王雪冰,楊月，白琨，黃飛

（合肥學(xué)院機(jī)械工程系，安徽合肥230022）

窄邊環(huán)形零件級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

王雪冰,楊月，白琨，黃飛

（合肥學(xué)院機(jī)械工程系，安徽合肥230022）

分析闡述了窄邊環(huán)形零件沖壓工藝和級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意亊項(xiàng)；介紹了它在采用級(jí)進(jìn)模具連續(xù)沖壓時(shí)其排樣方案及模具結(jié)構(gòu)；同時(shí)介紹一種簡(jiǎn)單、適用型的尾料零件和無(wú)載體零件送進(jìn)、導(dǎo)正定位方法和結(jié)鉤，這對(duì)類似零件沖壓設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值.

沖壓工藝；級(jí)進(jìn)模；排樣設(shè)計(jì)；導(dǎo)正

1 引言

圖1是某企業(yè)生產(chǎn)的沖壓零件，年生產(chǎn)量為30萬(wàn)只以上，所用原材料規(guī)格是定尺寸板材裁剪的條料(不是帶料）.根據(jù)零件特點(diǎn)和生產(chǎn)要求，實(shí)際生產(chǎn)是採(cǎi)用連續(xù)沖壓，即採(cǎi)用一副級(jí)進(jìn)模具實(shí)施沖壓；送料采用手工方式.本文介紹該副模具設(shè)計(jì).

2 零件圖紙及沖壓工藝分析

由圖1知:零件是一件橢圓環(huán)，兩側(cè)直邊寬僅為3.75mm，兩端圓弧邊寬為4.0mm，尺寸公差除內(nèi)孔長(zhǎng)軸尺寸為±0.15mm外，其余尺寸不低于± 0.5mm，整體尺寸精度要求不高.不難分析出該零件沖壓含；落料、沖孔、彎曲三種工序.由資料和實(shí)踐知[1][2][3]：這類窄邊零件其沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：

（1）為保證模具可靠性，應(yīng)避免設(shè)有長(zhǎng)刃口、薄壁（凸）凹模.對(duì)厚度一定的薄壁（凸）凹模，盡量縮短刃口長(zhǎng)度；對(duì)刃口較長(zhǎng)的（凸）凹模，盡量使壁厚遠(yuǎn)離最小允值.

（2）零件彎曲如安排在落料沖孔后進(jìn)行，則兩側(cè)直邊彎曲應(yīng)同步，且在彎曲中控制零件圓弧區(qū)材料壓力值，保證這部份材料整體同步移動(dòng).否則零件形狀，尤其是曲率半徑將產(chǎn)生顯著改變.

（3）大尺寸或長(zhǎng)步距零件連續(xù)沖壓，應(yīng)少設(shè)和不設(shè)空位以減少模具體積.

（4）對(duì)用長(zhǎng)度尺寸有限條料進(jìn)行連續(xù)沖壓，應(yīng)考慮尾料處零件定位，保證它沖壓位置正確，以提高材料利用率.零件尺寸越大或條料長(zhǎng)度越短，這點(diǎn)越凸顯重要.

3 排樣設(shè)計(jì)

由分析知，零件連續(xù)沖壓有幾種可行排樣方案；經(jīng)分析比較，實(shí)際設(shè)計(jì)方案如圖2，它有五個(gè)工位.位1：條料兩側(cè)沖出定位距和工件兩端圓弧R35，同時(shí)沖切內(nèi)孔部分材料.位2：沖切內(nèi)孔余料.位3：載體沖裁，零件與條料分離.位4:中間R20彎曲成形.位5：空位，以保證零件從模具上可靠脫落.

排樣中將內(nèi)孔沖裁拆分兩步，這能將“載體沖裁”安排在位3處，既使模具減少一個(gè)空位，又使模具避免出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)簿壁凹模，后者僅出現(xiàn)在工位2零件圓角處.“載體沖裁”安排在中間工位3而不是最后工位，這雖會(huì)使零件在后序工位定位和送進(jìn)帶來(lái)不便，但使零件中間彎曲在工位4是獨(dú)立地、兩側(cè)臂同時(shí)進(jìn)行，確保其成形質(zhì)量，又不影響其它工位零件，使各沖裁工位模具刃口呈平面，利于模具制造和刃口修磨.為提高凸模強(qiáng)度，保證步距57mm不變，將零件內(nèi)外寬度取46.8mm和54.3mm，這可使切斷凸模壁厚增加8%.排樣中將工位3、4零件邊間距設(shè)計(jì)0.2mm，這是綜合考慮以下兩方面：一是保證零件在工位4送進(jìn)不發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，利于導(dǎo)正定位，二是防止彎曲凸模工作時(shí)涉到位3處零件.可見(jiàn)，這種排樣做到了上述“四點(diǎn)注意”，雖然一些安排會(huì)使模具局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但使模具總體工位減少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、制作簡(jiǎn)單，確保零件沖壓質(zhì)量.

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，它有以下特點(diǎn):

（1）各工位皆采用正裝結(jié)構(gòu)，這有利沖裁廢料下漏排出；彎曲可采用不壓邊模具結(jié)構(gòu)，避免圓弧區(qū)材料在彎曲中受壓.

（2）凹模采用鑲塊結(jié)構(gòu)：三個(gè)沖裁工位和彎曲工位各做一個(gè)鑲塊7、23,且鑲嵌在框6中.

（3）沖裁工位和成形工位分別采用彈性和剛性卸料，前者利于零件平整、后者使零件在彎曲時(shí)圓弧區(qū)材料免壓，以使它向內(nèi)移動(dòng)不受壓邊力影響，保證零件尺寸穩(wěn)定.

（4）設(shè)計(jì)擋板29，防止成型側(cè)刃30沖裁時(shí)受側(cè)力位置外移.同理,為防止受單邊沖力側(cè)凸模31外移，將它下部設(shè)計(jì)成階梯形.

（5）模具設(shè)有三處定位（見(jiàn)圖2）：（a）條料采用側(cè)刃定位板36定距，（雙側(cè)）導(dǎo)料板33定中；（b）位4處零件采用舌形塊24、導(dǎo)料板33及兩支異形導(dǎo)正釘32后輪廓面定位.（c）位3處尾料零件定位采用矩形導(dǎo)正釘21、異形導(dǎo)正釘前輪廓面、導(dǎo)料板33.前兩件同時(shí)對(duì)條料沖裁起導(dǎo)正作用.

（6）位于框上方橫桿25裝有一舌形塊24用于工位4處零件定位.工件送進(jìn)時(shí)，它抵住工件后邊對(duì)其粗定位；沖壓時(shí)它與裝在上模兩只異形導(dǎo)正釘32后圓弧面共同對(duì)零件位置進(jìn)行導(dǎo)正、精定位；.零件R20圓弧成形后，它應(yīng)保證R20圓弧邊能從下部穿過(guò)被推到后托板上.

（7）模具設(shè)有前后托板3、26,分別承托條料和工位5處零件.后托板是保證零件前側(cè)邊R20圓弧從舌形塊下部穿過(guò)后，才可發(fā)生翻轉(zhuǎn)脫落動(dòng)作，避免被橫桿和舌形塊卡住.

5 模具工作過(guò)程

將條料側(cè)邊靠在前托板側(cè)板，后端邊抵住側(cè)刃定位板36進(jìn)行定位.上模下行完成工位1的沖壓.上模下行，手工將條料沿兩側(cè)導(dǎo)料板向后送進(jìn).使條料兩側(cè)（定位距）凸肩抵住工件36完成一個(gè)步距送料，則相繼進(jìn)行2，3工位沖壓，完成零件沖孔、落料及與條料分離.尓后上模上行，條料繼續(xù)送進(jìn)，同時(shí)其后端邊抵住已與條料分離零件前邊推著它沿兩側(cè)導(dǎo)板33向后移動(dòng).為保證送進(jìn)可靠，不發(fā)生卡料和零件材料重迭，固定卸料板20與框6上平面間距應(yīng)保證在（1.2—1.6）t（t為料厚）.當(dāng)條料送進(jìn)一步距時(shí)，與條料分離零件被送到第四工位，此時(shí)條料后端面、舌形塊、兩導(dǎo)板對(duì)它進(jìn)行了粗定位.上模下行，兩只異形導(dǎo)正釘32后側(cè)輪廓面與舌形塊一起通過(guò)零件外形對(duì)它位置進(jìn)行導(dǎo)正，繼而進(jìn)行彎曲成形.工件成形后由于中間向下彎曲，可避讓舌形塊對(duì)它限制，在條料繼續(xù)送進(jìn)下，它將從橫桿25及舌形塊下部穿過(guò)到達(dá)后托料板，當(dāng)工件前側(cè)邊穿過(guò)舌形塊繼續(xù)被推進(jìn)時(shí)，則它在其重力作用下從托板上翻轉(zhuǎn)掉下.這里應(yīng)指出：條料尾料，即最后一個(gè)工件在工位3處沖壓，由于已無(wú)材料無(wú)法再用側(cè)刃距定位，此時(shí)可用工具推該零件抵住后一零件前端邊向后移動(dòng)，當(dāng)位于工位4零件后端邊抵住舌形塊時(shí)，則已完成工位3、4上兩個(gè)零件粗定位.上模下行，兩只異形導(dǎo)正釘前輪廓面與中間矩形導(dǎo)正釘21共同對(duì)位3處零件進(jìn)行導(dǎo)正、定位，從而保證該零件沖壓位置，提高了材料利用率.

6 結(jié)束語(yǔ)

本副模具排樣合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，沖裁鑲塊設(shè)計(jì)為平面刃口，修模非常方便.采用特殊定位導(dǎo)正方法，保證條料、無(wú)載體零件及尾料零件送進(jìn)、定位、導(dǎo)正，確保工件質(zhì)量.這對(duì)類似零件沖壓有一定參考價(jià)值.

模具已在實(shí)際生產(chǎn)中使用三年，實(shí)際證明：它不僅生產(chǎn)率高，且工作可靠、刃口修模方便，材料利用率高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好.

〔1〕鄭家賢.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

〔2〕王孝培.沖壓設(shè)計(jì)資料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.

〔3〕邱永成.多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1987.

TM273

A

1673-260X（2013）11-0046-02

合肥學(xué)院科研發(fā)展基金（自然科學(xué)）項(xiàng)目（13KY07ZR）