多角度樣板倒裝復(fù)合模設(shè)計(jì)

陳會(huì)云

摘 要：根據(jù)多角度樣板的工藝特點(diǎn)，分析了兩種工序復(fù)合的可能性，提出樣板的沖壓工藝方案，并介紹了模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：樣板；工藝特點(diǎn)；倒裝復(fù)合模；凹模鑲拼結(jié)構(gòu)

1 引言

多角度樣板為鉗工在加工各種內(nèi)外角度工件和車工磨削車刀提供了快捷的輔助測量方式，同時(shí)為減少量具在測量過程的磨損，提高量具壽命具有一定的意義。近年來隨著職業(yè)學(xué)院中機(jī)械系學(xué)生的增多，對(duì)量具的需求增大，而購買如此多的量具需要費(fèi)用較高，為此設(shè)計(jì)一種多角度樣板具有現(xiàn)實(shí)的意義。

2 工藝分析與確定

2.1 工藝分析

圖1 零件圖

根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)了多角度樣板零件，如圖1 所示，材料為1Cr18Ni9，厚度為0.8㎜，零件成形后，要求角度正確以及測量面具有較小的表面粗糙度值。

（1）該零件主要由多種內(nèi)外角度組成，成形后角度的準(zhǔn)確性至關(guān)重要而且不允許有變形、翹曲、毛刺等表面的缺陷。

（2）沖孔工藝的確定，考慮到Φ8孔是起懸掛作用，因此對(duì)孔的精度與位置要求并不高，一般沖孔方案就可以滿足要求。

2.2 工藝方案的確定

通過以上對(duì)樣板零件的工藝分析，該零件在加工中涉及到?jīng)_孔、落料兩道工序內(nèi)容。由此可以初步得到該零件的兩種加工工藝方案。

（1）方案1采用級(jí)進(jìn)模，即采用先沖孔后落料的加工工序。由于用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，沖裁件是依次在幾個(gè)不同位置上逐步成形的，對(duì)材料的寬度的要求較嚴(yán)格而且沖壓件不平整，有時(shí)要校平，因此不能滿足零件工藝分析中不變形的要求。故此方案不適合。

（2）方案2采用倒裝復(fù)合模，即一次行程中在模具的同一部位可以同時(shí)完成幾道工序，減少了工序數(shù)量和模具數(shù)量，減少操作人員和設(shè)備占用量，減低生產(chǎn)成本。該種模具對(duì)板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小，沖出的沖件平整度較高。適用于像多角度樣板這樣形狀復(fù)雜的零件而且沖出后的樣板精度和表面質(zhì)量都能滿足以上工序分析中的要求。經(jīng)過對(duì)該零件的工藝分析以及生產(chǎn)實(shí)踐，選擇了方案2。

3 排樣設(shè)計(jì)

圖2 排樣圖

合理的排樣是提高材料利用率，減低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。因?yàn)槎嘟嵌葮影逍螤畈灰?guī)則若采用直排則材料的利用率明顯不高，不經(jīng)濟(jì)，故此方案行不通。衡量合理利用率這一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最終采用斜排，將零件圖逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°后材料利用率達(dá)到55%以上。排樣圖如圖2所示。

4. 沖壓力的計(jì)算

在沖裁過程中，沖壓力是沖裁力，卸料力，推件力和頂件力的總稱。沖壓力是選擇壓力機(jī)設(shè)計(jì)沖裁模和校核模具強(qiáng)度的重要依據(jù)。據(jù)資料【1】中推導(dǎo)公式，樣板的沖壓力計(jì)算如下：

沖裁力F沖=K沖Ltτ=1.3×158.3289×0.8×550=90.56KN

卸料力F卸=K卸F=0.05×90.56=4.52KN

推件力F推=K推Fn=0.05×90.5τ6×8=36.22KN

頂件力F頂=K頂F=0.06×90.56=5.43KN

總沖壓力F=F沖+F卸+F推+F頂=90.56+4.52+36.22+5.43=136.75KN

因?yàn)?36.75KN<160KN，所以選用的壓力機(jī)為JS-160型開式可傾曲柄壓力機(jī)。

5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作過程

5.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

零件的質(zhì)量與模具的結(jié)構(gòu)以及工作零件精度有關(guān)，合理的模具結(jié)構(gòu)是制造合格零件的關(guān)鍵之一。因此，根據(jù)具體的零件形狀、尺寸以及材料，必須要合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上工藝分析，設(shè)計(jì)了沖孔落料復(fù)合模，模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

1-打桿 2-模柄 3-推板 4-帶肩推桿 5-沖孔凸模 6-落料凹模 7-推件塊 8-卸料板 9-卸料螺釘10-凸凹模 11-擋料銷 12-導(dǎo)料銷

如圖所示為一副沖孔落料倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)。沖裁件如圖1所示，其外形為多角度薄片，中間有一個(gè)Φ8的孔。裝在上模部分的有落料凹模6與沖孔凸模5，通過沖孔凸模固定板，墊板用螺釘和定位銷與上模座固定在一起。裝在下模部分的凸凹模10通過固定板與下模座固定在一起。

上、下模采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，導(dǎo)柱布置在模座中間。在沖裁后，為了完成推件與卸料，在上模部分還裝有打桿1與推板3組成的剛性推件系統(tǒng)，而在下模部分則裝有卸料板8、卸料螺釘9與彈簧組成彈性卸料系統(tǒng)。

5.1 模具工作過程

沖裁時(shí)，彈性卸料板8先壓住條料起校平作用。繼續(xù)下行時(shí)，落料凹模6將彈性卸料板壓下，套入落料凸模中，沖孔凸模5也進(jìn)入沖孔凹模中，于是同時(shí)完成沖孔與落料。當(dāng)上?；爻虝r(shí)，彈性卸料板8在彈簧作用下將條料從凸凹模10上卸下，而打桿1受到壓力機(jī)橫桿的推動(dòng)，通過推板3，帶肩推桿4和推件塊3將沖件從落料凹模6中自上而下推出，沖孔廢料則直接由凸凹模孔中落到壓力機(jī)臺(tái)面下。

沖裁時(shí)，條料在模具上定位是采用在左側(cè)的兩個(gè)活動(dòng)導(dǎo)料銷12控制送料方向，中間的一個(gè)活動(dòng)擋料銷11控制送料步距，這兩種銷的結(jié)構(gòu)完全相同，它可以不妨礙彈性卸料板的壓平作用。

5.2 工作零件的加工

5.2.1 凹模拼塊

圖4 凹模拼塊

1、2、3-凹模拼塊 4-落料凹模套

對(duì)于形狀復(fù)雜的沖裁件（例如必須要有多處尖角），如果采用整體式的凹模，則往往由于模具在熱處理時(shí)容易開裂而失去尺寸精度以及形狀精度。應(yīng)力集中的尖角，可通過拼塊分解，防止碎裂，延長壽命而且拼塊磨損后容易調(diào)換。這時(shí)可將整體式的凹模由幾個(gè)拼塊鑲拼而成。拼塊可通過線切割加工而成，成形要確保精度。拼塊加工完后，在落料凹模板上通過過盈配合的方式固定。拼塊2帶有斜角，在裝配時(shí)對(duì)拼塊1、2有向外擠壓趨勢從而達(dá)到固定作用。

參考文獻(xiàn)

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