压动力装置。

　　3 模具设计及制造

　　由于该产品批量不大，若采用一次复合成型模具成本太高，故沿用分步成形的方法。经对两个零件的比较发现，其主要结构特征相同，且成形尺寸要素一致。如果不考虑两个零件的其它外形，则完全可以采用一套冲凸包专用模具进行挤压。

　　根据上面的分析结果，现将零件的两种特征分离加工，其无论是工艺还是成形模具都会简单很多。模具是根据工艺需要而设计的，工艺路线不同，即便加工同一特征所需要的模具不一定相同。在前面的分析中，明确了模具的使用条件，即在毛坯折弯成U型结构后用模具来冲压凸包特征。对挤压凸包而言，只需要一对凹凸模就可以实现，考虑到此特征的对称性，按照一次嵌入挤冲两个凸包的思路，进行了简易模具设计。结构见图3.

　　在模具的设计时，以零件1的凸包成形为主体，但同时兼顾到零件2的凸包成形加工。

　　内衬外压式、内凹外凸的挤压方式及模具结构能根据需要更好的满足这两类零件的成形要求。同时，为了装卸方便，在两个凸模的靠零件的侧壁处，设计了1°~3°的偏角，以提高工件装卸的效率。

　　在模具的构成零件中，凸模1和凸模2，凹模1和凹模2是分别属于完全相同的两个零

　　件，组合后可形成零件中的凸包特征。件6(垫板)为一个带缺口的钢板，既是对U型内尺寸的补偿，同时还是脱模的“开关”。件7(导向销)维持两个凹模的整体性，保证安全。所以模具制造并不复杂。没有特殊要求，一般的机械加工就能满足。模具能适用于现有工作环境及工艺条件。

　　4 模具工作过程

　　该模具主要由凸模1、凸模2、凹模1、凹模2、导向销及垫板组成，模具采用上下挤压，人工卸料的方式工作。

　　工作时，先将装有件7(导向销)的件2(凹模1)、件4(凹模2)沿导向合拢，按上图方位置入U型工件槽内。再将件6(垫板)插入件2(凹模1)和件4(凹模2)的中间，使件2和件4沿导向销分开，直到其特征外形与U型工件的内侧壁分别贴实。最后将件1(凸模1)和件5(凸模2)分别与U型工件(件3)按图3中的示意组装，零件夹装完成。将装有零件的模具整体移放到折弯机的工作台上，折弯机施压。随着凸模1的下行，凹模1与凸模1、凹模2与凸模2之间分别对零件产生挤压形成凸包外形。卸模时，先依次去掉凸模1和凸模2，再从端面敲掉垫板，此时凹模1和凹模2就会自动脱离工件，零件成型。一个工作循环结束。再按前面的顺序依次循环，进行生产。

　　5 工艺及模具特点

　　该模具及工艺有如下显著特点： 充分利用了现有折弯机施力范围狭长的特点，使压力更集中，成型效果更好。 采用对称设计，模具便于加工、使用安全性好。 模具结构简单，制造成本低，适于小批量生产。 一模多用，可满足该产品中两个零件的成形加工，见图4。图中工件为不等边单面 凸包U型结构。生产时，按下图结构装夹即可完成零件的凸包成形。

　　采用该工艺消除了冲凸包“扛刀”的隐患。 零件受力对称，不易产生零件失稳或微量偏移，提高了成型精度，且稳定性好。 6 结束语

　　用该模具生产的零件外观质量良好，尺寸符合图纸要求。

　　采用该工艺路线，并结合模具能有效解决“U”型凸包零件在成形过程中易产生失稳及扛刀等工艺缺陷问题，明显提高了其变形程度和抗失稳能力，同时有助于提高生产效率，降低生产成本。

　　经实际使用证明，工艺及模具结构均能满足生产要求，且生产效率与产品质量都有很大提高。

　　参考文献：

　　1. 冷压冲模设计 中国人民解放军京字一八四部队出版发行 1972.1

　　2. 工艺手册 国营长风机器厂工艺手册编写组 1978

　　3. 周开勤. 机械设计师实用手册 天津科学技术出版社，1995.05

　　4. 王光斗、王春福主编 机床夹具设计手册(第二版) 上海科学技术出版社 1987.8

　　5. 何形银. 航空工程手册 航空工业出版社，2001.01