沖裁復(fù)合模內(nèi)外卸料板同時(shí)加工工藝的研究

劉良瑞

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

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沖裁復(fù)合模內(nèi)外卸料板同時(shí)加工工藝的研究

劉良瑞

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

為了縮短沖裁復(fù)合模的制造周期，降低制造成本，采取在一塊模板上同時(shí)加工出內(nèi)卸料板和外卸料板的制造工藝。通過實(shí)例分析該工藝實(shí)施前內(nèi)卸料板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、合理設(shè)計(jì)矩齒形卸料輪廓及其參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，工藝實(shí)施過程中的加工路線及注意事項(xiàng)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，內(nèi)、外卸料板共用模板制造工藝的實(shí)施，節(jié)省了模具材料，節(jié)約了工時(shí)，縮短了制造周期，降低了制造成本，提高了加工質(zhì)量，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

沖裁復(fù)合模；內(nèi)外卸料板；共用模板；矩齒形卸料輪廓

冷沖壓是在常溫下利用模具將材料加工成零件的加工方法，具有生產(chǎn)率高、零件尺寸穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。沖裁模是沖壓生產(chǎn)所用的主要工藝裝備，按工序組合方式分為單工序模、連續(xù)模、復(fù)合模三種[1]，其中復(fù)合模的結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、制件的位置精度高,應(yīng)用十分廣泛。復(fù)合模上的內(nèi)卸料板工作部分與落料凹模刃口形狀一致，外卸料板工作部分與凸凹模中起落料凸模作用的外形刃口形狀一致，但相互之間均留有一定的間隙，若采用傳統(tǒng)的加工工藝來制造內(nèi)卸料板和外卸料板，則要用兩塊模板，既浪費(fèi)材料，制造的周期長(zhǎng)、成本又高。為此，我們對(duì)在一塊模板上同時(shí)加工出內(nèi)卸料板和外卸料板的工藝(又稱共用模板制造技術(shù))進(jìn)行了探索和研究，下面通過一個(gè)實(shí)例進(jìn)行介紹。

1 陽(yáng)極板沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)

某公司生產(chǎn)的陽(yáng)極板如圖1所示，材料為無(wú)氧銅TU1，材料厚度t為2mm。根據(jù)產(chǎn)品的形狀特點(diǎn)及技術(shù)要求，為降低成本、提高生產(chǎn)率，將落料和沖孔兩工序進(jìn)行合并，采用如圖2所示的復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)加工[2]。

圖1 陽(yáng)極板工件圖

模具工作時(shí)，條料沿導(dǎo)料銷18送進(jìn)，靠擋料銷19控制送料步距后，上模下行，通過外卸料板6將條料壓緊，凸凹模4外形刃口和落料凹模7進(jìn)行落料，落料件卡在落料凹模中，同時(shí)沖孔凸模9與凸凹模內(nèi)形刃口進(jìn)行沖孔，沖孔廢料卡在凸凹?？變?nèi)。當(dāng)上?；爻虝r(shí)，卡在落料凹模中的工件由頂桿13和內(nèi)卸料板8向上頂出，邊料由橡膠16和外卸料板卸下。當(dāng)上模上行至上死點(diǎn)時(shí)，卡在凸凹模孔內(nèi)的廢料由打桿15和推桿5推出。

圖2 落料沖孔復(fù)合模

1-上模座；2、10、12-墊板；3-凸凹模固定板；4-凸凹模；5-推桿；6-外卸料板；7-落料凹模；8-內(nèi)卸料板；9-凸模；11-凸模固定板； 13-頂桿；14-模柄；15-打桿；16-橡膠；17-卸料螺釘；18-導(dǎo)料銷；19-擋料銷

2 內(nèi)、外卸料板共用模板制造技術(shù)

為了節(jié)約挖潛，降低公司制造成本，對(duì)上述落料沖孔復(fù)合模的內(nèi)卸料板和外卸料板的制造共用一塊模板，內(nèi)、外卸料板共用模板的加工思路是，首先按照外卸料板的設(shè)計(jì)要求備料；再在同一塊坯料上同時(shí)進(jìn)行內(nèi)卸料板和外卸料板的加工，卸料輪廓暫時(shí)不加工；最后分模加工，即通過線切割加工卸料輪廓，從外卸料板中分離出內(nèi)卸料板。為保證共用模板制造工藝的實(shí)施，需采取如下的措施。

2.1 內(nèi)卸料板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

為了便于線切割加工，將圖2中內(nèi)卸料板8的臺(tái)階式結(jié)構(gòu)改為直通式結(jié)構(gòu)，即將原結(jié)構(gòu)中的臺(tái)肩去掉。同時(shí)，為防止內(nèi)卸料板頂出工件時(shí)脫離下模，在內(nèi)卸料板下部增設(shè)一個(gè)厚度等于臺(tái)肩高度的固定板，通過螺釘與其連接以起到臺(tái)肩的作用，如圖3所示。

圖3 內(nèi)卸料板改進(jìn)前、后的結(jié)構(gòu)

1-內(nèi)卸料板；2-螺釘；3-固定板

2.2 矩齒形卸料輪廓的確定

在如圖2所示的復(fù)合模中，落料凹模與凸凹模的雙邊沖裁間隙Z為0.15mm，為了讓內(nèi)卸料板和外卸料板更好地起到卸料和壓料作用，內(nèi)卸料板與落料凹模配合間隙Z2取0.1mm，外卸料板與凸凹模配合間隙Z1取0.15mm，則該模具的外卸料板和內(nèi)卸料板卸料部分單邊的尺寸差值E=(Z1+ Z2-Z)/2=0.05mm。如果在外卸料板上按照與凸凹模外形刃口形狀一致的卸料輪廓的軌跡通過線切割分離出內(nèi)卸料板，那么外、內(nèi)卸料板卸料部分單邊的尺寸差值應(yīng)為切縫寬度F，如圖4所示。而快走絲線切割的切縫寬度F在0.1～0.22 mm之間[3]，則F>0.05mm,顯然，線切割時(shí)不能按上述切割軌跡進(jìn)行分模加工。因此，要在卸料輪廓上均勻地加一些小凸起，即內(nèi)、外卸料板的卸料輪廓為矩齒形[4]，以補(bǔ)償切縫寬度影響外、內(nèi)卸料板卸料部分的尺寸差，如圖5所示。分模加工時(shí)，沿卸料輪廓按矩齒形的軌跡進(jìn)行線切割，凸出與凹進(jìn)相對(duì)應(yīng)之間部分為切縫寬度，切割后，內(nèi)、外卸料板卸料輪廓上的凸起部位為卸料工作部分，起到導(dǎo)向、卸料作用。只要矩齒形卸料輪廓上齒數(shù)的分布、齒形的高度H和寬度L這些參數(shù)設(shè)計(jì)合理，就能達(dá)到上述配合間隙要求，保證卸料效果和模具強(qiáng)度。

圖4 與模具刃口形狀一致的卸料輪廓

圖5 矩齒形卸料輪廓

2.3 矩齒形卸料輪廓參數(shù)的設(shè)計(jì)

(1)齒數(shù)的分布與齒寬L

矩形齒的齒數(shù)和齒寬根據(jù)工件外形輪廓的形狀及尺寸特點(diǎn)確定，齒寬要與工件的相應(yīng)外形相適應(yīng)，齒數(shù)要均勻分布在卸料輪廓線上，各齒的齒寬之和應(yīng)大于卸料輪廓周長(zhǎng)的一半。本實(shí)例中，外卸料板的卸料輪廓周長(zhǎng)約183mm, 齒數(shù)設(shè)計(jì)為10個(gè)，每個(gè)齒寬L取10mm。

(2)齒高H

內(nèi)、外卸料板卸料輪廓上的矩形齒局部放大圖如圖6所示，從圖中可知：

圖6 卸料輪廓上的矩形齒局部放大圖

Dw/2=dn/2-H+ds+2δ，Dw=dt+Z1，dn=Da-Z2，Da-dt=Z；

則H=ds+2δ-(Dw-dn)/2=ds+2δ-(Z1+ Z2-Z)/2

式中：

ds——鉬絲直徑；

δ——單邊放電間隙；

Dw——外卸料板卸料工作部分尺寸；

dn——內(nèi)卸料板卸料工作部分尺寸；

Da——落料凹模刃口尺寸；

dt——凸凹模外形刃口尺寸；

Z1——外卸料板與凸凹模配合間隙；

Z2——內(nèi)卸料板與落料凹模配合間隙；

Z ——落料凹模與凸凹模的雙邊沖裁間隙。

本實(shí)例中，ds=0.18mm，δ=0.01mm，Z1=0.15mm，Z2=0.1 mm，Z=0.15 mm，則H=0.15 mm。

2.4 內(nèi)、外卸料板的加工工藝

內(nèi)卸料板和外卸料板共用一張零件圖，如圖7所示，材料：45，硬度：43～48HRC。

加工內(nèi)、外卸料板的工藝路線為:(1)下料:鋸床下料：125 mm×105 mm×20mm；(2)銑削：120.6 mm×100.6 mm×15.6mm；(3)平磨：磨六個(gè)面至120.2 mm×100.2 mm×15.4mm，保證其相互垂直度；(4)鉗工：倒角去毛刺,劃線，鉆6×M6螺紋底孔φ5、攻螺紋達(dá)圖樣要求，鉆φ3穿絲孔和φ16.3圓心處的穿絲孔；(5)熱處理：淬火、回火至43～48HRC；(6)平磨：磨六個(gè)面至尺寸, 保證相互垂直度；(7)線切割：先切割孔φ16.3至尺寸；再進(jìn)行分模加工，切割矩齒形卸料輪廓至尺寸；(8)鉗工：清理、倒角。

圖7 內(nèi)、外卸料板共用零件圖

3 注意事項(xiàng)

(1)為了提高設(shè)計(jì)和制造效率，企業(yè)內(nèi)部可以制定共用模板的設(shè)計(jì)和加工標(biāo)準(zhǔn)，要求相關(guān)設(shè)計(jì)、工藝人員嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如：內(nèi)(外)卸料板的厚度與落料凹模刃口厚度或落料凹模厚度相一致；內(nèi)、外卸料板只用一張圖紙，不畫卸料輪廓的實(shí)際形狀，只畫工件外形輪廓，但必須注明共用模板的加工要求等。

(2)有的模具因受尺寸的限制，穿絲孔的孔徑不能太大，鉆孔困難時(shí)，需要采用專用的電火花穿孔機(jī)來制作穿絲孔。

(3)分模加工中，隨著切割的進(jìn)行，內(nèi)卸料板和外卸料板之間的連接部分逐漸減小,為了防止內(nèi)卸料板剛度降低產(chǎn)生變形, 要及時(shí)向已切割部位塞入適量的銅片。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用共用模板制造技術(shù)來加工內(nèi)卸料板和外卸料板，節(jié)省了模具材料，節(jié)約了銑削、磨削、熱處理、線切割等工序工時(shí)，縮短了制造周期，從而有效地降低了復(fù)合模制造成本, 在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上均具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1]朱正才.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2013.

[2]楊關(guān)全,匡余華.冷沖模設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2010.

[3]劉良瑞,郭勝.線切割一次割出凸模和凹模的工藝研究[J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016(5).

[4]陽(yáng)勇.復(fù)合模共用模板的設(shè)計(jì)與加工[J].模具工業(yè),2003(11).

[責(zé)任編輯：倪祥明]

Research on Processing Technology of Punching Composite Film & Inner and Outer Stripper

Liu Liangrui

(HuanggangPolytechnicCollege，Huanggang438002Hubei)

In order to shorten the manufacturing cycle of punching composite film and reduce manufacturing costs, the processing technology of making out the inner and outer stripper at the same time on a template.Through the sample, the author analyzed the improvement of inner stripper before this craft implementation, reasonable design rectangle tooth ex-denning outline and parameter, processing route and points for attention in the implementation process.After the production practice, the implementation of this manufacture craft has saved the mold material, saved the man-hour, reduced the manufacture cycle, reduced the production cost, sharpened enterprise's competitive ability which has the high practical value.

Punching composite film; Lnner and outer stripper; Shared plate; WEDM

2017-05-15

黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“沖裁復(fù)合模內(nèi)、外卸料板同時(shí)加工工藝研究”(2016C2022116)。

劉良瑞，男，湖北麻城人，高級(jí)工程師，副教授。研究方向：模具的設(shè)計(jì)與制造。

TH161+.11

A

1672-1047(2017)03-0113-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.03.30