窄邊環(huán)形零件級進模設(shè)計

王雪冰,楊月，白琨，黃飛

（合肥學(xué)院機械工程系，安徽合肥230022）

窄邊環(huán)形零件級進模設(shè)計

王雪冰,楊月，白琨，黃飛

（合肥學(xué)院機械工程系，安徽合肥230022）

分析闡述了窄邊環(huán)形零件沖壓工藝和級進模具設(shè)計要點及注意亊項；介紹了它在采用級進模具連續(xù)沖壓時其排樣方案及模具結(jié)構(gòu)；同時介紹一種簡單、適用型的尾料零件和無載體零件送進、導(dǎo)正定位方法和結(jié)鉤，這對類似零件沖壓設(shè)計有一定參考價值.

沖壓工藝；級進模；排樣設(shè)計；導(dǎo)正

1 引言

圖1是某企業(yè)生產(chǎn)的沖壓零件，年生產(chǎn)量為30萬只以上，所用原材料規(guī)格是定尺寸板材裁剪的條料(不是帶料）.根據(jù)零件特點和生產(chǎn)要求，實際生產(chǎn)是採用連續(xù)沖壓，即採用一副級進模具實施沖壓；送料采用手工方式.本文介紹該副模具設(shè)計.

2 零件圖紙及沖壓工藝分析

由圖1知:零件是一件橢圓環(huán)，兩側(cè)直邊寬僅為3.75mm，兩端圓弧邊寬為4.0mm，尺寸公差除內(nèi)孔長軸尺寸為±0.15mm外，其余尺寸不低于± 0.5mm，整體尺寸精度要求不高.不難分析出該零件沖壓含；落料、沖孔、彎曲三種工序.由資料和實踐知[1][2][3]：這類窄邊零件其沖壓工藝和模具設(shè)計應(yīng)注意以下四點：

（1）為保證模具可靠性，應(yīng)避免設(shè)有長刃口、薄壁（凸）凹模.對厚度一定的薄壁（凸）凹模，盡量縮短刃口長度；對刃口較長的（凸）凹模，盡量使壁厚遠離最小允值.

（2）零件彎曲如安排在落料沖孔后進行，則兩側(cè)直邊彎曲應(yīng)同步，且在彎曲中控制零件圓弧區(qū)材料壓力值，保證這部份材料整體同步移動.否則零件形狀，尤其是曲率半徑將產(chǎn)生顯著改變.

（3）大尺寸或長步距零件連續(xù)沖壓，應(yīng)少設(shè)和不設(shè)空位以減少模具體積.

（4）對用長度尺寸有限條料進行連續(xù)沖壓，應(yīng)考慮尾料處零件定位，保證它沖壓位置正確，以提高材料利用率.零件尺寸越大或條料長度越短，這點越凸顯重要.

3 排樣設(shè)計

由分析知，零件連續(xù)沖壓有幾種可行排樣方案；經(jīng)分析比較，實際設(shè)計方案如圖2，它有五個工位.位1：條料兩側(cè)沖出定位距和工件兩端圓弧R35，同時沖切內(nèi)孔部分材料.位2：沖切內(nèi)孔余料.位3：載體沖裁，零件與條料分離.位4:中間R20彎曲成形.位5：空位，以保證零件從模具上可靠脫落.

排樣中將內(nèi)孔沖裁拆分兩步，這能將“載體沖裁”安排在位3處，既使模具減少一個空位，又使模具避免出現(xiàn)過長簿壁凹模，后者僅出現(xiàn)在工位2零件圓角處.“載體沖裁”安排在中間工位3而不是最后工位，這雖會使零件在后序工位定位和送進帶來不便，但使零件中間彎曲在工位4是獨立地、兩側(cè)臂同時進行，確保其成形質(zhì)量，又不影響其它工位零件，使各沖裁工位模具刃口呈平面，利于模具制造和刃口修磨.為提高凸模強度，保證步距57mm不變，將零件內(nèi)外寬度取46.8mm和54.3mm，這可使切斷凸模壁厚增加8%.排樣中將工位3、4零件邊間距設(shè)計0.2mm，這是綜合考慮以下兩方面：一是保證零件在工位4送進不發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，利于導(dǎo)正定位，二是防止彎曲凸模工作時涉到位3處零件.可見，這種排樣做到了上述“四點注意”，雖然一些安排會使模具局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但使模具總體工位減少、結(jié)構(gòu)簡化、制作簡單，確保零件沖壓質(zhì)量.

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，它有以下特點:

（1）各工位皆采用正裝結(jié)構(gòu)，這有利沖裁廢料下漏排出；彎曲可采用不壓邊模具結(jié)構(gòu)，避免圓弧區(qū)材料在彎曲中受壓.

（2）凹模采用鑲塊結(jié)構(gòu)：三個沖裁工位和彎曲工位各做一個鑲塊7、23,且鑲嵌在框6中.

（3）沖裁工位和成形工位分別采用彈性和剛性卸料，前者利于零件平整、后者使零件在彎曲時圓弧區(qū)材料免壓，以使它向內(nèi)移動不受壓邊力影響，保證零件尺寸穩(wěn)定.

（4）設(shè)計擋板29，防止成型側(cè)刃30沖裁時受側(cè)力位置外移.同理,為防止受單邊沖力側(cè)凸模31外移，將它下部設(shè)計成階梯形.

（5）模具設(shè)有三處定位（見圖2）：（a）條料采用側(cè)刃定位板36定距，（雙側(cè)）導(dǎo)料板33定中；（b）位4處零件采用舌形塊24、導(dǎo)料板33及兩支異形導(dǎo)正釘32后輪廓面定位.（c）位3處尾料零件定位采用矩形導(dǎo)正釘21、異形導(dǎo)正釘前輪廓面、導(dǎo)料板33.前兩件同時對條料沖裁起導(dǎo)正作用.

（6）位于框上方橫桿25裝有一舌形塊24用于工位4處零件定位.工件送進時，它抵住工件后邊對其粗定位；沖壓時它與裝在上模兩只異形導(dǎo)正釘32后圓弧面共同對零件位置進行導(dǎo)正、精定位；.零件R20圓弧成形后，它應(yīng)保證R20圓弧邊能從下部穿過被推到后托板上.

（7）模具設(shè)有前后托板3、26,分別承托條料和工位5處零件.后托板是保證零件前側(cè)邊R20圓弧從舌形塊下部穿過后，才可發(fā)生翻轉(zhuǎn)脫落動作，避免被橫桿和舌形塊卡住.

5 模具工作過程

將條料側(cè)邊靠在前托板側(cè)板，后端邊抵住側(cè)刃定位板36進行定位.上模下行完成工位1的沖壓.上模下行，手工將條料沿兩側(cè)導(dǎo)料板向后送進.使條料兩側(cè)（定位距）凸肩抵住工件36完成一個步距送料，則相繼進行2，3工位沖壓，完成零件沖孔、落料及與條料分離.尓后上模上行，條料繼續(xù)送進，同時其后端邊抵住已與條料分離零件前邊推著它沿兩側(cè)導(dǎo)板33向后移動.為保證送進可靠，不發(fā)生卡料和零件材料重迭，固定卸料板20與框6上平面間距應(yīng)保證在（1.2—1.6）t（t為料厚）.當條料送進一步距時，與條料分離零件被送到第四工位，此時條料后端面、舌形塊、兩導(dǎo)板對它進行了粗定位.上模下行，兩只異形導(dǎo)正釘32后側(cè)輪廓面與舌形塊一起通過零件外形對它位置進行導(dǎo)正，繼而進行彎曲成形.工件成形后由于中間向下彎曲，可避讓舌形塊對它限制，在條料繼續(xù)送進下，它將從橫桿25及舌形塊下部穿過到達后托料板，當工件前側(cè)邊穿過舌形塊繼續(xù)被推進時，則它在其重力作用下從托板上翻轉(zhuǎn)掉下.這里應(yīng)指出：條料尾料，即最后一個工件在工位3處沖壓，由于已無材料無法再用側(cè)刃距定位，此時可用工具推該零件抵住后一零件前端邊向后移動，當位于工位4零件后端邊抵住舌形塊時，則已完成工位3、4上兩個零件粗定位.上模下行，兩只異形導(dǎo)正釘前輪廓面與中間矩形導(dǎo)正釘21共同對位3處零件進行導(dǎo)正、定位，從而保證該零件沖壓位置，提高了材料利用率.

6 結(jié)束語

本副模具排樣合理，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，沖裁鑲塊設(shè)計為平面刃口，修模非常方便.采用特殊定位導(dǎo)正方法，保證條料、無載體零件及尾料零件送進、定位、導(dǎo)正，確保工件質(zhì)量.這對類似零件沖壓有一定參考價值.

模具已在實際生產(chǎn)中使用三年，實際證明：它不僅生產(chǎn)率高，且工作可靠、刃口修模方便，材料利用率高，經(jīng)濟指標好.

〔1〕鄭家賢.沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

〔2〕王孝培.沖壓設(shè)計資料[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985.

〔3〕邱永成.多工位級進模設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社，1987.

TM273

A

1673-260X（2013）11-0046-02

合肥學(xué)院科研發(fā)展基金（自然科學(xué)）項目（13KY07ZR）