对于开口较小的“U”型零件（如图1所示）的下摆臂左右后支架，它位于车架前部下侧前车轮位置，连接第二横梁和前悬支架。该零件选用材料B510L/热板，料厚4.0mm。我们根据该零件板材较厚、结构复杂且孔位孔径要求严格的特点制定了如下冲压工艺方案：落料冲孔、预弯、成形、整形、冲孔切边和冲孔。其中的难点是第6序的冲孔模设计，该工序需冲“U”型面6个孔，孔同轴度要求高，由于该“U”型翼面距离仅40mm，采用正冲无法取放工件，而侧冲则凹模强度弱且不易排废料，使用钻模效率低且不易保证制件精度。传统设计方法无法满足该零件工艺要求。根据这种情况，我们设计了采用浮动凹模解决制件凹模强度薄弱的模具。
图1 下摆臂左右后支架
模具结构及冲压工艺
图2所示的模具结构中，浮动凹模组件5（本模具设计时采用四工位，浮动凹模共4件，由于孔距零件底面太近，为保证强度没有镶凹模套，而采用Cr12MoV整体镶块）固定在凹模固定板4上，下面是凹模垫板3，两者之间（制件放入浮动凹模时）保留1mm间隙，用导柱14导套13导向，中间设置弹簧2，用盖板3给凹模固定板4限位；凹模垫板3固定在下模座上。上模是冲孔类常规结构，采用钢件压件器和厚板料冲孔凸模。
图2 模具结构
模具装在冲压机床上工作时，制件从侧面放入浮动凹模组件5，并把前次冲裁废料推入漏料孔，用废料盒收集。制件用孔（定位销）和型面定位。机床滑块落下时，压件器6先接触到制件（上翼面），在弹簧力作用下驱动浮动凹模组件5和浮动凹模固定板4一起向下运动，至制件（下翼面）接触凹模垫板3；此时制件、浮动凹模组件5、浮动凹模固定板4和浮动凹模垫板3已上下没有间隙，好似一个整体；接着厚料圆凸模7切入浮动凹模组件5。在压床至下死点反向向上运动时，厚料圆凸模7在压件器6作用下先脱离浮动凹模组件5，接着压件器6也脱离浮动凹模组件5，浮动凹模组件5和浮动凹模固定板4在弹簧2的作用下向上运动，脱离浮动凹模垫板3，即制件下表面脱离浮动凹模垫板3。这样制件从浮动凹模组件5取出，完成一次冲裁过程。
设计要点
该模具在冲裁时，制件要包在浮动凹模上并紧贴浮动凹模垫板，各件不能有间隙，以防止浮动凹模被压碎或压裂，因此设计和制造时要注意以下几点：
1.浮动凹模垫板、压件器以及浮动凹模都必须与制件数模符型，各件之间不能有悬空间隙，制造时提高各零件研合率。
2.浮动凹模和浮动凹模固定板在弹簧2作用下托起时，托起高度不能大于两倍料厚（含制件），即制件放入浮动凹模内，下面不能有废料未排入废料盒。
3.压件器弹簧12压力和行程要大于浮动凹模固定板弹簧2，工作时压件器要能先压住浮动凹模和其固定板，以防冲压机工作时，浮动凹模悬在空间。
4.浮动凹模垫板和下模座漏废料空间足够大，不能有废料卡在浮动凹模和浮动凹模垫板之间，只需制件放入浮动凹模时，便可推到漏料孔中。
此外，因制件为左右件，且左右件双面均需冲孔，模具设计时采用一模四工位，前侧是左件，后侧是右件，冲裁完一面后，翻转冲裁另一面。这样机床上下运动一次，可同时冲裁完左右两件，比单件单面冲裁节省了机床和人力，缩短了冲压周期，提高了冲裁效率。考虑到制件料厚4.0mm，此方案中所用冲孔凸模采用冲裁端带有斜刃的厚板料专用冲头，这样不仅可有效降低冲裁力，保护冲头，还可有效减小冲裁时产生的振动和噪声。
结束语
对于开口较小的“U”型零件，两翼面冲孔存在一定困难，如凹模强度不足和废料排出不畅等。浮动凹模结构改变了传统凹模固定在模座上的方法，使其可在冲裁方向滑动，有效地解决了这类难题。该模具自制造调试完成后，经过半年的生产运行，制件质量稳定可靠，模具操作方便，生产效率高，赢得了客户的广泛赞誉。
作者：张传忠 文章来源：山东潍坊福田模具有限责任公司
