電機鉤片多工位級進模設(shè)計

陳芬桃

（湘潭技師學院，湖南 湘潭 411100）

1 零件工藝性分析

電機鉤片零件如圖1所示。大批量生產(chǎn)，材料45鋼,厚度2mm。

該零件材料較薄,因此拉深間隙非常小,加大了模具加工難度。但是如果采用高精度的電加工，磨削加工，可以克服上述困難。

圖1 電機鉤片零件圖

2 零件拉深過程常見缺陷與對策

電機鉤片拉深成形過程中常見缺陷有凸緣變形區(qū)起皺和筒壁傳力區(qū)拉裂。

2.1 起皺

起皺產(chǎn)生的原因有：①坯料的相對厚度t/D（t為料厚，D為毛坯直徑）越小，變形區(qū)抗失穩(wěn)能力越差，越容易起皺；②拉深變形越嚴重，則切向壓應(yīng)力越大，越容易起皺；③凸、凹模間隙越大(或者是凹模圓角越大)，則對坯料的約束、摩擦就越小，導(dǎo)致起皺越嚴重；④壓邊力太小或不均勻，也容易發(fā)生起皺。

減少起皺的措施有：①采用錐形凹模；②施加適當?shù)膲哼吜?；③反向拉深?/p>

2.2 拉裂

拉裂產(chǎn)生的原因有：①材料塑性性能差，金相組織或質(zhì)量不符合要求；②板料表面質(zhì)量差，局部劃痕或鐵屑使得局部性能差；③拉深工藝安排不合理，拉深系數(shù)過小，或者拉深次數(shù)過多，加工硬化導(dǎo)致材料性能下降；④模具工作零件質(zhì)量差，如工作表面質(zhì)量差、圓角過小等；⑤模具壓料力太大，導(dǎo)致板料流動不暢。

零件出現(xiàn)裂紋，應(yīng)正確分析，從材料、工藝、模具等方面采取相應(yīng)措施來避免拉裂產(chǎn)生。

2.3 其他缺陷

電機鉤片在拉深成形過程中還會出現(xiàn)其他類型缺陷，如表1所示。根據(jù)缺陷產(chǎn)生的原因，可采取相應(yīng)措施加以防止。

表1 其他類型缺陷

3 方案論證

3.1 確定模具類型

該零件成形有落料、拉深和翻邊三個基本工序。在設(shè)計過程中，可采用單工序模、復(fù)合模或級進模三種方案。其中，單工序模模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序、三套模具和三臺壓力機才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率極低，且成本非常高，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。且三道工序中的定位誤差，將導(dǎo)致孔心距尺寸精度難以保證。復(fù)合?？稍谕桓蹦＞咄瓿扇啦煌墓ば颍蟠鬁p少了模具規(guī)模，降低了模具成本，提高了生產(chǎn)效率，也能提高壓力機等設(shè)備的使用效益，操作簡單、方便，適合大批量生產(chǎn)；能可靠地保證孔心距，沖裁件的精度和平直度較好。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造；又因該零件的尺寸較小，模具強度不能保證，無法滿足復(fù)合模的安全壁厚要求。級進?？稍谕桓蹦＞卟煌の煌瓿扇拦ば颍a(chǎn)效率高，操作方便，模具規(guī)模相對于復(fù)合模方案要大一些，其模具結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，制造難度高。由于該零件的結(jié)構(gòu)特點，可通過合理設(shè)計，達到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題。

綜上所述，最終確定采用級進模方案。

3.2 確定工藝方案

由于該制件成形需多道次完成，因此制定合理的成形工藝方案十分重要?？紤]到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。為此，可盡量采用復(fù)合工序。但復(fù)合程度太高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試困難，模具成本提高，同時可能降低模具強度，縮短模具壽命。因此應(yīng)根據(jù)實際情況，綜合確定工藝方案。

方案一：①第一次拉深；②第二次拉深；③第三次拉深；④落料；⑤翻邊與卸料。

方案二：①第一次拉深；②落料；③第二次拉深；④第三次拉深；⑤翻邊與卸料。

方案三：①第一次拉深；②落料；③第二次拉深；④第三次拉深；⑤整形與切邊；⑥翻邊與卸料。

對以上三種方案進行比較，可以看出：

方案一，若采用級進模來進行多次拉深，模具制造要求會更加復(fù)雜；若先手動進行三次拉深的話，操作復(fù)雜，安全程度較低，生產(chǎn)效率低。所以該方案行不通。

方案二，坯料第一次拉深后，第二步就落料，大大減少了加工難度，工件的廢料也會隨之減少。后續(xù)第二次拉深、第三次拉深，依次減少材料的廢料，精度也隨之增加，最后直接把成形材料進行翻邊卸料。

方案三，和方案二唯一不同是多了一道整形切邊工序，可大大提高工件的精度。由于工件各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現(xiàn)“突耳”現(xiàn)象，需要增加切邊工序。

綜合上述，考慮到工作零件的精度與制作復(fù)雜的難度，從經(jīng)濟成本來看，不應(yīng)該進行多工序的生產(chǎn)。該零件尺寸精度一般，所以應(yīng)增加整形與切邊工序，保證產(chǎn)品質(zhì)量。且模具結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜，模壁強度應(yīng)予以保證。綜合考慮，采用方案三。

4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 模具結(jié)構(gòu)

因該零件為大批量生產(chǎn)，采用機器自動送料，提高生產(chǎn)效率；同時為保證孔的精度及較好的定位，采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正；考慮到制件內(nèi)形尺寸均較小，無法實現(xiàn)內(nèi)形擋料定位，所以設(shè)計了側(cè)刃定距方式。模具裝配圖如圖2所示。

圖2 模具總體結(jié)構(gòu)

4.2 模具工作過程

將條料由承料組件送進模具，向前送進，上模下行。①第一工位：第一次拉深并落料；②第二工位：第一次拉深結(jié)束后，手動把制件拿出，并將制件放在第二次拉深的凹模上，進行第二次拉深；③第三工位：第二次拉深結(jié)束后，手動把制件拿出，并將制件放在第三次拉深的凹模上，進行第三次拉深；④第四工位：第三次拉深結(jié)束后，手動把制件拿出，并將制件放在整形拉深的凹模上，進行整形；⑤第五工位：在整形結(jié)束后，把制件安放在翻邊的凹模上，進行翻邊，結(jié)束后，將制件取出，完成整個零件的沖壓工作。

[1] 劉勝余.基于實例推理的覆蓋件沖壓CAPP研究[J].計算機輔助工程，2011，（1）.

[2] 成 虹.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 沈言錦.資料夾底座多工位級進模設(shè)計[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（1）.

[4] 彭建生.模具設(shè)計與加工速查手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[5] 沈言錦.彈簧卡箍多工位級進模設(shè)計[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，42（6）.

[6] 李銘杰.沖模設(shè)計應(yīng)用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.