连接加强板多工位级进模具的制作方法

本发明涉及模具制造技术领域，具体涉及一种连接加强板多工位级进模具。

背景技术：

图1为汽车连接加强板零件，材料为冷轧钢DC01，料厚为2.0 mm，外形尺寸为100.5 mm×65 mm ×37 mm，零件上无孔。此零件为多处90度折边，精度要求较高，A、B、C处的面轮廓度公差不超过0.5 mm，其余的面轮廓度公差不超过2 mm，本件容易出现回弹缺陷。

连接加强板零件的加工，是通过冲压模具加工成型的。但是，仅采用普通的冲压模具，如单工序模或复合模，需分多道工序完成，冲压加工在不同模具多次成形后，工件表面质量不高，操作性能一般，生产效率低，难以满足大批量生产的需求，有必要提供一种连接加强板多工位级进模具，以克服上述缺陷。

按目前传统的冲压工艺方案，连接加强板零件采用单动模或复合模形式，至少需要两次折弯，连接加强板至少需要3工序，依次是落料、第一次弯曲、第二次弯曲，它需要3副模具、3台冲床才能完成，至少需要3个工人，生产效率低；另外，按传统方案，折弯时以外边定位，定位效果不好，且没有上模或下模压料，回弹比较大，模具调整的空间小，产品质量一般；此外，以剪床下出长方形条料，在人工线生产，落料时四周有搭边，材料利用率不高，以上这些不符合批量、高效生产的要求。

技术实现要素：

为解决现有技术和实际情况中存在的上述问题，本发明提供了一种连接加强板多工位级进模具，以一副连续生产的级进模具加工连接加强板零件，以自动送料机送料，在一副模具上、一台压机上，完成从条料到连接加强板产品的自动落料、折边、切断等冲压工步，做到模具结构紧凑、导向精度高、卸料平稳、定距精确、送料、出料方便，调试维修方便，产品回弹角度小，满足高效的连续冲压生产要求，实现连接加强板零件的批量自动生产。

本发明的技术效果通过以下技术方案实现：

一种连接加强板多工位级进模具，包括顶料销组件Ⅰ、 顶料销组件Ⅱ 、等高套筒组件、顶件块、上弹簧、弹簧固定座、托料块组件、下模座、托料板、冲孔凸模、下弹簧、弹顶销组件、导正销、凸模固定板、卸料板和滑动导柱组件。

优选地，上下模导向方面，共分2组，一是上模板与下模座之间导向，采用4个滚珠导柱组件，包括外导柱，材料为SUJ2轴承钢，高频淬火热处理，硬度和耐磨性好；另一是在上模的凸模固定板与卸料板、下模板之间导向，以4个滑动导柱组件来导向。

优选地，条料从托料板上导料板之间进入，以沟槽式托料块上的卡槽对毛坯进行初定位；托料块组件包括弹簧、止付螺丝；以自动送料机构初定送料定距，以导料块辅助定位，以导正销对条料进行精确定位；

导正销的直径约为材料厚度的4倍，导正销装在卸料板上，长度不到30 mm，保证其刚度；导正销顶部有止付螺丝防其向上窜动；同时，为了防止定位后条料卡在导正销上，在每个导正销左右两侧各设置处弹顶销组件，组件结构包括止付螺丝、弹簧和顶料销，顶出行程为2.5 mm，大于一个料厚；

导正销材料为SKD11，热处理HRC56-60；导正销装在卸料板上，长度不到30 mm，导正销顶部有止付螺丝防其向上窜动；为了防止定位后条料卡在导正销上，在每个导正销左右两侧各设置1处弹顶销组件。

一种连接加强板多工位级进模具加工工艺，包括12个工步：

1）冲工艺孔；

2）冲长孔；

3)切边；

4)向上折边, 预弯45度；

5)向下折边；

6)向下折边,预弯45度；

7)向上折边；

8)切端头；

9)空步；

10)向下折边；

11)空步；

12)切断，误送料检测机构在最后一个工步后进行自动检测，分离切断后的工件在自重作用下滑落。

优选地，所述连接加强板多工位级进模具还包括浮顶机构，所述浮顶机构在第1、2、3工步为托料块组件，所述托料块组件把条料向上顶起，在弯曲之前压住零件，并镦底成形，以防止在弯曲过程中冲件产生微量滑移；弯曲结束后，浮顶机构把冲件上顶；在第4、第5工步，则由弹顶销组件在导正孔位置顶起条料；后面多个工步中，则由一整条细长的顶件块把条料向上顶起以送至下一工步；

顶件块在多个工位参与压料成形，其与下模板之间以两组内导柱、内导套进行导向，导向间隙保证在0.003～0.01 mm内，以等高套筒组件对顶件块进行行程限位；顶件块材质为D2钢，热处理硬度HRC58~60，兼具压料与顶出作用。

优选地，各折边工步中凸模、凹模分别镶入凸模固定板、下模座，配合公差为H7/h6，配入深度为10 mm。

优选地，在折边工步中，为了方便尖角处加工，凸模、凹模采取分块式。

优选地，在折边工步中，在不能用卸料板卸料的情况下，用弹顶组件来卸料，在步骤7）向上折边工步中，因空间受限不能直接用卸料板卸料，在上模设置了顶料杆、外径为φ10 mm的弹簧和止付螺丝作为弹顶组件，保证卸料平稳。

优选地，所述步骤10）向下折边工步中，由于凸模、凹模工作时单向受力，折边时侧向力大，上模的凸模镶入凸模固定板中；为了抵消下模的凹模受到的反侧力，与凹模相连在凹模前后侧各设置一处反侧块，在上模下行接触板料并开始向下弯曲之前，反侧块提前与凹模零间隙滑配，起到反制侧向力的作用，以保证模具工作精度。

级进模是冷冲压模具中一种先进、高效的冲压模具，对于形状复杂，需要冲裁、弯曲成形等多工序的冲压零件可在一副级进模具上冲制完成。级进模是实现自动化生产、确保加工质量稳定的一种模具结构形式。连接加强板采用级进模生产方式。

级进模比一般冲压模具结构复杂，制造难度和精度要求高。级进模设计中首先要考虑零件的冲压工艺，并设计出排样图，然后设计模具结构，最后是制造与调试。

1.冲压工艺

级进模一般包括多个成形、冲裁工序，本零件确定为先落料再折边。折边工步影响产品质量，每一工步的变形程度不能太大，本件分几次折边，有利于模具的调整、维修。本零件有多处垂直折边，为避免U形件变形区材料的拉伸，先折弯成45度左右，再折弯成90度。最终本零件的成形包括5次折边。如图2所示, 第一次折边时把拐角D、E、D`、E`处预弯曲，第二次折边为拐角D、E、D`、E`处向下压弯成形，第三次折边为F、G、F`、G`处向下压弯成形，第四次折边为F、G、F`、G`向上折弯成形，第5次为H、H`处向下弯曲。

排样设计的目的在于确定从毛坯转化成产品的全工序过程，本排样确定为单排冲件，载体形式为中间载体形式，使送料、冲压过程平稳、可靠，并节省材料。图3为连接加强板排样图，图4为排样断面图。分五次完成折边，I-I断面为第一次向上折边，预弯45度，J-J断面为第二次向下折边，K-K断面为第三次向下折边，预弯45度，L-L断面为第四次向上折边，O-O断面为第五次向下折边。

本排样图共分12个工步，步距为81 mm，依次为：冲工艺孔→冲长孔→切边→向上折边→向下折边→向下折边→向上折边→切端头→空步→向下折边→空步→切断。

考虑到凹模、卸料板的强度及卸料板的导向、卸料弹簧等的布置空间、废料的滑出空间需要等，在第9工步和11工步设置空工步。

2.模具结构

图5为连接板加强板多工位级进模结构简图。上模主要包括凸模、凸模固定板、卸料板、上模板等，下模主要包括凹模、下模座、顶件块、托料板等。本模具安排在200 t冲床上使用。由自动送料机送料，由12个工步组成，误送料检测机构在最后一个工步后进行自动检测，分离切断后的工件在自重作用下滑落。

（1）上下模导向结构

上下模导向方面，共分2组，见图6下模平面图。一是上模板与下模座之间导向，采用4个滚珠导柱组件，另一是在上模的凸模固定板与卸料板、下模板之间导向，以4个滑动导柱组件来导向。

（2）各折弯工步模具结构图

见图8至图12。主要考虑了凸模和凹模镶入、防侧向力，条料的定位、浮顶，上下模的压料、卸料、顶出等。当有工作型面有90度折弯角时，凸模、凹模在过渡尖角处分块，免去了后面制造时清角加工。

（3）浮顶机构

生产时条料接触凹模上面而送进，由于条料与凹模之间产生粘吸，且冲裁时产生的毛刺使条料在送进过程中产生阻力而影响正常送料及模具的精度，因此必须设置浮顶送料机构。浮顶机构把冲件向上顶出去。本模具中，前面由托料块组件7把条料向上顶起；在第4、第5工步，则由弹顶销组件6在导正孔位置顶起条料；后面多个工步中，则由一整条细长的顶件块3把条料向上顶起以送至下一工步，顶件块3在多个工位参与压料成形，兼具压料与顶出作用。

（4）定位

条料从托料板9上导料板17之间进入，以沟槽式托料块7上的卡槽对毛坯进行初定位。托料块组件包括弹簧、止付螺丝。以自动送料机构初定送料定距，以导料块26辅助定位，以导正销对条料进行精确定位。

（5）导正销

级进模多用导正销进行精确定位，导正销的直径约为材料厚度的4倍。导正销装在卸料板15上，长度不到30 mm，保证其刚度。导正销顶部有止付螺丝防其向上窜动。同时，为了防止定位后条料卡在导正销上，在每个导正销左右两侧各设置1处弹顶销组件7，组件结构包括止付螺丝、弹簧和顶料销，顶出行程为2.5 mm。

此零件本身无孔，需在前后件的分离连接处增加工艺孔。冲裁过程中，凸模受到磨损，冲孔尺寸会减小，故本导正销工作部分直径比工艺孔小0.05mm。在第1工步冲出2个Φ8.05 mm的工艺孔，第3工步冲出3个Φ6.05 mm的工艺孔，对应的导正销工作直径分别为φ8 mm和φ6 mm，如图13。前面冲出的2-Φ8 mm导正销只用于第2工步，而3-Φ6 mm的导正销则在后面工步全用。

导正销材料为SKD11，热处理HRC56-60，保证高的硬度、耐磨性和韧性。

3.根据材料折边工艺要求，在级进模中每一工位的变形程度不宜过大，以方便模具调整，总结得出以下几类典型90度折边件分步弯折的工序图：

（1）左右各有两处90度弯曲角的折边工艺，按图14分两个工步完成，预弯角度为45度。

(2)左右各有四处90度弯曲角的折边工艺，按图15分四个工步完成。预弯角度为45度。

图15左右各有四处90度弯曲角的折边工艺

(3)左右各有五处90度弯曲角的折边工艺，按图16分五个工步完成，预弯角度为45度。

（4）依次类推，其余相似结构，包括接近90度弯曲角的情况，有n个90度（或接近90度）的弯曲角的折边工艺,分n个工步完成折边，预弯角度为45度左右。

有益效果：

与现有技术相比，本结构有以下优点：

连接加强板多工位级进模具将多次折边、切边等工序很好的结合在一起，实现一台冲床、一副模具连续自动冲压。

排样图共分12个工步，折边分5步完成，调试维修方便；分两次冲出工艺定位孔作为前后序定位使用；排样图中设置2处空工步保证模具强度，排样设计合理。

模具结构合理，定位可靠，以自动送料机构初定送料定距，以托料块、导料块等对零件粗定位，以导正销对条料进行精确定位。前面冲出的2-Φ8 mm导正销只用于第2工步，而3-Φ6 mm的导正销则在后面工步全用。

导正销装在卸料板上，而不是凸模固定板上，长度仅33 mm，保证其刚度；在卸料板与凸模固定板、下模板之间以滑动导柱组件，以重型弹簧压料，卸料平稳，导正销导向精度高；在导正销旁设置弹顶销防止导正销卡在条料内。

导正销材料为SKD11，热处理HRC56-60，韧性和耐磨性好

在下模设置浮顶送料机构，保证送料平稳。后面多个工步中，则由一整条细长的顶件块把条料向上顶起以送至下一工步，顶件块材质为D2钢，热处理硬度HRC58~60，兼具压料与顶出作用。

各折边工步中凸模、凹模分别镶入凸模固定板、下模座,配入深度为10 mm，采取了反侧结构，克服了单向受力问题。

在折边工步中，为了方便相交凹面尖角处加工，凸模、凹模采取分块式。

总之，该模具定位、浮顶、卸料、出料等情况良好，制造工艺性好，经过模具调试、正式投产，能满足高速、精密生产的要求，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了产品精度要求，对此类多次折边成形零件采用级进模形式效益明显。

附图说明

图1是连接加强板零件的结构示意图。

图2是连接加强板折边简图。

图3是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的连接加强板排样图。

图4是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的连接加强板排样断面图。

图5是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的结构示意图。

图6是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的下模平面图。

图7是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的顶件块及下模镶块组立图。

图8是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的第1次折边成形的模具结构图。

图9是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的第2次折边成形的模具结构图。

图10是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的第3次折边成形的模具结构图。

图11是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的第4次折边成形的模具结构图。

图12是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的第5次折边成形的模具结构图。

图13是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的导正销的结构图。

图14是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的左右各有两处90度弯曲角的折边工艺图。

图15是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的左右各有四处90度弯曲角的折边工艺图。

图16是本发明实施例的连接加强板多工位级进模具的左右各有五处90度弯曲角的折边工艺图。

具体实施方式

先对零件进行冲压工艺分析，制定工艺方案，设计排样图，再进行模具设计与制造。冲压工艺制定是模具设计的基础。

1.冲压工艺

连接加强板零件材料为冷轧板DC01 t2.0 mm，包括多处折边，内弯曲半径为1 mm。其加工采用级进模生产方式。

（1）冲压工艺分析

级进模一般包括多个成形、冲裁工序，本零件确定为先落料再折边。折边工步影响产品质量，每一工步的变形程度不能太大，本件分几次折边，有利于模具的调整、维修。本零件有多处垂直折边，为避免U形件变形区材料的拉伸，先折弯成45度左右，再折弯成90度。最终本零件的成形包括5次折边。

图2为连接加强板折边简图，冲压方向P如图所示，保证重要的面在上方，第一次折边时把拐角D、E、D`、E`处预弯曲，第二次折边为拐角D、E、D`、E`处向下压弯成形，第三次折边为F、G、F`、G`处向下压弯成形，第四次折边为F、G、F`、G`向上折弯成形，第5次为H、H`处向下弯曲。

（2）排样图设计

排样设计的目的在于确定从毛坯转化成产品的全工序过程，本排样确定为单排冲件，载体形式为中间载体形式，使送料、冲压过程平稳、可靠，并节省材料。图3为连接加强板排样图，图4为排样断面图。分五次完成折边，I-I断面为第一次向上折边，预弯45度，J-J断面为第二次向下折边，K-K断面为第三次向下折边，预弯45度，L-L断面为第四次向上折边，O-O断面为第五次向下折边。

本排样图共分12个工步，步距为81 mm，依次为：冲工艺孔→冲长孔→切边→向上折边→向下折边→向下折边→向上折边→切端头→空步→向下折边→空步→切断。经过展开计算，条料尺寸宽度为237 mm。

考虑到凹模、卸料板的强度及卸料板的导向、卸料弹簧等的布置空间、废料的滑出空间需要等，在第9工步和11工步设置空步。空工位对复杂件尤为必要，可以利用空工位调整冲件材料的变形程度，达到材料变形量的合理分配，如试模发现问题，有结构调整的余地。

2.模具总体结构

图5为连接板加强板多工位级进模结构简图。上模主要包括凸模、凸模固定板、卸料板、上模板等，下模主要包括凹模、下模座、顶件块、托料板等。本模具安排在200 t冲床上使用。由自动送料机送料，由12个工步组成，误送料检测机构在最后一个工步后进行自动检测，分离切断后的工件在自重作用下滑落。

图5中，1.顶料销组件Ⅰ 2.等高套筒组件 3.顶件块 4.上弹簧 5. 弹簧固定座 6.顶料销组件Ⅱ 7.托料块组件 8.下模座 9.托料板 10.冲孔凸模 11.下弹簧 12.弹顶销组件 13.导正销 14.凸模固定板2 15.卸料板 16.滑动导柱组件

上下模导向方面，共分2组，见图6下模平面图。一是上模板与下模座之间导向，采用4个滚珠导柱组件，包括件18外导柱TRP φ38*170，材料为SUJ2轴承钢，高频淬火热处理，硬度和耐磨性好。另一是在上模的凸模固定板与卸料板、下模板之间导向，以4个滑动导柱组件16导向，包括件号20卸料板导套GAφ32*φ25*22，由于模具较长，导向精度要求较高，在凸模固定板14与卸料板15、下模板之间装了4个滑动导柱组件后，保证了卸料板上导正销的定位误差不超过0.01mm。

图6中，17.导料板 18.外导柱 19.拉块 20.卸料板导套 26.导料块

图7中，9.托料板 21.下模板1 22.浮升销板 23.下限位块 24.卸料板导套安装板 25.下模板2 26.导料块 3.顶件块 27.下模板3

3.各折弯工步模具结构

图8为第1次折边成形（工位4）的模具结构简图，本工位对切掉部分外形的冲件进行45°预弯曲，即向上W形弯曲。上下模均无弹性压料或顶料结构。凸模和凹模均在转角处分块，方便了机加工，也便于钳工调整凸凹模的间隙。由于工作时凹模32、33、凸模34会产生侧向力，故分别紧配镶入下模座8、凸模固定板2（件号14）内，深度为10 mm。

图8中，8.下模座 31.下垫板 32.凹模1 33.凹模2 14.凸模固定板2 34.凸模 15.卸料板

图9为第2次折边成形（工位5）的模具结构简图，本工位为向下压弯成形。下模设有顶料杆42，在弹簧43的作用下可顶出冲件。下模的凹模45做成一整块，上模的凸模做成分块，与第1次弯曲成形工步的模具结构相似，做成分块后便于调整凸凹模间隙，且分块要配入到凸模固定板2（件号14）中。

图9中，8.下模座 41.下垫板 42.顶料杆 43.弹簧 44.弹簧固定座 45.凹模 14.凸模固定板2 46.凸模 15.卸料板

图10为第3次折边成形（工位6）的模具结构简图，本工位为向下W形弯曲，预弯45°。上下模均无弹性压料或顶料结构。其工作部分结构与第1次弯曲成形类似，不同之处在于下模中间有顶件块3，兼具压料成形、向上顶出冲件的作用。

图10中，8.下模座 51.下垫板 3.顶件块 52.凹模 53.凸模1 54.凸模2 14. 凸模固定板2

图11为第4次折边成形（工位7）的模具结构简图，本工位为向上弯曲成形。凸模64、凹模63均采用镶入式结构。上模设有顶料杆62、弹簧65和止付螺丝66，冲压完毕后从凸模64卸料。下模的两凹模之间有顶件块3，顶件块兼具压料成形、向上顶出冲件的作用。

图11中，8.下模座 61.下垫板 62.顶料杆 3.顶件块 63.凹模 64.凸模 65. 弹簧 66.止付螺丝 14.凸模固定板2

图12为第5次折边成形（工位10）的模具结构简图，本工位为向下弯曲成形。下模两凹模72之间为顶件块3，顶件块兼具压料成形、向上顶出冲件的作用。

由于凸模、凹模工作时单向受力，折边时侧向力大，上模的凸模74镶入凸模固定板2（件号14）中；为了抵消下模的凹模72受到的反侧力，在模具前后侧各设置一处反侧块73，在上模下行接触板料并开始向下弯曲之前，反侧块73提前与凹模72零间隙滑配，起到反制侧向力的作用，以保证模具工作精度。

图12中，2.等高套筒 71.下垫板 3.顶件块 72.凹模 73.反侧块 74.凸模 75.压料镶块 14.凸模固定板2 15.卸料板

4.定位与导正销

条料从托料板9上导料板17之间进入，以沟槽式托料块7上的卡槽对毛坯进行初定位。托料块组件包括弹簧、止付螺丝。以自动送料机构初定送料定距，以导料块26辅助定位，以导正销对条料进行精确定位。

级进模多用导正销进行精确定位，导正销的直径一般为材料厚度的4倍。导正销装在卸料板15上，长度不到30 mm，保证其刚度。导正销顶部有止付螺丝防其向上窜动。同时，为了防止定位时条料卡在导正销上，在每个导正销左右两侧各设置1处弹顶销组件7，组件结构包括止付螺丝、弹簧和顶料销，顶出行程为2.5 mm。

此零件本身无孔，需在前后件的分离连接处增加工艺孔。冲裁过程中，凸模受到磨损，冲孔尺寸会减小，故本导正销工作部分直径比工艺孔小0.05mm。在第1工步冲出2个Φ8.05 mm的工艺孔，第3工步冲出3个Φ6.05 mm的工艺孔，对应的导正销工作直径分别为φ8 mm和φ6 mm，如图13。前面冲出的2-Φ8 mm导正销只用于第2工步，而3-Φ6 mm的导正销则在后面工步全用。

导正销材料为SKD11，热处理HRC56-60，保证高的硬度、耐磨性和韧性。

就导正精度来说，凸模固定板、卸料板、凹模之间的滑动导柱组件，保证了导正销的定位误差不超过0.01mm。

5.浮顶机构

生产时条料接触凹模上面而送进，由于条料与凹模之间产生粘吸，且冲裁时产生的毛刺使条料在送进过程中产生阻力而影响正常送料及模具的精度，因此必须设置浮顶送料机构。另外，后面折边工步有必要设置浮顶机构，在弯曲之前压住零件，并镦底成形，以防止在弯曲过程中冲件产生微量滑移；弯曲结束后，浮顶机构把冲件向上顶出去。本模具中，前面由托料块组件7把条料向上顶起；在第4、第5工步，则由弹顶销组件6在导正孔位置顶起条料；后面多个工步中，则由一整条细长的顶件块3把条料向上顶起以送至下一工步。

顶件块3在多个工位参与压料成形，兼具压料与顶出作用，其与下模板之间以两组内导柱、内导套进行导向，导向间隙保证在0.003～0.01 mm内。顶件块3材质为D2钢，热处理硬度HRC58~60。

6.根据材料折边工艺要求，在级进模中每一工位的变形程度不宜过大，以方便模具调整，总结得出以下几类典型90度折边件分步弯折的工序图

（1）左右各有两处90度弯曲角的折边工艺，按图14分两个工步完成，预算弯角度为45度。

(2)左右各有四处90度弯曲角的折边工艺，按图15分四个工步完成。预弯角度为45度。

(3)左右各有五处90度弯曲角的折边工艺，按图16分五个工步完成，预弯角度为45度。

（4）依次类推，其余相似结构，包括接近90度弯曲角的情况，有n个90度（或近似90度）的弯曲角的折边工艺,分n个工步完成折边，预弯角度为45度左右。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。