窄边环形零件级进模设计

2013-07-24王雪冰杨月白琨黄飞

赤峰学院学报·自然科学版 2013年21期

关键词：排样冲裁刃口

王雪冰,杨月，白琨，黄飞

（合肥学院机械工程系，安徽合肥230022）

窄边环形零件级进模设计

王雪冰,杨月，白琨，黄飞

（合肥学院机械工程系，安徽合肥230022）

分析阐述了窄边环形零件冲压工艺和级进模具设计要点及注意亊项；介绍了它在采用级进模具连续冲压时其排样方案及模具结构；同时介绍一种简单、适用型的尾料零件和无载体零件送进、导正定位方法和结钩，这对类似零件冲压设计有一定参考价值.

冲压工艺；级进模；排样设计；导正

1 引言

图1是某企业生产的冲压零件，年生产量为30万只以上，所用原材料规格是定尺寸板材裁剪的条料(不是带料）.根据零件特点和生产要求，实际生产是採用连续冲压，即採用一副级进模具实施冲压；送料采用手工方式.本文介绍该副模具设计.

2 零件图纸及冲压工艺分析

由图1知:零件是一件椭圆环，兩侧直边宽仅为3.75mm，兩端圆弧边宽为4.0mm，尺寸公差除内孔长轴尺寸为±0.15mm外，其余尺寸不低于± 0.5mm，整体尺寸精度要求不高.不难分析出该零件冲压含；落料、冲孔、弯曲三种工序.由资料和实践知[1][2][3]：这类窄边零件其冲压工艺和模具设计应注意以下四点：

（1）为保证模具可靠性，应避免设有长刃口、薄壁（凸）凹模.对厚度一定的薄壁（凸）凹模，尽量缩短刃口长度；对刃口较长的（凸）凹模，尽量使壁厚远离最小允值.

（2）零件弯曲如安排在落料冲孔后进行，则两侧直边弯曲应同步，且在弯曲中控制零件圆弧区材料压力值，保证这部份材料整体同步移动.否则零件形状，尤其是曲率半径将产生显著改变.

（3）大尺寸或长步距零件连续冲压，应少设和不设空位以减少模具体积.

（4）对用长度尺寸有限条料进行连续冲压，应考虑尾料处零件定位，保证它冲压位置正确，以提高材料利用率.零件尺寸越大或条料长度越短，这点越凸显重要.

3 排样设计

由分析知，零件连续冲压有几种可行排样方案；经分析比较，实际设计方案如图2，它有五个工位.位1：条料两侧冲出定位距和工件两端圆弧R35，同时冲切内孔部分材料.位2：冲切内孔余料.位3：载体冲裁，零件与条料分离.位4:中间R20弯曲成形.位5：空位，以保证零件从模具上可靠脱落.

排样中将内孔冲裁拆分兩步，這能将“载体冲裁”安排在位3处，既使模具减少一个空位，又使模具避免出现过长簿壁凹模，后者仅出现在工位2零件圆角处.“载体冲裁”安排在中间工位3而不是最后工位，这虽会使零件在后序工位定位和送进帶来不便，但使零件中间弯曲在工位4是独立地、两側臂同时进行，确保其成形质量，又不影响其它工位零件，使各冲裁工位模具刃口呈平面，利于模具制造和刃口修磨.为提高凸模強度，保证步距57mm不变，将零件內外宽度取46.8mm和54.3mm，这可使切断凸模壁厚增加8%.排样中将工位3、4零件边间距設计0.2mm，这是綜合考虑以下兩方面：一是保证零件在工位4送进不发生较大偏转，利于导正定位，二是防止弯曲凸模工作时涉到位3处零件.可见，这种排样做到了上述“四点注意”，虽然一些安排会使模具局部结构复杂一些，但使模具总体工位减少、结构简化、制作简单，确保零件冲压质量.

4 模具结构设计

模具结构如图3所示，它有以下特点:

（1）各工位皆采用正装结构，這有利冲裁废料下漏排出；弯曲可采用不压边模具结构，避免圆弧区材料在弯曲中受压.

（2）凹模采用镶块结构：三个冲裁工位和弯曲工位各做一个镶块7、23,且镶嵌在框6中.

（3）冲裁工位和成形工位分别采用弹性和刚性卸料，前者利于零件平整、后者使零件在弯曲时圆弧区材料免压，以使它向內移动不受压边力影响，保证零件尺寸稳定.

（4）设计挡板29，防止成型侧刃30冲裁时受侧力位置外移.同理,为防止受单边冲力側凸模31外移，将它下部设计成阶梯形.

（5）模具设有三处定位（见图2）：（a）条料采用侧刃定位板36定距，（双侧）导料板33定中；（b）位4处零件采用舌形块24、导料板33及两支异形导正钉32后轮廓面定位.（c）位3处尾料零件定位采用矩形导正钉21、异形导正钉前轮廓面、导料板33.前两件同时对条料冲裁起导正作用.

（6）位于框上方橫杆25装有一舌形块24用于工位4处零件定位.工件送进时，它抵住工件后边对其粗定位；冲压时它与装在上模两只异形导正釘32后圆弧面共同对零件位置进行导正、精定位；.零件R20圆弧成形后，它应保证R20圆弧边能从下部穿过被推到后托板上.

（7）模具設有前后托板3、26,分别承托条料和工位5处零件.后托板是保证零件前側边R20圆弧从舌形块下部穿过后，才可发生翻转脱落动作，避免被橫杆和舌形块卡住.

5 模具工作过程

将条料侧边靠在前托板侧板，后端边抵住侧刃定位板36进行定位.上模下行完成工位1的冲压.上模下行，手工将条料沿两侧导料板向后送进.使条料两侧（定位距）凸肩抵住工件36完成一个步距送料，则相继进行2，3工位冲压，完成零件冲孔、落料及与条料分离.尓后上模上行，条料继续送进，同时其后端边抵住已与条料分离零件前边推着它沿两侧导板33向后移动.为保证送进可靠，不发生卡料和零件材料重迭，固定卸料板20与框6上平面间距应保证在（1.2—1.6）t（t为料厚）.当条料送进一步距时，与条料分离零件被送到第四工位，此时条料后端面、舌形块、两导板对它进行了粗定位.上模下行，两只异形导正钉32后侧轮廓面与舌形块一起通过零件外形对它位置进行导正，继而进行弯曲成形.工件成形后由于中间向下弯曲，可避让舌形块对它限制，在条料继续送进下，它将从橫杆25及舌形块下部穿过到达后托料板，当工件前側边穿过舌形块继续被推进时，则它在其重力作用下从托板上翻转掉下.这里应指出：条料尾料，即最后一个工件在工位3处冲压，由于已无材料无法再用侧刃距定位，此时可用工具推该零件抵住后一零件前端边向后移动，当位于工位4零件后端边抵住舌形块时，则已完成工位3、4上两个零件粗定位.上模下行，两只异形导正钉前轮廓面与中间矩形导正钉21共同对位3处零件进行导正、定位，从而保证该零件冲压位置，提高了材料利用率.