脫扣板級進(jìn)模具設(shè)計(jì)分析

李振坤

摘 要：本次設(shè)計(jì)的零件為板料沖裁彎曲件—脫扣板，脫扣板選用的材料10鋼及3 mm厚度保證了制件的強(qiáng)度和剛度。該零件外形簡單，利于合理排樣、減少廢料。此材料具有良好的塑性及較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工。文章首先對零件進(jìn)行了工藝性分析，有沖裁、沖孔、拉凸包、彎曲、落料等一系列工序，各工位有相互的尺寸關(guān)系，采用普通的單工序模或復(fù)合模都是難以達(dá)到要求，故選用多工位級進(jìn)模具的生產(chǎn)方案，可提高材料的利用率及制件精度。

關(guān)鍵詞：級進(jìn)模；沖裁；彎曲；排樣

中圖分類號：Z89 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0001-02

1 加工工藝性分析

沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計(jì)是否合理。在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素，根據(jù)這一要求對該零件進(jìn)行工藝分析。沖裁件零件圖，如圖1所示；沖裁件展開圖，如圖2所示。

圖1 零件圖 圖2 展開圖

本制件為脫扣板，材料為10鋼，厚度為3 mm。零件尺寸公差要求較嚴(yán)格，特別要保證折彎部分尺寸。由于該件外形相對簡單，形狀規(guī)則，生產(chǎn)批量大，適于沖裁加工。

工件有兩處彎曲，一處起凸包。主要工序有沖孔、沖裁、彎曲、落料。若采用單工序模具，雖然結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，價(jià)格低廉，但加工精度和生產(chǎn)效率低，不適合用于大批量生產(chǎn)的零件。復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，該工件有沖裁、沖孔、彎曲、拉凸包等多道工序，在一套復(fù)合模中無法同時(shí)完成，同樣需要多套模具。雖然級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格也較昂貴，但是級進(jìn)模有自動送料和自動出件等裝置，適于制件的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，沖制件質(zhì)量可靠、穩(wěn)定，可以完成沖裁、沖孔、彎曲、側(cè)沖、切邊等多道工序，生產(chǎn)效率高，模具壽命長，可有效保證工件尺寸精度要求。通過對上述三種方案的比較，最終確定采用級進(jìn)模成型方案。

2 沖裁設(shè)計(jì)與工藝計(jì)算

2.1 工位布置

對于本制件而言，主要問題在于浮料裝置的設(shè)計(jì)、彎曲方向的選擇、彎曲工序的工位設(shè)計(jì)。通過對零件圖的分析，可知：應(yīng)先沖孔后彎曲，又由于制件厚度大（達(dá)3 mm），孔邊距較小，需先沖外形后沖孔，以防止孔發(fā)生變形，影響加工精度；拉包工位應(yīng)安排在沖裁工序之前，否則會引起制件變形，產(chǎn)生較大的尺寸誤差，若拉凸包方向選為向下，會導(dǎo)致無法設(shè)置浮頂器，因此拉凸包方向只能選為向下；在彎曲工位后必須在卸料板和凹模上開讓位槽，以保證順利送料。

綜上，具體工位安排順序?yàn)椋簺_孔——拉凸包——沖裁——沖孔——彎曲——校正彎曲——切邊落料。

2.2 排樣設(shè)計(jì)

對于沖裁—彎曲的多工位級進(jìn)模排樣一般都是先沖孔，再切掉彎曲部位周邊的廢料，然后進(jìn)行彎曲，接著切去余下的廢料并落料，切除廢料時(shí)，應(yīng)注意保證條料的剛性和零件在條料上的穩(wěn)定性。對于靠近彎曲帶的孔和側(cè)面有位置精度要求的側(cè)壁孔，則應(yīng)安排在彎曲后再沖孔。對于復(fù)雜的彎曲件，為了保證彎曲角度，可以分成幾次進(jìn)行彎曲，有利于控制回彈。

該沖裁件材料近似方形，若采用橫排排樣形式，由于制件有雙向彎曲，且要拉凸包，會使模具布局復(fù)雜化，不能保證順利送料，所以不予采用；若采用直排排樣方式，因?yàn)橹萍p向彎曲，只能采用中間載體拍樣形式，該排樣形式能夠滿足制件成形的技術(shù)要求。經(jīng)比較，決定采用直排排樣。

排樣圖共有11個(gè)工位，如圖3所示。

圖3 排樣圖

第一工位：沖導(dǎo)正銷孔；沖Φ6孔。

第二工位：拉凸包。

第三﹑四工位：沖工件外形。

第五工位：沖2×Φ7孔；沖M6螺紋底孔。

第六工位：導(dǎo)正讓位。

第七工位：雙向彎曲。

第八工位：導(dǎo)正讓位

第九工位：校正彎曲。

第十﹑十一工位：中間載體沖裁，廢料從孔中漏出，工件脫離載體，從模具右側(cè)滑出。

3 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要零部件設(shè)計(jì)

3.1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有以下三方面：

①采用兩側(cè)浮料導(dǎo)料銷加中間浮料銷設(shè)計(jì)，既能滿足前幾工步的導(dǎo)料要求，又能保證切邊后條料的浮料高度；

②上下模上設(shè)計(jì)四個(gè)內(nèi)導(dǎo)柱，可有效保證模具配合間隙，模具不易因間隙偏而損壞刃口，同時(shí)保證了加工零件的精度；

③采用兩次折彎工藝，能有效保證折彎后工件尺寸精度，防止折彎回彈。

3.2 模具主要零部件設(shè)計(jì)

3.2.1 模架及導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)

模架及導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)包括：模架是由上模座、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置組成，對模架的基本要求有以下幾方面：

①應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度；

②應(yīng)有足夠的精度；

③上下模之間的導(dǎo)向應(yīng)精確。

模架的導(dǎo)向裝置是指在上下模座上安裝了主要由導(dǎo)柱﹑導(dǎo)套等零件所組成的導(dǎo)向副，有了它，上下模相對運(yùn)動時(shí)，對應(yīng)位置始終沿著一個(gè)正確的方向運(yùn)動，從而達(dá)到精密沖壓的目的。

由于該工件所需沖裁力較大，精度要求高，大批量生產(chǎn)，所以模架選用鑄鐵四導(dǎo)柱模架，材質(zhì)HT250；導(dǎo)柱選用大連盤起的級進(jìn)模用滾動導(dǎo)向組件，可有效保證沖裁精度，延長模具壽命。

3.2.2 模柄設(shè)計(jì)

模柄設(shè)計(jì)：模柄即模具安裝柄，用于模具在沖床上的裝卡。多用于小型模具，由于小型模具的可用于安裝卡緊的空間有限而設(shè)計(jì)的，大型模具由于其自重受力原因無法僅僅靠中部一點(diǎn)卡緊保證精度，需要在周邊均布卡點(diǎn)，以均勻受力。

常用的模柄有旋入式﹑壓入式﹑帶凸緣式和浮動式。經(jīng)比較，結(jié)合本公司實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備特點(diǎn)，決定采用壓入式模柄加四角卡扣裝夾方式，既能保證模柄垂直度要求，長期使用后模柄穩(wěn)定可靠，又能保證模具裝夾穩(wěn)定、不會松動，適合應(yīng)用于級進(jìn)模中。

3.2.3 卸料彈簧和卸料螺釘

卸料彈簧和卸料螺釘選用：根據(jù)模具安裝位置和空間結(jié)構(gòu)，選用強(qiáng)力彈簧個(gè)數(shù)為12個(gè)，經(jīng)校核，選定卸料彈簧規(guī)格為“Φ40×80”，與卸料彈簧相配合，選定卸料螺釘規(guī)格為“內(nèi)六角卸料螺釘 M20×120 JB/T 7650.6”。模具主視圖，如圖4所示；模具俯視圖，如圖5所示。

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