卡扣多工位級進(jìn)模設(shè)計*

宋雪梅,于仁萍

(煙臺職業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系,山東 煙臺 264670)

1 沖壓工藝分析

卡扣零件為彎角小于90°的單角彎曲件,其零件圖如圖1所示,要求模具設(shè)計可實現(xiàn)一模多件加工以提高效率。由圖1可知,該零件不僅對尺寸與形位精度有較高的要求,且具有一個φ(5±0.1)mm孔帶、0.5 mm×45°孔口倒角及一個φ1.2 mm×90°中心孔等特征，在加工時需要重點考慮。

結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點分析,卡扣零件的沖壓難點主要有以下幾點。

(1) 86°±1°的彎曲角度難以保證。由于材料的彎曲回彈量受到很多因素的影響,即使加工條件相同的很多彎曲件的彎角回彈量也經(jīng)常不同;同一彎曲件,用同一套沖模有時因原材料的不同位置厚度差異、原材料同牌號但供貨廠商不同或者同一供貨廠商生產(chǎn)批次不同，甚至不是同一張板裁的條料,彎角回彈都有差別。因為小于90°彎角的回彈量,對料厚的實際尺寸、材料力學(xué)性能的波動及硬度的變化十分敏感，多數(shù)彎曲模采用等于或稍大于料厚的彎模間隙,進(jìn)行鐓壓彎曲。料厚公差大或者比名義尺寸限定偏差大一些,都會造成彎模間隙放大或者減小,回彈量必然波動。該工件是彎邊長僅10 mm的銳角彎曲件,彎角只有±1°允許誤差,難點較大。用負(fù)彎角補(bǔ)償回彈是經(jīng)常采取的結(jié)構(gòu)措施,使沖模凸模彎角事先制出小于彎曲角86°±1°。小多少合適可以采取兩種辦法確定:一是對每批料作實際工藝試驗,依次獲取精準(zhǔn)回彈量;二是通過試模修準(zhǔn)沖模彎曲角[3-4]。

(2)φ(5±0.1)mm孔帶、0.5 mm×45°倒角及沖φ1.2 mm×90°中心孔如何在采用一模多件加工的基礎(chǔ)上保證尺寸精度。同時,用以加工的凸模如何安裝固定以便制造、維修和更換。

(3)R3 mm半圓頭彎邊一頭的兩邊,各有1個1 mm×8.8 mm的窄長臺。1 mm寬的臺階,長度達(dá)到8.8 mm,料厚為1.5 mm,如何沖切才能保證凸模的強(qiáng)度。

圖1 卡扣單角彎曲零件圖

2 排樣設(shè)計

為解決上述沖壓難點問題,需要一個切實可行的沖壓工藝方案,并設(shè)計好排樣圖。

考慮大量生產(chǎn),連續(xù)沖壓一模成形采用沖孔→沖中心孔和倒角→切斷→彎曲4個沖壓工步。

排樣圖設(shè)計應(yīng)考慮沖壓難點與結(jié)構(gòu)設(shè)計需要,并能提高制模的工藝性。

播種小麥時，按照基肥施用硫酸鉀復(fù)合肥25公斤/畝的標(biāo)準(zhǔn)，各小區(qū)1.88公斤均勻施作基肥；按照9萬株/畝的基本苗，根據(jù)小麥種子038的千粒重和發(fā)芽率，以95%的出苗率計算用種量為4.6公斤/畝，計算到各區(qū)125克均勻撒播。

(1) 采用3行并列直排裁搭邊排樣,沖壓工序及工位安排如下。

第Ⅰ工位，第1工序沖孔φ(5±0.1)mm,為其口部倒角0.5 mm×45°打下基礎(chǔ)。

第Ⅱ工位，空擋。

第Ⅲ工位，第2工序倒角0.5 mm×45°和沖裁φ1.2 mm×90°中心孔。

第Ⅳ工位，第3工序沖切中間搭邊并且精切條料寬。

第Ⅴ工位，空擋。

第Ⅵ工位，第4工序切斷并彎曲成形復(fù)合沖壓。

沖壓完成的成品零件,由彎曲凹模中的彈頂墊頂出模以后,順著模具旁的落件坡下滑出模并且進(jìn)入零件箱。

(2) 由于采用3行并列有搭邊直排排樣,使得零件的展開平毛坯在條料上的排列非常有利于裁搭邊沖切。零件R3 mm半圓頭一端的兩邊1 mm×8.8 mm的窄長凸臺,由于3行并列排樣,中間搭邊可取b≥2 mm寬。窄長凸臺加上搭邊的沖切寬度增加到4 mm以上,其沖切凸模刃口斷面增大,獲得加強(qiáng)。

(3) 采用多列排樣和裁搭邊沖切,用側(cè)刃切邊定位。由于該零件料厚為1.5 mm,搭邊與側(cè)刃切邊的最小寬度b≥1.2 mm,為送料順暢和切邊尺寸精準(zhǔn),取中間搭邊和側(cè)刃切邊寬度均為b=2 mm,使原材料入模料寬達(dá)到34 mm。

(4) 沖壓零件的尺寸小、料厚稍大而孔邊距相對較小,φ(5±0.1)mm的孔邊距僅為1.5 mm(等于料厚),考慮外擴(kuò)0.5 mm的倒角,其最小孔邊距僅僅剩余1 mm。而且該孔后為一個φ1.2 mm×90°的中心孔,使群孔凸模相距太近。因此,增加了Ⅱ,Ⅴ兩個空工位。

基于以上的設(shè)計與合理排樣,最終形成用成形側(cè)刃裁搭邊與沿邊組合沖切,3行并列有搭邊和沿邊的有廢料沖裁排樣,見圖2排樣圖。

3 模具設(shè)計

根據(jù)模具的排樣圖,結(jié)合前述的沖壓工藝分析,設(shè)計出如圖3所示的卡扣6工位級進(jìn)模。模具在其結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取了如下幾項結(jié)構(gòu)措施。

(1) 由于φ(5±0.1)mm孔口倒角與φ1.2 mm×90°中心孔的沖制,都在貼著凹模表面的同一面上,所以將兩凸模嵌裝在同一整體鑲塊中,使得總計6件小凸模一起獲得加固,這樣就僅有很短的工作段露出鑲塊上表面,制造、修理、更換都方便,也節(jié)省了模具鋼[5-7]。

(2) 最后的切斷彎曲成形工位,為便于依據(jù)切斷、彎曲不同工作性質(zhì)選用不同的更合適的模具鋼,而采用不同的制模工藝分別制造,提高了制模工藝性,也采用了鑲塊嵌入整體模板中。

(3) 在固定卸料板3面裝了防護(hù)柵,僅留原材料入模送料的一面,為方便送料與觀察沖模工作情況,未裝防護(hù)柵。

圖2 模具排樣圖

圖3 卡扣級進(jìn)模裝配圖

4 結(jié)論

以卡扣零件為研究對象,6工位級進(jìn)模將沖孔、彎曲、切斷等工序很好地組合在一起,采用合理的3行并列有搭邊直排排樣方案,不僅提升了材料利用率,同時極大地保證了加工效率。模具制造中,成形零件采用嵌裝形式,既方便加工和裝配,又便于維修和更換。經(jīng)過調(diào)試、批量生產(chǎn),使用效果良好,實現(xiàn)了高效率、高精度沖壓生產(chǎn)。

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