图1  车门连接件零件

车门连接件是汽车配件中需求量很大的一类，由于其折弯角度小于90°，给模具结构的设计和制造带来了很大的困难。通过采用专用级进模，可以一次性完成全部冲压工序，省时省力，适合大批量生产。

图1所示为汽车车门连接件产品图，所用的材料为SAPH400-P，料厚3.0mm。该产品的特点是弯曲、成形结构复杂，料厚较大。产品为L形弯曲件，其小于90°的折弯给模具结构的设计带来了很大的困难，使产品上的孔位置精度发生不稳定的变化，所以要求合理设计加工工序以保证各面的位置精度。过去类似产品用几套单冲模单工序冲制而成，但在生产过程中，零件需多次定位，产品尺寸不稳定，冲压操作也不方便，生产效率低、废料多。为了解决这些问题，我们根据产品的特点及生产需求量要求，专门设计了一副级进模完成所有冲压工序，同时我们还采用了一模两件（双排）生产，与普通单冲模、复合冲模相比具有省工、省料、效率高等优点，适合大批量生产。

先期策划

1．分析产品制件的工艺性，拟定工艺方案

在分析工艺性的基础上，确定冲压件的总体工艺方案，制定基本工序性质、工序数目以及工序的顺序。在分析方案时，考虑制件的精度、批量、工厂条件、模具加工水平和工人操作水平等方面的因素以及必要的工艺计算。

2．工艺计算及设计

进行排料及材料利用率的计算，选择合理的进料方式，定制出搭边值，并确定出条料的宽度，并力求取得最佳的材料利用率。在冲压件的成本中，材料费所占比例在60％以上，因此，合理排样对提高材料利用率、降低产品成本有着重要意义。

3．制定工艺方案

在工艺分析的基础上，拟定出可能的几套冲压工艺方案，然后根据生产批量和企业现有生产条件，通过对各种方案的综合分析和比较，确定一个技术经济性最佳的工艺方案。

4．可行性分析

保证材料消耗少、工序数目少、模具寿命长、产品质量稳定和操作安全方便，并使用软件进行模具运行过程的画面模拟，反复论证并对模具实际参数及工艺进行调整和修改，模拟连续生产的状况。

5．模具材料的选用

按各个部分使用寿命的长短，选用模具钢材。一般刃口部分选用SKD11或STD11。

零件工艺和排样设计

设计多工位级进模首先要设计条料排样，这是模具设计的关键。合理的排样及适当的搭边值是降低成本和保证工件质量及模具寿命、使用性能的有效措施。

图2  最终确定的排样方案

根据对产品的分析，我们最终决定采用11道工序，依次为：冲孔—冲裁—冲外形—冲外形—预折弯—折弯—成形—校正—侧冲—折弯—冲孔切断。分析方案时，因考虑产品中要求平面度为0.3mm、直角度为0.6°以下，故而模具工序中增加了校正、预弯工序，从而保证了各面的位置精度。排样的搭边值为6mm，送料的实际步距为182mm。为保证产品的顺产和连料的强度最终确定原材料的宽度为170mm，模具长度为2000mm。

由于排样中有成形、折弯和整形工序，模具结构较复杂，为保证能够实现最终产品要求，我们将成形、折弯和整形工序单独提出进行成形模拟分析，并制作简易模具试做产品的成形过程。试验发现成形工序在成形时，压料的力量对成形材料流动有很大影响，从而影响了产品外形尺寸的稳定性。鉴于此，我们将各个成形工序上的压料改为氮气弹簧以提供稳定的压料力量，从而保证级进模具的成形过程稳定。

图3  模具结构示意

为了保证产品折弯角度小于90°，模具中通过运用改变载体方向的方法，使产品处于一种方便变形的方向，轻松地实现了小于90°的折弯。此外，我们还巧妙地利用了带角度的侧冲模具结构，改变了原有的冲压方向，实现了同步完成成形面上的孔位置的冲裁，保证了孔位置的精度要求（图2）。

模具结构

图3所示为模具结构，其成形模型如图4所示。其中图3中各序号表示意义如下：1为下模座；2为承料板；3为导料柱；4为导料板；5为导柱；6为上模座；7为衬套型卸料螺栓；8为矩形弹簧；9为丝堵；10为打弯凸模；11为压料板；12为氮气弹簧；13为上弯凸模；14为内藏式导柱；15为成形凸模；16为托料块；17为校正凸模；18为斜契基座；19为滑块；20为滑块卸料板；21为凹模镶块；22为侧冲压料块。

图4  成形模型

关键结构设计

该模具的设计中，有几个关键的部位需要特别注意：

1．该级进模具共有11个工位，步距为182mm，模具尺寸较大，故应采用典型的组合子模结构，以便于模具的加工制造、装配和调试，同时也解决了热处理变形对模具制造精度的影响。

2．为了便于模具的加工、更换和维修，部分零部件采用可卸式结构，凹模板采用独立镶件结构。

3．侧冲孔部分为镶块拼合成整体结构，保证了冲裁时的空间位置。

4．采用卸料板进行凸模卸料、凸模和导正钉导向、压料。

5．为使L型小于90°的直角折弯变得简单并防止角度回弹，我们还采用了改变载体方向的工艺和模具结构，使产品处于方便成形的空间状态（图5），使折弯角度顺利的成形。

图5  成形结构

6．模具中运用了带角度的侧冲模具结构，使产品成形后，在不改变角度的情况下可直接完成成形面上的冲孔（图6），保证了孔间距的位置精度要求，也简化了模具的工位降低了成本。

图6  面托料装置

此外，该模具具有误送检测装置、防废料上浮的二度保护装置、侧冲复位检测装置和出件光电检测装置，可以很好的避免砸模，保证模具不受损伤，提高模具寿命。图7所示为模具成品。

图7  模具成品

结语

针对产品成形的角度，我们通过改变相应的模具结构，解决了折弯角于90°的产品，其负角回弹可能对成形质量造成的不良影响，保证了产品质量的稳定性。由于精密的加工和装配，该模具经过试模调整后，冲压出了合格的零件。产品质量稳定，模具运行平稳，达到了预期效果。同时，通过设计多工位级进模，我们将部分工序进行了合并，有利于进行大批量的生产，提高了企业生产效率，降低了运营成本。