图 1所示为U形弯曲件的结构简图，采用3mm厚的60Si2MnA弹簧钢制成，由于使用功能上的需要，要求弯曲后的两臂与底平面垂直，要求保证垂直度0.1mm，2处φ10H10孔同轴。

图1 零件结构简图

工艺分析及方案确定

该零件形状并不复杂，外形呈U形结构，仅为一冲裁与弯曲的复合件，2处φ10H10孔为十级精度，采用冲压加工能够保证；分析零件的技术要求可知：该U形弯曲件的加工关键与难点主要在于弯曲后的直臂与底平面垂直度0.1mm的形位公差要求，以及2处φ10H10孔的同轴要求。

考虑到采用校正、调整U形弯曲件的定位等措施可分别控制其弯曲回弹，保证2处φ10H10孔的同轴要求，为此，决定设计专用弯曲模完成上述加工要求。整个零件加工工艺方案为：冲切零件外形（含2-φ10H10孔）→弯曲零件→校正各弯曲直臂，保证垂直度要求。

为完成零件加工，需设计外形冲切模及U形弯曲模两套模具，由于零件外形冲切模结构较为普遍，此处不再详述。设计的U形弯曲模由上、下模两部分组成，结构如图2所示。

在U形弯曲模设计中，为保证零件弯曲后的直臂与底平面垂直，凸模、凹模工作部位间的单面间隙取2.8 2.9mm；为增大零件的压紧及成形力，减小零件弯曲回弹，将模具置于300t四柱油压机上加工。工作时，压机顶出缸通过顶杆5将顶件板4顶至与凹模2上平面平齐，此时，将冲切好的半成品置于凹模2上平面适当位置的定位板1内，随着压机的下降，凸模3与顶件板4、凹模2共同作用完成零件U形弯曲。

图2 弯曲模结构简图

加工缺陷产生及原因分析

上述模具设计、制造后试模，弯制的零件外形普遍出现左右高度不一致，弯曲后的U形直臂上部与底平面垂直度达3mm左右，经调整定位板1位置及模具两侧间隙后，零件外形左右高度一致性得到一定的控制，但仍不能满足产品要求，U形直臂与底平面垂直度仍达2mm左右，且弯曲圆角不清晰。

针对上述缺陷，经现场观察、分析后认为：因60Si2MnA强度高，凹模两处弯曲部位的圆角半径不完全一致以及模具间隙的不均匀、材料的各向异性等因素，造成了零件弯曲时受力的不平衡，两侧弯曲变形的不一致，最终导致零件的偏移与回弹。

经对模具采取进一步缩小间隙、修整弯曲部位的圆角半径等措施，由于无法保证弯曲变形中，零件弯曲两侧的受力均衡，因此，弯后的垂直度虽有一定程度地提高，但满足产品要求最终仍需靠校正保证，生产效率较低。

改进措施

为彻底解决上述质量问题，决定在工艺上采用如下改进措施。

经与产品设计人员协商，适当改进零件结构，在弯曲的U形圆角半径处设置两条0.3mm深、2mm宽的长槽，以利于减少零件的弯曲回弹，改进后的零件结构简图如图3所示。

图3 零件设计改进简图

通过适当改进弯曲模结构，并减少弯曲过程中零件可能造成的偏移，以保证2处φ10H10孔的同轴要求。整个零件加工工艺方案改进为：冲切零件外形（含2-φ10H10孔）→弯曲、校正零件。

模具改进

模具改进结构

根据零件改进的结构，原U形弯曲模改进为压槽—弯曲复合模，结构如图4所示。

图4 改进后的压槽—弯曲复合模结构简图

1-定位板 2-压槽—弯曲凸模 3-顶件板

模具工作原理为：整套模具仍置于300t四柱油压机上加工，随着压机滑块上升，模具开启，上、下模脱离接触，压机顶出缸通过顶杆将顶件板3顶至高出凹模上平面2mm位置。此时，将冲切好的半成品置于凹模上平面适当位置上的定位板1内，压机下降，压槽—弯曲凸模2与顶件板3首先将半成品上的两条长槽成形出来，随着压机的继续下降，压槽—弯曲凸模2与顶件板3、凹模共同作用完成零件U形弯曲及最后校正，随着压机滑块上升，上、下模开始脱离接触，弯曲好的零件通过顶件板3顶出凹模型腔，至此，零件工作到位，转入下一个工作循环。

改进要点

为保证弯曲时，2处φ10H10孔中心同心的要求，更换定位板1，新的定位板1与零件的外圆弧全形定位，通过对零件进行精确定位、调整解决。

为解决工作零件在模具弯曲时可能发生的偏移，更换凸模为压槽—弯曲凸模，具体结构见图4中Ⅰ处放大图，并在凸模底平面上加工出细密齿面。

为增加长槽压制过程中，对半成品坯料的压紧力，更换顶件板3，新顶件板比原顶件板增厚2mm，同时在其上平面加工出细密齿面。

整套模具的凸模、凹模工作部位间的单面间隙仍取为2.8 2.9mm。

结束语

经过上述改进，按改进后的加工工艺生产出的零件满足图纸要求。目前，模具工作情况良好，产品质量稳定。

由于零件加工主要由模具完成，零件加工质量主要由模具保证，因此，此工艺改进方案一方面使生产效率得到大幅度提高，另一方面也使产品质量有了保障。