腳踏板翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改進(jìn)

吳萍

[摘 要]對(duì)制件進(jìn)行工藝分析，確定翻邊工藝方案，計(jì)算翻邊力、預(yù)制孔尺寸等。設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)試模情況對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)。

[關(guān)鍵詞]翻邊 模具設(shè)計(jì) 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：O671 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）04-0009-02

[Abstract]Process analysis was performed on flanging workpiece， based on which the flanging scheme was determined， and the flanging force and the size of prefabrication hole was calculated. The flanging mold was designed， and some improvement was carried out.

[Key words]flanging； mold design； improvement

1.零件分析

圖1所示零件為西安地鐵1號(hào)線司機(jī)室腳踏板，材料為不銹鋼SUS301L-LT，厚度為3mm，腳踏平面均勻分布13排翻邊孔，孔徑？13，高度3mm。翻孔主要起防滑作用，要求翻孔高度一直，無毛刺開裂，翻邊高度較小，經(jīng)計(jì)算可一次翻邊成型。

2.工藝方案確定

翻邊件的毛坯預(yù)制孔加工方法通常有兩種，一是沖模沖出，二是鉆床鉆出?？紤]到腳踏板零件數(shù)量較少，如設(shè)計(jì)沖模沖孔，所需要的模具材料費(fèi)用以及制造費(fèi)用都很高，生產(chǎn)過程中工時(shí)費(fèi)用也高，導(dǎo)致成本增高。而鉆孔也需耗費(fèi)大量工時(shí)，因而綜合考慮后決定采用激光切割直接下出底孔，既能節(jié)省工時(shí)，又能保證底孔邊緣質(zhì)量。

地鐵車輛不同車型腳踏板形狀可能略有差別，但翻孔大小可借用，考慮到模具的通用性，采用先翻孔再折彎的工藝。經(jīng)計(jì)算，折彎展開后板材尺寸為277x562，板幅不大，考慮實(shí)際生產(chǎn)操作的便捷性，初步選擇100t液壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。由于翻孔數(shù)量較多，不可能一次性翻出，決定采用單排翻孔，逐排遞進(jìn)的方式，而受液壓機(jī)工作臺(tái)面尺寸限制，當(dāng)翻孔由第一排干到中間位置時(shí)需將工件掉頭，再生產(chǎn)另一側(cè)。

3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程

3.1 翻孔工藝計(jì)算

3.1.1 計(jì)算預(yù)沖孔直徑

由于孔翻邊主要受切向拉伸變形，厚度變薄，徑向變形不大，故計(jì)算孔徑d的尺寸近似以彎曲件展開長(zhǎng)度的方法來考慮，計(jì)算公式為[1]：

d=D-2（h-0.43r-0.72t） （1）

式中：d— 預(yù)沖孔直徑，mm；

D— 翻邊后的孔徑，按中線計(jì)算，mm；

h— 翻邊件高度，mm；

r— 翻邊圓角半徑，mm；

t— 板料厚度，mm。

將數(shù)值代入上式得：d=5.1mm。

3.1.2 計(jì)算翻邊系數(shù)

在圓孔的翻邊中，變形程度決定于毛坯預(yù)制孔直徑與翻邊直徑（中線）之比即翻邊系數(shù)K[1]：

K=d/D （2）

式中：d— 預(yù)沖孔直徑，mm；

D— 翻邊孔直徑，mm。

顯然，K值愈大，變形程度愈?。篕值愈小，則變形程度愈大。將數(shù)值代入得翻邊系數(shù)K=0.51。以低碳鋼的極限翻邊系數(shù)（0.30）做參考，由于實(shí)際翻邊系數(shù)大于極限翻邊系數(shù)，可知該孔能一次翻邊成形。

3.1.3 翻邊力的計(jì)算

用圓柱形凸模進(jìn)行翻邊時(shí)，翻邊力可按下式計(jì)算[1]：

F=1.1πtσs（D-d） （3）

式中：F— 翻邊力（N）；

σs— 材料的屈服強(qiáng)度（MPa）；

D— 翻邊直徑（按中線計(jì)）（mm）；

d— 毛坯預(yù)制孔直徑（mm）；

t— 毛坯厚度（mm）。

經(jīng)計(jì)算F=10916.4N，因此用100t壓力機(jī)完全能滿足翻邊力的要求。

3.2 主要工作部件設(shè)計(jì)

3.2.1 凸模

翻邊凸模是圓孔翻邊模具最主要的工作部件，工作頻率高，磨損情況重，因此對(duì)其設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量要求較高。模具材料可選用強(qiáng)韌性較好的合金鋼Cr12MoV，

熱處理硬度大于58HRC。由于預(yù)制孔由激光切割直接下出，考慮用凸模頂端定位，因此模具采用倒裝式結(jié)構(gòu)。凸模結(jié)構(gòu)見圖2。凸模頂端是定位部分，其直徑與預(yù)制孔直徑完全相同。定位段與工作段采用圓弧過渡，由于采用彈性頂料裝置，凸模高度較高，因此將固定段加粗以增加凸模強(qiáng)度。

3.2.2 凹模

凹模同樣采用合金鋼Cr12MoV，為節(jié)約成本，凹模尺寸應(yīng)盡量小，由凹模固定板來完成壓料。凹模結(jié)構(gòu)見圖5，凹模上預(yù)留出卸件塊定位孔。

3.2.3 凹模固定板

由于工件逐行遞進(jìn)翻孔，凹模固定板在工件對(duì)應(yīng)的翻孔位置應(yīng)預(yù)留出避讓孔，以免將已翻好的孔再次壓扁。同時(shí)為保證翻孔后板的平整度，凹模固定板需將板材寬度方向全部壓住。

3.3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3為模具結(jié)構(gòu)圖，其結(jié)構(gòu)為常見的翻孔凸模倒裝式，便于沖壓件定位。當(dāng)上模在上極限位置時(shí)，翻邊模具處于待工作狀態(tài)，將工件毛坯放在壓料板11上，工件靠凸模13頂端定位。模具工作時(shí)，上模隨壓力機(jī)滑塊下行，凹模固定板3首先接觸工件，使工件處于壓緊狀態(tài)。上模繼續(xù)下行，碟形彈簧14逐漸壓縮，工件完成翻孔，卸件塊8被頂起，卸件橡膠5處于壓縮狀態(tài)，直至壓料板11接觸限位塊21，此時(shí)上模達(dá)到下極限位置，并隨壓力機(jī)滑塊開始向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)螐椈苫謴?fù)至安裝高度，工件被壓料板11頂出，完全脫離凸模。上模繼續(xù)上行，凹模固定板3脫離壓料板11，卸件橡膠5在不受力的情況下復(fù)位，工件由卸件塊8頂出，工件脫離凹模，至此翻邊工作完成。

4.凸模結(jié)構(gòu)改進(jìn)

試模時(shí)，工件翻孔后收縮緊卡在凸模上，盡管有潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，但對(duì)凸模的沖擊仍然很大，干2～3個(gè)件后凸模即折斷，需對(duì)凸模結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以增加其強(qiáng)度。更改后的凸模結(jié)構(gòu)如圖4所示。其頂端定位作用不變，只是增加主體部分直徑。凸模更改后，凹模、壓料板和卸件塊需做對(duì)應(yīng)的尺寸更改。

5.結(jié)束語

經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單、方便，可滿足地鐵車輛批量生產(chǎn)。該模已用于生產(chǎn)多個(gè)車型的腳踏板產(chǎn)品，生產(chǎn)效率高，通用性強(qiáng)，可靠保證了產(chǎn)品質(zhì)量，確保每批生產(chǎn)任務(wù)都能按時(shí)、順利地完成，為公司創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王鵬駒，成虹.沖壓模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.