基于SolidWorks的放電片成形分析及模具設(shè)計

劉 波，易小勇

(鎮(zhèn)江高等?？茖W(xué)校 a. 科技與產(chǎn)業(yè)處；b. 裝備制造學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

基于SolidWorks的放電片成形分析及模具設(shè)計

劉 波a，易小勇b

(鎮(zhèn)江高等?？茖W(xué)校 a. 科技與產(chǎn)業(yè)處；b. 裝備制造學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

分析放電片的成形工藝和沖壓方案，利用三維軟件SolidWorks進行模具設(shè)計，包括排樣設(shè)計、零部件設(shè)計、級進模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。利用三維軟件不僅能縮短模具的設(shè)計周期，提高效率，還能提高模具的設(shè)計水平，也利于初學(xué)者加深對模具設(shè)計的理解。

成形工藝分析； SolidWorks ；級進模；放電片；模具設(shè)計

放電片是電子顯像管中的重要原件，起高壓放電保護作用。如圖1所示，材料為H68軟黃銅，厚度為0.5 mm，大批量生產(chǎn)；4個R0.3起伏在顯像管中起定位作用；長度為4 mm的R0.5長條是焊接腳，對于該元件的固定牢靠起著關(guān)鍵作用；打凸R3成對使用，在顯像管中可以形成一個均勻的等電位空間。本文主要對該放電片的成形工藝和沖壓方案進行分析，利用三維軟件SolidWorks進行模具設(shè)計，主要包括排樣設(shè)計、零部件設(shè)計和級進模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。在SolidWorks軟件平臺上對放電片沖壓模具進行3D建模和參數(shù)化設(shè)計，可以提高效率，提高模具設(shè)計水平，也利于初學(xué)者加深對模具設(shè)計的理解和掌握。

1 成形分析

1.1成形工藝分析

該沖裁件由圓弧、直線、1個打凸和4個小起伏構(gòu)成，零件尺寸較小，尺寸精度要求較高。利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求，沖壓工藝性較好，長度為4 mm的R0.5長條給該模具制造和生產(chǎn)帶來一定難度。在設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：

1) 長度為4 mm的R0.5長條是難點。

2) 4個R0.3起伏滿足尺寸要求是關(guān)鍵。

3) 打凸R3符合制件的要求是重點 。

4) 各工序動作行程要保證工序動作穩(wěn)妥、連貫。

圖1 零件圖

1.2沖壓工序性質(zhì)和工序次數(shù)的選擇

1) 落料—起伏—打凸：單工序沖壓。

2) 落料—打凸—起伏：單工序沖壓。

3) 落料—打凸—起伏：復(fù)合沖壓。

4) 起伏—打凸—落料：級進沖壓。

5) 打凸―起伏―落料：級進沖壓。

對以上方案進行分析比較：

方案1)和2)屬于單工序沖壓。制件生產(chǎn)批量大，尺寸小，操作不安全，故不宜采用。

方案3)屬于復(fù)合式?jīng)_壓。由于制件結(jié)構(gòu)尺寸小，有狹長條，復(fù)合模具裝配困難，模具工作強度要求高，壽命不能保證。

方案4)屬于級進模沖壓。4-R0.3起伏成形在前，打凸R3在后，必然受到材料的切向流動壓力，使起伏4-R0.3變形，制件的精度達(dá)不到，產(chǎn)生新的問題。因此使用價值不高，也不宜采用。

方案5)屬于級進模沖壓。既可解決方案1)—4)的問題，又可滿足制件的質(zhì)量和模具加工、裝配、使用壽命的要求。故方案5)最為適合。

2 排樣的設(shè)計

排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一項重要工作。本模具采用自動送料器送料，沖裁件的排樣如圖2所示。由于零件的總體尺寸小，考慮落料口尺寸較小及保證凹模有足夠強度，采用側(cè)刃粗定位、導(dǎo)正銷精定位的定位方式，打凸采用兩步，4個小突起起伏成形1步成形，工藝安排再加上2，4，6等3個空位工步。

綜上所述，該沖裁件的排樣工位為：1) 沖側(cè)刃、導(dǎo)正銷孔和打凸；2) 空位；3) 整形；4) 空位；5) 壓4個小起伏；6) 空位；7) 落料。

圖2 排樣圖

3 模具工作過程及模具的特點

級進模2D裝配圖如圖3所示，級進模3D裝配圖如圖4所示。其主要零件由打凸凸模26，定距側(cè)刃18，起伏凸模21，落料凸模31和凹模4組成，并分別完成定距切斷、沖工藝孔、打凸、整形、沖4個起伏和落料工作。

模具的特點：

1) 采用自動送料器送料。

2) 為了保證凸模，尤其是本設(shè)計中的沖導(dǎo)正銷孔的小凸模，卸料板由內(nèi)導(dǎo)柱16導(dǎo)向，使凸模有良好的導(dǎo)向并保護凸模。

3) 為了保證工件的外形位置精度，在條料上的一邊加設(shè)1排工藝孔，在2，3，4，5，6工位上均有導(dǎo)正銷22插入工藝孔內(nèi)定位。

4) 為了保證條料的正常送料，由定距側(cè)刃16控制步距長度進行粗定位，導(dǎo)正銷精定位。

5) 為了確保R3尺寸滿足要求，采用打凸和整形兩個工步。

6) 為了保證R3和4-R0.3尺寸滿足要求，增加限位塊19。

1. 下模座 2. 導(dǎo)柱 3. 下墊板 4. 凹模 5. 浮動導(dǎo)料銷 6. 卸料板 7. 導(dǎo)套 8. 凸模固定板 9. 上模座 10. 內(nèi)六角螺釘 11. 上墊板 12. 圓柱銷 13. 模柄 14. 止動銷釘 15. 卸料螺釘 16. 內(nèi)導(dǎo)柱 17. 彈簧 18. 側(cè)刃 19. 限位塊 20. 限位塊螺釘 21. 起伏凸模 22. 導(dǎo)正銷 23. 導(dǎo)料板 24. 螺釘 25. 壓邊圈 26. 打凸凸模 27. 螺塞 28. 彈簧 29. 側(cè)刃擋塊 30. 彈簧 31. 落料凸模

圖3級進模2D裝配圖

圖4 級進模3D裝配圖

3 模具關(guān)鍵零部件設(shè)計

通過以上圖紙和模型，可以清楚地表達(dá)各個零件的位置，并通過干涉檢查，有效提高產(chǎn)品裝配建模的質(zhì)量和速度，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

3.1凹模的設(shè)計

凹模的設(shè)計是級進模設(shè)計的核心。凹模的尺寸、刃口尺寸是根據(jù)所設(shè)計產(chǎn)品的尺寸確定的。凹模4的3D結(jié)構(gòu)如圖5所示。材料為CrWMn，熱處理HRC58～62。

3.2落料凸模

落料凸模31的3D結(jié)構(gòu)如圖6所示。為了沖裁時不影響零件的形狀，凸模底平面做出讓出打凸R3的空間。落料凸模的材料為CrWMn，熱處理HRC56～60，凸模按凹模4洞口實際尺寸配制雙面間隙0.01 mm。

圖5 凹模板

圖6 落料凸模

3.3凸模固定板的設(shè)計

凸模固定板用于固定相關(guān)凸模。由于該級進模工位數(shù)相對較多，若模具累計誤差過大，會造成凸、凹模的間隙不均，影響沖壓質(zhì)量和模具壽命。凸模固定板8的3D結(jié)構(gòu)如圖7所示。材料為45，熱處理HRC43～48。型孔及位置尺寸與凹模一致。

圖7 凸模固定

3.4卸料板

卸料板6的3D結(jié)構(gòu)如圖8所示。在卸料板上設(shè)置了打凸凹?？缀驼伟寄？?。材料為Cr12，熱處理 HRC56～60。位置未注公差，均按±0.01 mm制造，型孔及位置尺寸與凹模一致。并留有打凸的空間位置。

圖8 卸料板

4 結(jié)束語

利用三維軟件SolidWorks能夠縮短模具的設(shè)計周期，提高效率，提高模具的設(shè)計水平，也利于初學(xué)者加深對模具設(shè)計的理解。級進模采用側(cè)刃控制步距并進行粗定位，導(dǎo)正銷進行精定位，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品成形精度高，操作方便安全，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，是一套行之有效的設(shè)計方案。經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，該設(shè)計合理，滿足大批量生產(chǎn)的需求，獲得了較好的經(jīng)濟效益。

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〔責(zé)任編輯： 盧 蕊〕

ForminganalysisandmolddesignofdischargesheetbasedonSolidWorks

LIU Boa, YI Xiao-yongb

(a. Science,Technology & Industry Department, b. School of Equipment Manufacturing, Zhenjiang College, Zhenjiang 212003, China)

This thesis focused on the analysis of forming technologies and stamped solutions of the discharge sheet, and carried out the mold design with 3D software SolidWorks, including layout design, component and part design and overall structure designing of progressive die. The use of 3D software could reduce the mold design cycle, improve the design efficiency and level, which can also help beginners to deepen the understanding of the mold design.

forming process analysis; Solidworks; progressive die; discharge sheet; mold design

2015-06-01

江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2014年度立項課題(2014-R-31395)；鎮(zhèn)江高等?？茖W(xué)校2014年度立項課題(GZGZ-2014121027);鎮(zhèn)江高等專科學(xué)校校企合作項目(GZHX-1420)

劉 波(1972—)，男，吉林長嶺人，副教授，主要從事模具設(shè)計與制造研究；易小勇(1960—)，男，湖北武漢人，副教授，主要從事模具設(shè)計與制造和金屬材料研究。

TG76

： B

：1008-8148(2015)04-0052-04