郭光宜，周

（南通職業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南通 226008）

1 產(chǎn)品的工藝性分析

圖1所示為鎖片沖裁件圖，材料Q235，厚度2mm，具有較好的可沖壓性能，大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)200萬件。零件在折彎轉(zhuǎn)角有自然R角過渡，比較適合沖裁。工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型：零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本沖裁工序，可以采用以下三種方案：①先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。②落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。③沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。

圖1 產(chǎn)品圖

方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。方案②相對(duì)方案①效率有所提高，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于級(jí)進(jìn)模，同時(shí)對(duì)加工及裝配的要求較高，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，只有產(chǎn)品的外形與內(nèi)孔的同心度或同軸度要求高的情況下，才予以考慮，所以最后確定用級(jí)進(jìn)模方式進(jìn)行生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產(chǎn)。

2 產(chǎn)品的排樣設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)排樣圖的過程，就是確定模具結(jié)構(gòu)的過程，如果排樣圖確定了，那么模具的基本結(jié)構(gòu)也就確定下來了。所以,在進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)時(shí),要從全局進(jìn)行詳盡的考慮,不能受限于局部結(jié)構(gòu),而且還要多注意細(xì)節(jié)。

級(jí)進(jìn)模的最后工位也是很重要的工位，因?yàn)樗婕暗疆a(chǎn)品如何從模具中取出。一般的出件方式主要包括吹出和落下，有的特殊產(chǎn)品也需要機(jī)械手取件。不論哪種方式，都需要進(jìn)行切斷，切斷處的大小尺寸和位置要經(jīng)過仔細(xì)考慮，因其不但影響到模具的出件，還影響到條料能否穩(wěn)定、順利地送進(jìn)。設(shè)計(jì)排樣時(shí)，在保證條料能順利送進(jìn)和穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下,應(yīng)盡量減小料寬和步距,以降低鈑金零件的成本。綜上，針對(duì)該零件得出了以下四種可行的方案。

圖2 排樣方案一

2.1 產(chǎn)品并排

材料利用率n是指實(shí)際面積與所用材料的百分比：

式中：A——一個(gè)步距內(nèi)沖裁的實(shí)際有效面積（因是進(jìn)行有相對(duì)性的擇優(yōu)比較，小圓孔、腰圓孔的面積可不考慮）；

B——條料的寬度；

C——產(chǎn)品步距。

2.2 產(chǎn)品縱排

圖3 排樣方案二

2.3 產(chǎn)品斜排

圖4 排樣方案三

2.4 產(chǎn)品對(duì)排

圖5 排樣方案四

對(duì)并排、縱排、斜排和對(duì)排四種方案進(jìn)行比較，方案四的生產(chǎn)效率是其他三種的2倍，同時(shí)其材料利用率最高，所以選取方案四作為本設(shè)計(jì)的排樣。

根據(jù)方案四的排樣，把4個(gè)圓孔、4個(gè)腰圓孔、2個(gè)側(cè)刃及切邊、折彎、整形和切斷等工位進(jìn)行合理的安排，尤其充分利用產(chǎn)品的外形來設(shè)計(jì)成形側(cè)刃，以節(jié)約材料。詳見圖6的排樣圖設(shè)計(jì)。

3 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要零件設(shè)計(jì)

鎖片的多工位級(jí)進(jìn)模模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。主要特點(diǎn)如下：

（1）模具利用6個(gè)定距套可一起加工高度尺寸，并且能獲得較高的精度（精度可達(dá)±0.005mm），使卸料板下平面對(duì)凹模上平面的平行度較好，保證了各凸模與卸料板型孔和護(hù)套的配合間隙為雙邊0.03mm時(shí)，仍然能靈活運(yùn)動(dòng)。

圖6 產(chǎn)品排樣圖

（2）帶料經(jīng)整平后可由沖床的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送進(jìn)，步距精度由側(cè)刃和導(dǎo)正釘控制，側(cè)刃確定步距的粗定位，導(dǎo)正釘確保步距的精定位，側(cè)刃可采用成形側(cè)刃的形式（如圖6所示）。這種形式的好處在于可直接參與產(chǎn)品外邊的倒角成形節(jié)約材料，而且可以確保步距的準(zhǔn)確送進(jìn)。根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，可以直接借用零件上?4.0的圓孔作為導(dǎo)正釘孔。

（3）在沖壓過程中，為了保證彎曲成形部分連同帶料的正常送進(jìn)，必須將帶料抬起高出懸浮于凹模表面，本模具采用了13個(gè)?6的彈釘（見圖7中的26）和兩個(gè)彎曲成形的凹模彈塊。彈釘力求分布對(duì)稱性，力爭彈力的均衡化。

圖7 裝配圖

（4）凹模板的設(shè)計(jì)，模具的關(guān)鍵工位：切邊和彎曲成形的凸、凹模設(shè)計(jì)成鑲塊結(jié)構(gòu)，當(dāng)沖裁刃口磨損或因調(diào)整尺寸需要更換時(shí)，只需拆下鑲塊便于模具的調(diào)整與維護(hù)，提高了生產(chǎn)效率。另外在上模的固定板與卸料板上同樣設(shè)計(jì)了相應(yīng)的沖裁凸模護(hù)套，這樣不但能保證沖裁凸模與固定板0.02mm、與卸料板0.03mm的配合間隙，且護(hù)套外形簡單可簡化固定卸料兩板的加工，對(duì)保證兩板上各型孔間的相對(duì)位置尺寸非常有利。凹模板上的切邊鑲塊型孔的四周盡量以圓角R過度，避免應(yīng)力集中增強(qiáng)凹模強(qiáng)度，彎曲成形的力相對(duì)切邊而言要小得多，從簡化加工角度考慮可以直邊連接。凹模板是模具的核心所在，凹模板的設(shè)計(jì)依據(jù)主要取決于排樣圖，在排樣圖的基礎(chǔ)上，充分考慮鑲塊的工藝性，模板的強(qiáng)度，彈塊位置排布等綜合設(shè)計(jì)而成，其上有4個(gè)用于精密導(dǎo)向的導(dǎo)柱孔、2個(gè)銷釘孔、6個(gè)固定用螺紋孔、13個(gè)浮料釘孔、17個(gè)工作型孔、外形尺寸為460×200×30.0mm，在最后切斷凹模旁設(shè)計(jì)一斜10度的斜坡，便于產(chǎn)品的落下，凹模板的設(shè)計(jì)見圖8。

（5）切邊的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)切邊時(shí)，要超出產(chǎn)品的邊線1mm，并以R0.5過渡，如圖9中的排樣局部放大圖，目的是為了讓最后落料產(chǎn)品時(shí)，盡可能不留或少留少接刀的痕跡，起到美觀的效果，這也是設(shè)計(jì)的一個(gè)注重點(diǎn)。

（6）落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。即以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。本設(shè)計(jì)中，沖切掉的均是廢料,產(chǎn)品是留在帶料上的,故都屬于沖孔類尺寸，以凸模為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)型孔的加工以文字說明的形式寫在圖紙的相應(yīng)處，值得一提的是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，常不對(duì)每個(gè)尺寸進(jìn)行計(jì)算，而是標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸，收放沖裁間隙的形式來進(jìn)行凸、凹模的設(shè)計(jì)。

圖8 凹模板

4 結(jié)束語

通過鎖片零件的沖壓設(shè)計(jì)，針對(duì)產(chǎn)品的具體特點(diǎn)，采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行大批量生產(chǎn)，可以減少設(shè)備和模具數(shù)量，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，有效提高零件精度和生產(chǎn)效率。模具投入生產(chǎn)實(shí)踐證明：設(shè)計(jì)合理可靠，可滿足大批量自動(dòng)化加工的需求。

圖9 切邊的設(shè)計(jì)

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